安価で便利な消毒殺菌方式は太陽光であることはよく知られていますが、実際には、太陽光源の紫外線を殺菌ツールとして使用しているだけです。紫外線は便利で、安くて、汚染されていないだけでなく、残留物がないので、一般的に採用されてきました。その唯一の欠点は良い天気環境でしか手に入らないことです。
1878年、Downee and Bluntは紫外線の殺菌能力を発見したが、当時はまだ紫外線を発生させる方法がなかったため、この発見は応用できなかった。
1901年、Cooper and Hewittは水銀アーク紫外線ランプを発明したが、当時のフィラメント材料、真空技術、石英純度などの技術の限界により、水銀アークランプの寿命は長くなく、UV-Cの効率も低いが、水銀アークランプの発明は、人類が紫外線殺菌を用いて扉を開けた。
1940年にアメリカが水銀灯を発明してから変わった。低圧水銀ランプの特徴は動作が安定しており、紫外線効率が高い(エネルギーの30〜40%を殺菌電力消費に変換)こと、さらに石英精製、及び真空技術の向上により、低圧水銀紫外線ランプの寿命は10000時間(元強度の80%)に達することができる。低圧水銀ランプの発明は、紫外線応用を大きく発展させた。
米国のUV消毒装置への応用は欧州よりやや遅く、1970年代になって変わった。これまで、米国では主に塩素消毒が行われていた。急激な都市化と都市生活汚水工場の大量建設に伴い、大量の汚水は塩素消毒を経て自然水体に排出され、飲用水の水源として、汚水工場下流の水体の深刻な塩素汚染をもたらした。これらの汚染は次のとおりです。
①余剰塩素:汚水工場は殺菌効果を維持するため、排出水に余剰塩素を保持し、余剰塩素は自然水体に排出し、水中の微生物、藻類などを殺す。1801食物連鎖の低層から水体②を破壊し、微生物及び藻類を死亡させ、小魚、エビ及び他の殻類生物の食料を不足させて数量を減少させ、さらに他の水産物の数量及びバランスに影響を与える。
②塩素消毒はまた発癌性クロロ窒素化合物を産生し、塩素は微生物を殺す過程で発癌性細胞中の有機物と酸化反応を産生し、その中の副産物はクロロアンモニアとクロロハロゲン化合物であり、そのうちTHM(trihalgen methane)は発癌性物質である。THMは水産物内に蓄積され、人間が食べた後も体内に残り、がんを引き起こす。
しがいせんさっきんのげんり
地球上のすべての知的生命形態は、DNAおよびRNAを繁殖、残存の基礎としている。D NAとRNAはいずれも4種類の化学物質単位で構成されている
A-Adenineアデニン
T-Thymineチミン
C-Cytosine細胞核ピリミジン、オキシアミノピリミジン
G−Guanineウラシル(核酸の基本成分)
細胞が増殖すると、DNA中の長鎖が開き、開くと長鎖長のA単位ごとにT単位の結合を探し、それぞれの長鎖は分離したばかりの別の長鎖と同じ鎖を複製し、元の分裂前の完全なDNAを回復し、新生細胞の基礎となる。240 ~ 270 nmの波長を持つ紫外線は、DNAを破壊してタンパク質を生産し、複製する能力を発揮することができる。細菌ウイルスのDNA、RNAが破壊された後、タンパク質を生産する能力と繁殖能力が失われた。細菌のため、ウイルスは一般的に生命周期が短く、繁殖できない細菌は、ウイルスが急速に死亡する。
紫外線消毒技術の利点
紫外C−消毒技術による細菌ウイルス及び他の病原体の消毒効果は世界中で公認されている。紫外C−消毒技術は以下の明らかな利点を有する。
1.紫外C−消毒技術は他の技術とは比較にならない殺菌効率を有する
表1は、一般的ないくつかの細菌ウイルスに対する紫外C−技術の殺菌効率を示す。表1から、紫外線による細菌、ウイルスの殺菌作用は一般に1秒以内であることがわかる。一方、従来の紫外線、塩素、オゾン法では、紫外線の効果を得るには一般的に20分から1時間かかる。
表1一般的な細菌ウイルスに対する紫外C-水消毒装置の殺菌効率(紫外線照射強度:30000μW/cm 2)
種類 | の名前をあげる | 100%殺菌に要する時間(秒) | 種類 | の名前をあげる | 100%殺菌に要する時間(秒) |
細菌類 | 炭疽菌 | 0.30 | 細菌類 | 結核菌 | 0.41> |
ジフテリア菌 | 0.25 | コレラ菌 | 0.64 | ||
破傷風菌 | 0.33 | アシドーシス属 | 0.37 | ||
ボツリヌス菌 | 0.8 | サルモネラ属 | 0.51 | ||
赤痢桿菌 | 0.15 | 腸管発熱菌 | 0.41 | ||
大腸菌 | 0.36 | ネズミチフス菌 | 0.53 | ||
鉤端ヘリコバクター | 0.2 | 至賀氏菌属 | 0.28 | ||
好肺軍団菌属 | 0.2 | ブドウ球菌属 | 1.23 | ||
マイクロスフェア属 | 0.4-1.53 | 連鎖球菌属 | 0.45 | ||
ウイルス | アデノウイルス | 0.10 | ウイルス | インフルエンザウイルス | 0.23 |
バクテリオファージウイルス | 0.20 | ポリオウイルス | 0.80 | ||
コサージウイルス | 0.08 | 輪状ウイルス | 0.52 | ||
アイコニウイルス | 0.73 | タバコ花葉病毒 | 16 | ||
アイコニウイルスI型 | 0.75 | B型肝炎ウイルス | 0.73 | ||
かびの胞子 |
アスペルギルス | 6.67 | かびの胞子 | なんほうし | 0.33 |
アスペルギルス属 | 0.73-8.80 | あおかびきんぞく | 2.93-0.87 | ||
大糞真菌 | 8.0 | どくせい青カビ | 2.0-3.33 | ||
もうきんぞく | 0.23-4.67 | 青カビその他の菌類 | 0.87 | ||
水藻類 | 青緑藻 | 10-40 | 水藻類 | ゾウリムシ属 | 7.30 |
クロレラ属 | 0.93 | 緑藻 | 1.22 | ||
線虫の卵 | 3.40 | 原生動物属 | 4-6.70 | ||
魚類病 | Fungl病 | 1.60 | 魚類病 | 感染性膵臓壊死症 | 4.0 |
白斑病 | 2.67 | ウイルス性出血症 | 1.6 |
2.高効率殺菌スペクトル性
紫外線技術は現在のすべての消毒技術の中で、殺菌の広範なスペクトル性は高い。ほとんどの細菌、ウイルスを効率よく殺すことができます。また、オゾンでは殺すことができないか、効果的に殺すことができない塩素や寄生虫(例えば、隠れ嚢胞虫cryptosporidium、ジャディ鞭毛虫giardiaなど)に対しても効果的に殺すことができます。表1からも紫外線水消毒装置の殺菌スペクトルの広さがわかる。
3.二次汚染なし
紫外線技術は殺菌のみに制御でき、化学薬剤を一切添加しないため、水体や周囲の環境に二次汚染を与えることはありません。水の中の成分は何も変わりません。塩素消毒にとって、水中の有機物から発生する有機塩素は人体に発癌作用があると公認されており、水中に含まれる塩素化合物は場合によっては逆作用を果たし、水中の生物や水環境に毒を与える。オゾン方法にも同様の問題がある。大量の悪臭で水に溶けていないオゾンが空気中に揮発し、付近の従業員の心身の健康に有害である。
4.運行安全、信頼性
塩化物やオゾンなどの伝統的な消毒技術は、その消毒剤自体が猛毒、燃えやすく、爆発しやすい物質である。これらの物質の使用は、作業現場の人や周囲の環境や住民の安全に潜在的な脅威を与えており、特に注意が必要である。我が国の公安、消防及び環境保護などの部門はこれらのハイリスク物質の使用に対して厳格な輸送、保存と操作規定を持っている。これらはいずれも末端使用者の指導者、操作者、周辺住民の心理的負担と不安感を大きく増加させた。現代の紫外線C-消毒システムにはこのような安全上の危険性は存在せず、周辺環境及び操作者に対して相対的に安全で信頼性の高い消毒技術である。
5.運行メンテナンスが簡単で、費用が安い
通常、高効率のテクノロジーは常に高コストで、高ランニングコストと結びついています。しかし、紫外線技術は例外だった。90年代の紫外線コア技術の完備により、紫外線C消毒技術は消毒効率がすべての消毒手段の中で高いだけでなく、消毒運転の維持が簡単で、運行コストが低く、千トンの処理量レベルで1トン当たり水4分の人民元以上に達することができ、そのため、その性能価格はすべての消毒技術の中で高い。他の消毒技術とは比べ物にならないほど効率的であると同時に、コストと運行費が低いという利点もある。千トンの水処理量レベルでは、そのコストは塩素消毒の1/2にすぎず、塩素と脱塩素消毒の2/5であり、さらにオゾン消毒コストの1/9しかない。10万トンの処理量レベルでも、紫外線消毒設備の投資と運行コストは他の消毒技術よりはるかに低い。
6.敷地が小さく、騒音がない
当社が生産した紫外線C-消毒設備。毎時80トンの水を処理するNLC-2000設備にとって、その敷地面積は1.7メートル×0.8メートル、高さ1.5メートル、重さ220斤しかない。十分なスペースを確保するには、システムの運用スペースは合計4平方メートル必要です。処理水量が減少すれば、設備の敷地面積はそれに応じて減少する。また、紫外線消毒装置は、自流式給水(ポンプなし)により、騒音を発生させない。
7.連続大水量消毒
90年代末の紫外C消毒技術のもう一つの特徴は、1年365日、1日24時間連続運転である。定期的に1、2時間以内の定期メンテナンスを必要とするほか、その理想的な操作条件は24時間連続運転である。大水量消毒は現代の紫外線のもう一つの特徴である。小水量(1時間に数十リットル)を消毒することができるほか、大水量を消毒することもできる。現在、紫外線技術の実際の応用における理想的な状態は1時間当たり6万トンに達している。実際に必要なら、もっと大きくすることもできます。
8.応用分野が広い
現在のすべての消毒技術の中で、紫外線技術のように、このような広範な応用分野を持っていない。淡水を消毒するだけでなく、海水を消毒することもできます。飲料水を消毒するだけでなく、廃水を消毒することもできます。水消毒が必要なさまざまな分野で広く使用されています。例えば、養殖業の海水消毒、貝類浄化、農業加工用水、飲用純水、電子、医薬、バイオ工業用超純水、各種飲料、ビール及び食品加工、汚水処理後の消毒、水道消毒、プール、都市噴水装飾用水、セントラルエアコン及び発電所などの冷却水、軍事基地、艦船、潜水艦用水などがある。
現代紫外線消毒技術と伝統的な消毒技術の比較を表2に示す。それは既存の伝統的な消毒技術の欠点を克服した。消毒過程において、いかなる化学物質も添加せず、水体中にいかなる有害物質も発生したり、残したりせず、運行は安全、信頼性があり、設置、修理は簡単で、特に投資と運行修理費用が低く、優れた消毒効果がある。欧州の多くの国および北米のカナダと米国は、90年代にそれぞれ環境立法を改正し、廃水処理後の消毒、および飲料水の消毒に紫外線−C消毒技術を推奨している。
表2紫外C消毒技術といくつかの伝統的な消毒技術の比較
主要指標 | 紫外線-C | えんそガス | オゾン | まくろか |
さっきんモード | 光線 | かがく | かがく | フィルタリング |
さっきんこうりつ | きわめて高い | 高い | 高い | 中 |
さっきんスペクトルせい |
高い | 中 | 中 | 中 |
にじおせん |
なし | あります | あります | なし |
さっきんすいりょう | 極大 | 大きい | 中 | 低い |
セキュリティ | 高い | 低い | 低い | 高い |
信頼性 | 高い | 中 | 中 | 中 |
どくせい | なし | あります | あります | なし |
エンジニアリング投資 | 低い | 高い | 高い | 高い |
ランニングコスト | 低い | 中 | 高い | 高い |
メンテナンス費用 | 低い | 中 | 高い | 高い |
せっしょくじかん | 短い | 長い | 長い | 短い |
水質変化 | なし | あります | あります | なし |
水質影響 | あります | あります | あります | あります |
システムボリューム | 小さい | 大きい | 大きい | 中 |
ノイズ | なし | 小さい | 大きい | 小さい |
応用分野 | 広 | 中 | 中 | 低い |
水病原菌培養比較図