摘要：新环保法的公布，各项指标控制严格，目前工业技术的发展，紫外线杀菌技术在我国很少使用，尤其是工业循环冷却水的杀菌。通过实验，可以证明紫外线具有循环冷却水的应用和杀菌条件，具有很大的推广价值。紫外线对细菌的灭活与照射剂量直接相关。当灭菌装置的有效容积确定时，照射时间是影响灭菌效果的最重要因素。
关键词：循环冷却水；杀菌；紫外线
新环保法的公布，各项指标控制严格，目前工业技术的发展，制造业会产生大量的工业废水，工业废水一旦排入地下会造成大量的地下水资源污染，对生态系统造成难以估量的破坏，如果排入自然环境中，将直接影响到人们的正常生活，污染环境，动植物死亡；随着人口的不断增长及经济的发展，人们的水资源短缺问题已经很严重。我国水资源并不富裕，对于我国制造业来说水资源是很重要的一部分，其中在我国废水回收，既可以解决废水乱排放问题，同时还能解决水资源的短缺情况。目前我国的水处理技术有很多程序，其中循环水处理过程中最后步骤为水灭菌技术，在整个循环系统中灭菌技术是重要的一个环节。污水灭菌方法可分为物理方法和化学方法。物理方法包括紫外线消毒，化学方法包括加氯，二氧化氯，臭氧，有机氯片，氯气和二氧化氯联合消毒等。氯，臭氧和二氧化氯在化学消毒方法中的研究和应用最多。近年来，由于化学消毒副产品报告的增加和人们对水质标准要求的不断提高，物理消毒方法，特别是紫外线消毒，受到了专业人士的高度重视。
1实验意义及研究内容
工业循环冷却水中微生物包括浮游型微生物(浮游菌)和固着型微生物(周着苗)，在工业循环冷却水系统中的危害更为严重，控制难度更大。因此要彻底解决工业循环冷却水中的微生物问题，必须对微生物的危害机理及其控制技术进行深入的研究，具有非常重要的现实意义及带来巨大的环境效益及经济益。[1]
2实验部分
2.1实验试剂及仪器
实验试剂
磷酸氢二钾、牛肉膏、氯化钙、硫代硫酸钠、硫酸镁、三氯甲烷、乳酸钠、重铬酸钾、硫酸亚铁铵、浓硫酸、硫酸铵、碘化钾、硝酸钠、淀粉、柠檬酸铁铵、水杨酸、氯化钠、氯化锌、盐酸、氢氧化钠、蛋白胨、氯化铵、硫酸钠、琼脂。
实验仪器
立式点热压力蒸汽灭菌锅LDZX-40KB，臭氧发生器JKC-5，生化培养箱SHP-250，浊度仪AQ2010，电子分析天平ALC210.411W，紫外灯管15W21W
2.2实验装置
实验采用动态模拟实验方法对紫外线杀菌的杀菌条件以及杀菌效果进行了研究，各个实验装置均模拟工业循环冷却水杀菌装置设计而成，以使所得数据更具实用性价值。
紫外灯杀菌实验装置采用高度为900mm，内外径分别为30mm、100mm石英消毒量筒。将外径19mm的单头四针紫外灯安装在石英消毒量筒内管，外管走水。紫外灯照射功率分别为11W，15W，21W。通过调节流量可以控制辐照时间。实验时模拟工业循环冷却水工艺流程，考察紫外线杀菌效果。[2]
3实验方法与步骤
3.1细菌的培养与计数
在循环冷却水系统中，水的温度和pH值的范围适合于多种微生物的生长。同时，通过循环浓缩增加每升水中微生物的数量和它们生长所需的营养源，例如有机物质，碳酸盐，硝酸盐，铁等。除冷却塔外，冷库全年都在室外暴露，阳光充足，为微生物的生长提供了良好的条件。因此，循环冷却水系统中存在许多种类和数量的微生物，这是非常有害的。硫酸盐还原菌，铁细菌和异养细菌是最常见的。因此本文将这三种细菌作为杀菌效果。
硫酸盐还原菌（SRB）是循环水中的主要危害菌，他们腐蚀金属设备，导致循环系统黏泥量升高，堵塞管道，影响换热效率，恶化水质，给生产带来许多不便。因此，我们有必要对循环水系统SRB进行检测，已采取有效的措施控制。
硫酸盐还原菌培养液：K2HPO4：0.5g，NH4Cl：1.0g，Na2SO4：1.0g，CaCl2·2H2O：0.1g，MgSO4·7H2O：2.0g，70%乳酸钠溶液：5.0g，蒸馏水：1000mL，Fe(NH4)2(SO4)2·6H2O：0.2g，用氢氧化钠或盐酸溶液调节pH：7.0~7.2，分装10mL培养液与培养瓶中，121℃下高压灭菌15min。
测定方法：将不同稀释度的水样接种到培养瓶，每个稀释度三个平行样，将培养瓶放入恒温培养箱中，37℃恒温培养7天，培养液出现黑色沉淀，并有硫化氢气味，即为阳性，否则记为阴性。一个稀释度有几个阳性记为几。根据MPN计数法记录硫酸盐还原菌的数量。[3]
3.2杀菌实验
紫外线作为一种新兴的杀菌技术，其对水质无影响，不产生副产物等优点符合可持续发展的需要。但在国内应用较少，特别是在工业循环冷却水杀菌的应用中尚很陌生，实验分别应用11W，15W，21W的紫外灯进行杀菌动态模拟实验，根据原水水质及装置特点，考察了紫外线辐照剂量，以及水浊度对紫外线杀菌效果的影响，得到紫外线杀菌系统应用于工业循环冷却水杀菌处理的适宜条件以及其对工业循环冷却水中硫酸盐还原菌，铁细菌以及异养菌的杀灭效果。讨论其在工业循环冷却水杀菌处理中广泛推广的可能性。
4实验结果与讨论
实验考察了浊度在3.25~4.96NTU范围内，辐照时间分别为10，20，40，60，80，100s时，11w，15w，21w的紫外灯杀菌系统对硫酸盐还原菌，铁细菌，异养菌的杀灭效果。辐照时间从0s~20s之间时，三种不同功率的紫外等灭菌率提高都很快。但是出水的硫酸盐还原菌，铁细菌以及异养菌菌数没有达到化工行业的循环冷却水标准。当辐照时间为60s时，三种功率对三种细菌的灭菌率均达到了99%以上，满足了水质要求。继续增加辐照时间，杀菌率仍有小幅度的提高，当辐照时间为80s~100s时，紫外线的杀菌率几乎为100%。另外，三种不同功率紫外灯的杀菌效果随着功率的增加而增加，分析原因为紫外灯的有效输出功率随着紫外灯的功率成正增长，而紫外有效输出功率(w)=紫外表面输出光强(μw/cm2)×灯管有效面积(cm2)/106，如此亦提高了表面输出光强，使紫外辐照剂量有所提高，从而提高了杀菌效率。
5结论
紫外线杀菌技术在我国很少使用，尤其是工业循环冷却水的杀菌。通过实验，可以证明紫外线具有循环冷却水的应用和杀菌条件，具有很大的推广价值。紫外线对细菌的灭活与照射剂量直接相关。当灭菌装置的有效容积确定时，照射时间是影响灭菌效果的最重要因素。当照射时间为60秒时，11w，15w和21w的紫外灯的灭菌率大于99％，并且满足循环冷却水的水质，并且紫外灯的功率增加可以也有帮助，提高了杀菌效率。并且照射时间不断增加，消毒率仍然提高。紫外线灭菌在国内应用中非常罕见，特别是在工业循环冷却水灭菌的应用中。与其他灭菌方法相比，紫外线灭菌技术具有加工时间短，设备操作简单，对水质影响小，不产生有毒副产物，长期运行效益好等优点。然而，每种灭菌方法都有优点和缺点，需要研究其随后的灭菌能力。从灭菌方法的发展趋势来看，选择更好，无毒，无污染的环保灭菌方法更为理想。紫外线杀菌技术具有研究价值，适用于工业循环冷却水应用的灭菌处理的推广。
参考文献：
[1]高雅琼,崔石磊,李猛,刘华朋.循环冷却塔漂水问题分析及改造[J].当代化工,2016,45(12):2817-2820.
[2]单小军.浅析污水处理中的消毒工艺[J].建筑工程技术与设计,2018,(8):4280.
[3]张洪雷.水热法制备LiMn_(0.15)Fe_(0.85)PO_4/C及其性能研究[J].当代化工,2017,46(12):2497-2500.