紫外線的生物學原理

紫外線位于X射線和可見光之間，在物理學上一般將紫外線分為真空紫外線區，紫外線的原理是基于核酸對紫外線的吸收。紫外本質上是一個光化學過程，每一粒波長253.7nm的紫外線光子具有4.9eV的能量，紫外光子必須被吸收才具有活性。核酸是一切生命體的基本物質和生命基礎，核酸分為核糖核酸(RNA)和脫氧核糖核酸(DNA)兩大類，其共同點是由磷酸二脂鍵按嘌呤與嘧啶堿基配對的原則而連接起來的多核苷酸鏈。當微生物體受到紫外線照射時，會吸收紫外線的能量，從而引起DNA的損傷，常見的兩種損傷形式為環丁烷嘧啶二聚體(cyclobutane pyrimidine dimmer,CPD)和嘧啶-嘧啶酮光產物(pyrimidine pyrimidone photoproducts, PP)。

當DNA受到紫外線照射后，相鄰的嘧啶堿基共價交聯形成環丁烷四圓環，使兩個堿基的5、6位雙鍵飽和，形成CPD。嘧啶-嘧啶酮光產物是通過5嘧啶的5和6位碳原子或3嘧啶的4位碳原子和位于4位碳的氧原子或亞氨基異構體間形成的二氧乙烷或氮雜丁烷4圓環而形成的，這些都是比較穩定的化學鍵，從而阻止了DNA的復制；另一方面，在紫外線的照射下可以產生自由基引起光電離，造成微生物不能復制繁殖，就會自然死亡或被人體免疫系統消滅，不會對人體造成危害，從而達到的目的。紫外線對水中微生物的滅活效果紫外線具有較高的微生物滅活效果，對水中多種微生物都具有良好的滅活效果，并且速度快，大多數都是在1秒之內。

紫外線應用的優缺點

紫外線工藝具有其他工藝所無法比擬的優勢，克服了現有傳統技術的缺點。歐洲許多國家以及北美的加拿大和美國已在九十年代分別修改了環境立法，在廢水處理后的，以及飲用水的上，推薦采用紫外線技術。紫外線的優勢主要表現在：

(1) 紫外線技術具有較高的效率，運行可靠。紫外線對和病毒等具有較高的滅活效率并且由于不投加任何化學藥劑，因此它不會對水體和周圍環境產生二次污染。

(2) 對隱孢子蟲和賈第蟲有效果，常規的氯工藝對隱孢子蟲和賈第蟲的滅活效果很低，并且在較高的氯投量下會產生大量的副產物，而紫外線在較低的紫外線劑量下對隱孢子蟲和賈第蟲就可以達到較高的滅活效果。

(3) 不產生有毒有害副產物，不增加飲用水的AOC含量。紫外線不改變有機物的特性，并且由于不投加化學藥劑，不會產生對人體有害的副產物，并且不會增加AOC和BDOC等損害管網水生物穩定性的副產物。

(4) 能降低臭味和降解微量有機物，紫外線對水中多種微量有機物具有一定的降解能力，并且能夠降低水的臭和味。

(5) 占地面積小，運行維護簡單、費用低。對每天5萬噸污水用氯來說，需建有一個130米長、3米寬的接觸渠。采用紫外線只需20米長3米寬的面積；紫外線運行維護簡單，運行成本低，可達每噸水僅4厘人民幣甚至更低，其性能價格比具有很大優勢。

(6) 效果受水溫、pH影響小。