光纖傳導(dǎo)紫外消毒工藝及其效能研究.pdf

1、紫外消毒不產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物，易于自動化控制，具備很大的應(yīng)用空間。但是，現(xiàn)在的紫外消毒系統(tǒng)均為浸沒式，普遍存在下列問題：更換燈管困難；石英管壁需要經(jīng)常維護清洗；紫外線利用效率低、能耗高；紫外燈直接浸沒水中，紫外燈中的汞對環(huán)境和人體健康存在潛在威脅；對液態(tài)食品的消毒存在困難，而且紫外燈管的直接加熱作用會引起食品變質(zhì)。本文針對以上不足，提出了一種高效、可靠的光纖傳導(dǎo)紫外光消毒技術(shù)。該技術(shù)利用光學聚焦系統(tǒng)將光源產(chǎn)生的紫外光匯聚于一點，然后再通過石

2、英光纖導(dǎo)入水中，并在光纖散光點處均勻透射，從而滅活水中微生物。
　　水消毒研究：（1）本論文分別對新方法中的光源、聚焦系統(tǒng)、光纖和消毒室內(nèi)光纖分布密度、流態(tài)和多級串聯(lián)應(yīng)用做了詳細研究和優(yōu)化，通過對實驗室配水、實際自來水和污水的消毒試驗證實了新方法具有突出的殺菌能力；（2）在間歇式消毒配水試驗中，經(jīng)過光纖分布優(yōu)化的光纖頭發(fā)光光纖裝置對大腸桿菌的消毒效率高于側(cè)發(fā)光光纖裝置，明顯高于傳統(tǒng)低壓紫外燈，而且其應(yīng)用的紫外劑量明顯低于傳統(tǒng)低壓紫

3、外燈。以上結(jié)果表明，石英光纖的靈活布置消除了紫外光的消毒盲區(qū)，有效地提高了消毒效率；（3）在對未加氯消毒的實際自來水樣消毒試驗中，本裝置可以將水中的細菌總數(shù)和總大腸菌群數(shù)殺滅到未檢出水平，滿足飲用水衛(wèi)生標準；（4）殺菌動力學研究結(jié)果表明，本裝置對大腸桿菌的殺滅很好的符合Chick-Watson殺菌動力學模型，因此，在本裝置中，紫外光劑量是導(dǎo)致大腸桿菌致死的直接原因；（5）在連續(xù)流消毒配水試驗中，考察了濁度、鐵鹽和腐殖質(zhì)酸等水質(zhì)影響因素對

4、本裝置殺菌率的影響，其中腐殖質(zhì)酸影響最明顯；（6）芽孢作為很多類致病微生物在特殊情況下的一種生命存在形式，具有一定的抗高溫和抗氯消毒特性。而本裝置對其殺滅效果明顯。濁度、鐵鹽和腐殖質(zhì)酸等水質(zhì)參數(shù)對芽孢的紫外殺滅率有一定影響，但明顯低于對大腸桿菌殺滅率的影響；（7）針對實際污水消毒，選擇了更高光纖密度的消毒室。現(xiàn)場消毒試驗中，經(jīng)本裝置處理后的一級B市政污水或更差水質(zhì)的污水均可以達標排放；（8）為了指導(dǎo)本裝置在實際水消毒中的應(yīng)用，本文給出了

5、理想純水中的紫外穿透率（UVT）對光纖裝置應(yīng)用紫外劑量影響的關(guān)系式，而且還給出了不同水質(zhì)情況下本裝置的應(yīng)用紫外劑量。
　　啤酒消毒研究：石英光纖技術(shù)可以很好實現(xiàn)對啤酒的薄膜流消毒。本文優(yōu)化了光纖密度、啤酒薄膜厚度和啤酒處理量。本裝置對瓶裝啤酒中接種的大腸桿菌和扎啤中污染的大腸桿菌的殺滅效果可以達到美國食品藥監(jiān)局標準和啤酒微生物國家標準。而且本裝置可以實現(xiàn)對導(dǎo)致啤酒變質(zhì)的微生物（乳酸菌）有較高的殺滅率。因此，啤酒的保質(zhì)期可以得到延長

6、。在相同紫外劑量下，瓶裝啤酒和扎啤中釀酒酵母的殺滅率遠遠小于大腸桿菌和乳酸菌的殺滅率。在扎啤中存在一定的活啤酒酵母被認為可以改善啤酒口味，使啤酒口感更好、營養(yǎng)更豐富。
　　蘋果汁消毒研究：新技術(shù)對市面上銷售的澄清蘋果汁和鮮榨蘋果汁中導(dǎo)致蘋果汁變質(zhì)的微生物和致病微生物具有突出的殺滅能力。瓶裝蘋果汁中的大腸桿菌和乳酸菌的殺滅率可以達到6個對數(shù)級水平，然而酵母菌的殺滅率只有4個對數(shù)級水平。在被污染的鮮榨果汁中，天然生長的大腸菌群、乳酸桿