紫外線(xiàn)消毒設(shè)備劑量認(rèn)定方法、驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)及現(xiàn)狀

隨著人們對(duì)消毒技術(shù)的不斷認(rèn)識(shí)和對(duì)水質(zhì)安全性要求的不斷提高，紫外線(xiàn)消毒技術(shù)作為多級(jí)屏障消毒策略的重要單元日益廣泛地應(yīng)用于世界各地給水廠中。紫外線(xiàn)消毒技術(shù)是一種物理消毒，具有殺菌廣譜性、無(wú)二次污染、運(yùn)行安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，可以滅活一些傳統(tǒng)化學(xué)藥劑不能殺死的有害微生物，如隱孢子蟲(chóng)（Cryptosporidium）和賈第鞭毛蟲(chóng)（Giardia lamblia）等。因此，越來(lái)越多的給水廠采用了紫外線(xiàn)消毒技術(shù)以提高微生物控制的覆蓋面。

世界上首次應(yīng)用紫外線(xiàn)消毒的給水廠是法國(guó)馬賽水廠，緊接著法國(guó)里昂水廠也開(kāi)始應(yīng)用，隨后紫外線(xiàn)消毒技術(shù)得到全面推廣。目前，西方發(fā)達(dá)國(guó)家有4 000多家給水廠使用紫外線(xiàn)消毒，其中包括德國(guó)的斯提羅姆-奧斯特水廠、荷蘭的鹿特丹水廠、加拿大維多利亞水廠、美國(guó)西雅圖和紐約等大型水廠。我國(guó)在20世紀(jì)60年代初就有關(guān)于紫外線(xiàn)用于飲用水消毒的報(bào)道，但直到80年代才開(kāi)始應(yīng)用，目前應(yīng)用案例有天津開(kāi)發(fā)區(qū)水廠、上海臨江水廠、北京郭公莊水廠等。

紫外線(xiàn)消毒效果與紫外設(shè)備投射的紫外線(xiàn)劑量直接相關(guān)，紫外線(xiàn)劑量指單位面積上接收到的紫外線(xiàn)能量。與化學(xué)消毒不同的是，紫外線(xiàn)沒(méi)有殘留，因此不能通過(guò)監(jiān)測(cè)剩余濃度來(lái)確定釋放的劑量。紫外線(xiàn)傳感器可以測(cè)量紫外光強(qiáng)，但是當(dāng)微生物以不同的軌跡通過(guò)反應(yīng)器時(shí)，傳感器無(wú)法測(cè)量照射到微生物的紫外線(xiàn)劑量。因此，為了確保紫外線(xiàn)對(duì)微生物的滅活效果，保障飲用水安全，推動(dòng)紫外線(xiàn)技術(shù)的健康發(fā)展，必須了解紫外線(xiàn)消毒設(shè)備的消毒性能是如何認(rèn)定的。

本文介紹了目前常用的紫外線(xiàn)消毒設(shè)備劑量認(rèn)定方法，簡(jiǎn)要分析了各類(lèi)方法的特點(diǎn)，并對(duì)國(guó)際上的劑量驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)做了簡(jiǎn)要概述，對(duì)比分析了我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)及現(xiàn)狀，為紫外線(xiàn)消毒技術(shù)的推廣與應(yīng)用提供支持。

1、主要的紫外線(xiàn)消毒效果認(rèn)定方法

目前，認(rèn)定紫外設(shè)備消毒性能，即其投射的紫外線(xiàn)劑量的方法主要有以下幾種：計(jì)算模型法、化學(xué)法、生物法、熒光微球法、紫外線(xiàn)強(qiáng)度監(jiān)控法。

1.1、計(jì)算模型法

計(jì)算模型法是理論方法，包括紫外線(xiàn)強(qiáng)度分布模型和計(jì)算流體力學(xué)模型。其中，紫外線(xiàn)強(qiáng)度模型是基于光學(xué)和幾何學(xué)原理，通過(guò)計(jì)算紫外線(xiàn)在反應(yīng)器中的輻照情況，獲得紫外線(xiàn)強(qiáng)度分布模型，從而推算紫外線(xiàn)劑量。常見(jiàn)的紫外線(xiàn)強(qiáng)度分布模型有MPSS、MSSS、LSI、RAD-LSI和DO。

1970年，Jacob和Dranoff開(kāi)發(fā)了MPSS模型，將線(xiàn)光源等分成n段相等的點(diǎn)光源，采用多點(diǎn)源疊加的方法計(jì)算反應(yīng)器接收到的紫外線(xiàn)強(qiáng)度。1997年，Blatchley在MPSS基礎(chǔ)上提出LSI模型，該模型不考慮紫外線(xiàn)在傳播介質(zhì)中的吸收，改進(jìn)了MPSS模型有限個(gè)點(diǎn)的限制，將MPSS模型中的點(diǎn)光源個(gè)數(shù)趨近于無(wú)窮，簡(jiǎn)化計(jì)算。2000年，James R Boltan提出MSSS模型，采取分段等分的方式，將光源等分成若干個(gè)圓柱形立體光源，再采用多段疊加的方式計(jì)算接收點(diǎn)的光強(qiáng)，是MPSS模型的擴(kuò)展，且MSSS模型除了考慮介質(zhì)對(duì)紫外線(xiàn)的吸收作用外，還增加了反射和折射的影響。RAD-LSI模型是LSI模型的改良，將近燈管區(qū)域部分采用線(xiàn)光源的模型計(jì)算紫外線(xiàn)強(qiáng)度。DO模型是求解熱輻射的方法，考慮熱量通過(guò)各介質(zhì)時(shí)的吸收與分散作用，應(yīng)用有限。針對(duì)紫外線(xiàn)強(qiáng)度分布模型，市場(chǎng)上開(kāi)發(fā)了計(jì)算軟件，常見(jiàn)的有UV Calc軟件（James R Boltan開(kāi)發(fā)）和UVDIS軟件（美國(guó)EPA開(kāi)發(fā)）等。其中，很多紫外設(shè)備廠家使用UVDIS軟件，用這個(gè)軟件計(jì)算出來(lái)的紫外線(xiàn)劑量也叫UVDIS劑量，它實(shí)際上是基于紫外線(xiàn)光強(qiáng)均勻分布以及所有微生物顆粒的暴光時(shí)間，也是均勻分布的假設(shè)。

流體力學(xué)模型是基于模擬流體流動(dòng)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，計(jì)算微生物通過(guò)紫外線(xiàn)消毒系統(tǒng)的軌跡，研究反應(yīng)器的水力特性。在20世紀(jì)80年代，Romero等就已經(jīng)建立了關(guān)于環(huán)形紫外線(xiàn)消毒系統(tǒng)的流體動(dòng)力學(xué)控制方程，后期隨著計(jì)算機(jī)的普及，人們開(kāi)始用CFD技術(shù)建立流體模型，解決涉及流體工程的問(wèn)題。目前，常見(jiàn)的CFD軟件有Phoenics、Cham、Fluent等。Unluturk等使用CFD技術(shù)計(jì)算紫外消毒系統(tǒng)的效果，結(jié)果顯示，消毒效果的預(yù)測(cè)與模型的建立、參數(shù)的設(shè)定有很大的關(guān)系。Lyn等在二維模型中加入了拉格朗日算法和顆粒流數(shù)值，結(jié)合紫外線(xiàn)強(qiáng)度分布模型，對(duì)比了歐拉的預(yù)測(cè)方案和拉格朗日粒子軌跡方法。

建立好紫外線(xiàn)光強(qiáng)分布模型和CFD模型后，將二者進(jìn)行耦合，利用消毒動(dòng)力學(xué)參數(shù)，計(jì)算紫外線(xiàn)設(shè)備有效劑量，最后用試驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證和完善。

1.2、化學(xué)驗(yàn)證法

化學(xué)法是利用化學(xué)反應(yīng)來(lái)測(cè)量紫外系統(tǒng)的消毒效果的。選擇合適的化學(xué)物質(zhì)，加入到紫外設(shè)備進(jìn)水中，通過(guò)檢測(cè)經(jīng)過(guò)紫外線(xiàn)消毒設(shè)備前后化學(xué)物質(zhì)發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)的情況，計(jì)算照射到水中上的紫外線(xiàn)劑量，得到紫外系統(tǒng)的消毒效果�；瘜W(xué)物質(zhì)要求具有感光性、在紫外線(xiàn)的輻照下可發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，且易定量檢測(cè)等特點(diǎn)。常用的感光物質(zhì)有碘化鉀、尿苷、碘酸鉀等�；瘜W(xué)驗(yàn)證往往應(yīng)用于驗(yàn)證高劑量區(qū)間的紫外設(shè)備。

1.3、生物驗(yàn)證法

生物驗(yàn)證法是國(guó)際上廣泛認(rèn)可的劑量認(rèn)定方法，很多國(guó)家制定了手冊(cè)，將其作為標(biāo)準(zhǔn)方法來(lái)規(guī)范認(rèn)定紫外線(xiàn)消毒設(shè)備的劑量。

生物驗(yàn)證是通過(guò)向紫外線(xiàn)消毒系統(tǒng)加入目標(biāo)微生物，測(cè)定目標(biāo)微生物的滅活率，反推紫外設(shè)備的劑量及消毒性能的。首先，用紫外平行光儀均勻照射已知濃度的目標(biāo)微生物樣品，檢測(cè)照射后微生物濃度以確定滅活率。根據(jù)紫外強(qiáng)度、暴光時(shí)間等試驗(yàn)因素，計(jì)算微生物的紫外線(xiàn)照射劑量，最終得到目標(biāo)微生物的紫外線(xiàn)劑量-滅活率曲線(xiàn)。然后，進(jìn)行紫外線(xiàn)反應(yīng)器的測(cè)試，將驗(yàn)證微生物加入到紫外線(xiàn)消毒系統(tǒng)的上游，在確定流量、UVT、UV功率等條件下，測(cè)定目標(biāo)微生物的滅活率。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果以及上述紫外線(xiàn)劑量-滅活率曲線(xiàn)，可得在不同紫外燈輸出功率和不同紫外線(xiàn)穿透率條件下，紫外線(xiàn)水消毒設(shè)備處理流量-劑量關(guān)系曲線(xiàn)，如圖1所示。圖1中UVT為水體紫外穿透率，橫坐標(biāo)為設(shè)備所處理的流量，縱坐標(biāo)為設(shè)備的實(shí)際劑量。

圖1紫外設(shè)備處理流量與劑量關(guān)系曲線(xiàn)

圖1曲線(xiàn)類(lèi)似于泵的工作曲線(xiàn)，因此也可以看作紫外設(shè)備的工作曲線(xiàn)。有了紫外設(shè)備的處理流量-劑量曲線(xiàn)，用戶(hù)和設(shè)計(jì)院就可以很容易地核算紫外設(shè)備廠家所提供的設(shè)備方案是否能滿(mǎn)足處理負(fù)荷下的目標(biāo)劑量，從而確保所選擇的紫外設(shè)備的消毒性能滿(mǎn)足要求。當(dāng)然，考慮到實(shí)際運(yùn)行中燈管老化和燈管套管表面結(jié)垢因素，在劑量計(jì)算中需要用可靠的老化系數(shù)和結(jié)垢系數(shù)進(jìn)行修正，以確保紫外設(shè)備的消毒性能在運(yùn)行中不受這些因素的影響。老化系數(shù)與結(jié)垢系數(shù)如何取值，也有相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，可以參考本文第2節(jié)的相關(guān)介紹。

1.4、熒光微球法

熒光微球法與化學(xué)法類(lèi)似，使用熒光微球，通過(guò)檢測(cè)經(jīng)過(guò)紫外線(xiàn)消毒設(shè)備前后微球發(fā)光的情況，計(jì)算照射到微球上的紫外線(xiàn)劑量。熒光微球是由特殊材料制成，在紫外線(xiàn)的輻照下，可以產(chǎn)生發(fā)光基團(tuán)，且其發(fā)光強(qiáng)度與接收到的紫外線(xiàn)劑量成線(xiàn)性關(guān)系。因此，通過(guò)檢測(cè)微球經(jīng)過(guò)紫外線(xiàn)系統(tǒng)后發(fā)出熒光的強(qiáng)度來(lái)計(jì)算紫外線(xiàn)效果。

1.5、熒光探頭監(jiān)測(cè)法

原位熒光微探頭具有近似360°響應(yīng)的特性，將此探頭置于管式紫外線(xiàn)設(shè)備腔體內(nèi)，檢測(cè)不同位置的紫外線(xiàn)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)腔體內(nèi)紫外線(xiàn)強(qiáng)度在線(xiàn)分布檢測(cè)，模擬水中致病菌接受紫外輻射的效果，進(jìn)而通過(guò)計(jì)算預(yù)測(cè)其劑量。

通過(guò)總結(jié)幾種主要的紫外線(xiàn)劑量認(rèn)定方法，發(fā)現(xiàn)計(jì)算模型法雖然可以通過(guò)直接假設(shè)或模擬紫外消毒系統(tǒng)中紫外線(xiàn)強(qiáng)度分布和流場(chǎng)分布，經(jīng)濟(jì)快捷地計(jì)算設(shè)備的紫外線(xiàn)劑量，但其模型中的一些假設(shè)或參數(shù)往往與實(shí)際不符。因此，依靠理論模型計(jì)算得出紫外消毒系統(tǒng)的效果與實(shí)際劑量是有偏差的，特別是光強(qiáng)分布模型中的UVDIS計(jì)算得到的劑量遠(yuǎn)高于設(shè)備的實(shí)際劑量，導(dǎo)致消毒不達(dá)標(biāo)和供水安全的風(fēng)險(xiǎn)。計(jì)算流體力學(xué)模型法雖然定性趨勢(shì)上與實(shí)際劑量變化趨勢(shì)相同，但量上存在偏差，因此這種方法一般多用于紫外消毒器流場(chǎng)與燈管排布的優(yōu)化設(shè)計(jì)，但不用于設(shè)備實(shí)際劑量的計(jì)算。用探頭測(cè)定光強(qiáng)，進(jìn)而計(jì)算劑量或者直接采用功率去計(jì)算劑量也無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)量微生物接受到的實(shí)際劑量。目前，最為法規(guī)制定和執(zhí)行部門(mén)所接受、也是最可靠的方法的是生物驗(yàn)證法，很多國(guó)家已將其列為紫外設(shè)備實(shí)際劑量認(rèn)定的標(biāo)準(zhǔn)方法。對(duì)于飲用水應(yīng)用，主要西方國(guó)家和我國(guó)都要求紫外設(shè)備必須經(jīng)過(guò)行業(yè)內(nèi)權(quán)威獨(dú)立第三方的生物驗(yàn)定劑量驗(yàn)證，并用驗(yàn)證得到的設(shè)備流量-劑量曲線(xiàn)來(lái)進(jìn)行設(shè)備規(guī)模設(shè)計(jì)，沒(méi)有經(jīng)過(guò)生物驗(yàn)證的設(shè)備是不能采購(gòu)的，這是出于確保供水安全的需要。

目前，美國(guó)的Hydroqual和Carollo咨詢(xún)公司以及加拿大的Dillion公司都是國(guó)際紫外行業(yè)內(nèi)比較公認(rèn)的有經(jīng)驗(yàn)和資質(zhì)做紫外設(shè)備生物驗(yàn)定劑量驗(yàn)證的獨(dú)立第三方單位。我國(guó)這方面尚處于起步階段，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院也在籌備建立我國(guó)第一個(gè)紫外設(shè)備生物驗(yàn)證平臺(tái)，以促進(jìn)紫外線(xiàn)消毒技術(shù)在我國(guó)得到健康發(fā)展，保障公眾利益。

2、生物驗(yàn)證規(guī)范

基于保障公眾利益的必要性，世界各國(guó)政府和監(jiān)管機(jī)構(gòu)針對(duì)紫外設(shè)備生物驗(yàn)證方法推出了各自的驗(yàn)證規(guī)范體系。國(guó)際公認(rèn)的飲用水驗(yàn)證規(guī)程有O-Norm（奧地利）、DVGW（德國(guó)）、NSF（美國(guó)）、UVDGM（美國(guó)），其中運(yùn)用最廣的是德國(guó)的DVGW標(biāo)準(zhǔn)和美國(guó)的UVDGM指南。雖然這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范有所差異，但根本要求是相同的，即都要求紫外設(shè)備的劑量用生物驗(yàn)證法認(rèn)定。

對(duì)比國(guó)內(nèi)外驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)，美國(guó)UVDGM手冊(cè)適用范圍相對(duì)較小。UVDGM手冊(cè)主要針對(duì)公共供水系統(tǒng)消毒，手冊(cè)中涵蓋了實(shí)施紫外線(xiàn)消毒系統(tǒng)的許多方面，但并沒(méi)有全面介紹所有類(lèi)型的紫外線(xiàn)消毒系統(tǒng)、設(shè)計(jì)替代方案以及驗(yàn)證協(xié)議。德國(guó)DVGW標(biāo)準(zhǔn)適用于所有紫外線(xiàn)殺菌設(shè)備，目標(biāo)病原體涵蓋范圍廣。中國(guó)《紫外線(xiàn)水消毒設(shè)備紫外線(xiàn)劑量測(cè)試方法》（GB/T 32092—2015）分別對(duì)飲用水、再生水和污水規(guī)范了不同的目標(biāo)微生物，涉及范圍廣。表1為國(guó)內(nèi)外驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比，這些規(guī)范指導(dǎo)原則不同，但都推動(dòng)了紫外線(xiàn)技術(shù)在全球范圍內(nèi)的推廣和運(yùn)用，為公共飲用水安全保障做出了貢獻(xiàn)。

表1國(guó)內(nèi)外驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比

2.1、美國(guó)UVDGM手冊(cè)

美國(guó)環(huán)境保護(hù)局于2006年頒布了UVDGM手冊(cè)。在手冊(cè)中對(duì)紫外線(xiàn)消毒設(shè)備的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和運(yùn)行做了規(guī)范說(shuō)明，概述了運(yùn)用現(xiàn)有的紫外設(shè)備，應(yīng)如何處理指定微生物以使其喪失活性，并提出了針對(duì)指定微生物的紫外線(xiàn)輻射劑量要求，是世界上應(yīng)用最廣、最權(quán)威的規(guī)范之一。與其他驗(yàn)證方法相比，UVDGM可根據(jù)前處理情況及測(cè)試結(jié)果靈活選擇紫外線(xiàn)劑量。

UVDGM手冊(cè)中規(guī)范了使用非致病性驗(yàn)證微生物檢測(cè)紫外線(xiàn)消毒設(shè)備的方法。在理想情況下，驗(yàn)證微生物對(duì)紫外線(xiàn)的敏感性應(yīng)盡可能與目標(biāo)微生物相近。如果使用中壓燈，則微生物應(yīng)顯示出相似的譜圖。此外，驗(yàn)證微生物的應(yīng)具有下面的特點(diǎn)：

（1）容易培養(yǎng)和定量，結(jié)果可重復(fù)；

（2）可培養(yǎng)出高濃度的微生物樣品；

（3）具有長(zhǎng)期穩(wěn)定性（在進(jìn)出實(shí)驗(yàn)室、現(xiàn)場(chǎng)使用和計(jì)數(shù)過(guò)程中不影響活力或紫外線(xiàn)劑量響應(yīng)）。

（4）如果驗(yàn)證微生物是噬菌體，用來(lái)檢測(cè)噬菌體濃度的宿主細(xì)菌對(duì)人類(lèi)不具有致病性。

手冊(cè)中指出，MS2噬菌體和枯草芽孢桿菌孢子常被用于驗(yàn)證紫外線(xiàn)對(duì)隱孢子蟲(chóng)和賈第鞭毛蟲(chóng)的消毒效果。T1和T7噬菌體由于抗紫外性明顯大于隱孢子蟲(chóng)和賈第鞭毛蟲(chóng)，目前正備受青睞。其他可用于驗(yàn)證測(cè)試的驗(yàn)證微生物包括無(wú)致病性的大腸桿菌、酵母菌、Qβ噬菌體等。

不同的微生物需要不同劑量的紫外線(xiàn)來(lái)滅活。因此，對(duì)于任何紫外線(xiàn)系統(tǒng)，必須清楚需要滅活的微生物。表2介紹了滅活不同病原微生物所需的紫外線(xiàn)劑量。例如，要滅活99%(2 log)的隱孢子蟲(chóng)需要5.8 mJ/cm2。要滅活99.99%（4 log）需要22 mJ/cm2。

表2不同目標(biāo)微生物所需的紫外線(xiàn)劑量

此外，UVDGM中還提到了另外兩種檢測(cè)方法。一種是通過(guò)計(jì)算流體力學(xué)（CFD）預(yù)測(cè)微生物通過(guò)紫外線(xiàn)消毒設(shè)備的軌跡，從而預(yù)測(cè)照射到微生物的紫外線(xiàn)劑量；另一種是使用熒光微粒，通過(guò)檢測(cè)經(jīng)過(guò)紫外線(xiàn)消毒設(shè)備前后微粒發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)的情況計(jì)算照射到微粒上的紫外線(xiàn)劑量。目前模型與試驗(yàn)方法仍在研究中，尚未有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

總體來(lái)看，UVDGM手冊(cè)更加靈活，MS2噬菌體比枯草芽孢桿菌的適用范圍更廣，但是需要專(zhuān)業(yè)的第三方測(cè)試機(jī)構(gòu)和監(jiān)督機(jī)構(gòu)，執(zhí)行和控制在國(guó)內(nèi)可能有一定實(shí)際困難，體現(xiàn)在缺乏這方面的單位和機(jī)構(gòu)，這也是國(guó)內(nèi)紫外技術(shù)應(yīng)用亟須填補(bǔ)的一個(gè)空白。

2.2、德國(guó)DVGW標(biāo)準(zhǔn)

德國(guó)燃?xì)饧帮嬘盟畢f(xié)會(huì)于1994年推出第一份DVGW文件（DVGW W 293:1994-10），規(guī)范了紫外線(xiàn)消毒設(shè)備的功能和應(yīng)用，在1997年推出了第二份DVGW文件（DVGW W 294:1997-10），規(guī)范了紫外線(xiàn)消毒設(shè)備的設(shè)計(jì)、流動(dòng)力等方面。這些年，紫外線(xiàn)消毒設(shè)備在結(jié)構(gòu)、操作概念和操作方法要求方面有了相當(dāng)大的改進(jìn)，且這兩份文件在內(nèi)容上密切相關(guān)，2006年進(jìn)行了聯(lián)合修訂和合并，即最新版DVGW標(biāo)準(zhǔn)。此標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為，絕大多數(shù)的有害病原微生物暴露在400 J/m2的C波段紫外線(xiàn)環(huán)境中是不能存活的。因此，要求紫外線(xiàn)消毒系統(tǒng)在任何條件下，最低紫外輻射劑量為400 J/m2，即常用的飲用水紫外線(xiàn)劑量標(biāo)準(zhǔn)為40 mJ/cm2。

此標(biāo)準(zhǔn)分為三部分。第1部份“紫外線(xiàn)消毒設(shè)備的組成、功能及操作的要求”涵蓋了紫外線(xiàn)消毒的基本原理及應(yīng)用范圍，是w293的延續(xù)，面向制造商、設(shè)計(jì)師和最終用戶(hù)。第2部分“組成、功能和消毒效果的測(cè)試”是w294的延續(xù)，介紹了紫外線(xiàn)消毒設(shè)備的測(cè)試方法，針對(duì)紫外線(xiàn)消毒設(shè)備制造商和檢測(cè)中心。第3部分“紫外線(xiàn)消毒設(shè)備監(jiān)測(cè)窗及傳感器”是新訂部分，適用于紫外線(xiàn)傳感器制造商及照明工程測(cè)試中心。

DVGW標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)定義了微生物檢測(cè)方法，用生物劑量驗(yàn)證法測(cè)定紫外線(xiàn)消毒設(shè)備的輸出劑量，并選定枯草芽孢桿菌作為目標(biāo)微生物，系統(tǒng)中至少需安裝一個(gè)固定式紫外傳感器以連續(xù)檢測(cè)殺菌器內(nèi)的紫外輻射狀況并保證其不低于規(guī)范最低值。此外，還統(tǒng)一了紫外傳感器的型號(hào)。

制造商必須通過(guò)提供DVGW認(rèn)證，證明其符合本工作表的相關(guān)要求以及任何必要的附加要求。在向DVGW認(rèn)證中心申請(qǐng)時(shí)，需要在DVGW認(rèn)證中心認(rèn)可的測(cè)試實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行本節(jié)規(guī)定的樣機(jī)測(cè)試。

2.3、我國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

2005年我國(guó)頒布了《城市給排水紫外線(xiàn)消毒設(shè)備》（GB/T 19837—2005），規(guī)范了城市給排水紫外線(xiàn)消毒設(shè)備的分類(lèi)、技術(shù)要求、檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸和貯存。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，紫外線(xiàn)消毒裝置用于飲用水消毒時(shí)，紫外線(xiàn)的生物驗(yàn)證劑量應(yīng)不小于40 mJ/cm2。這一標(biāo)準(zhǔn)的頒布推動(dòng)了紫外線(xiàn)消毒技術(shù)的進(jìn)步，規(guī)范了紫外線(xiàn)消毒設(shè)備市場(chǎng)。

2015年我國(guó)頒布了《紫外線(xiàn)消毒技術(shù)術(shù)語(yǔ)》（GB/T 32091—2015）和《紫外線(xiàn)水消毒設(shè)備紫外線(xiàn)劑量測(cè)試方法》（GB/T 32092—2015），標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)紫外線(xiàn)設(shè)備的劑量測(cè)試作出了說(shuō)明，采用生物驗(yàn)證檢測(cè)紫外線(xiàn)反應(yīng)器消毒效果的方法。首先利用準(zhǔn)平行光束儀表征目標(biāo)微生物的紫外劑量響應(yīng)關(guān)系，如圖2所示。

圖2 UV消毒系統(tǒng)劑量驗(yàn)證過(guò)程

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范了適用于不同水質(zhì)的驗(yàn)證微生物，對(duì)飲用水和再生水消毒設(shè)備的劑量驗(yàn)證，應(yīng)選擇MS2。對(duì)于污水，應(yīng)選擇T1或糞大腸桿菌作為驗(yàn)證微生物，其中T1和糞大腸桿菌的劑量為2.5~25 mJ/cm2，MS2適用的劑量為10~120 mJ/cm2。在驗(yàn)證試驗(yàn)中，準(zhǔn)平行光試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)消毒設(shè)備滅活試驗(yàn)應(yīng)在同一天進(jìn)行。此外，標(biāo)準(zhǔn)中除了詳細(xì)說(shuō)明紫外線(xiàn)劑量的檢測(cè)，還規(guī)范了燈管結(jié)垢系數(shù)和老化系數(shù)的測(cè)定方法。

隨著紫外消毒技術(shù)的普遍應(yīng)用，人們?cè)絹?lái)越重視紫外線(xiàn)消毒效果對(duì)飲用水的安全保障作用，因此，需要可靠地驗(yàn)證紫外系統(tǒng)的實(shí)際劑量來(lái)保障供水安全。目前，我國(guó)施行的《紫外線(xiàn)水消毒設(shè)備紫外線(xiàn)劑量測(cè)試方法》（GB/T 32092—2015）標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)范了生物驗(yàn)證的方法。而紫外線(xiàn)消毒系統(tǒng)的驗(yàn)證應(yīng)由獨(dú)立的第三方機(jī)構(gòu)來(lái)執(zhí)行、監(jiān)督，并出具報(bào)告。為了保證紫外線(xiàn)消毒系統(tǒng)的消毒性能是客觀可靠的，此第三方機(jī)構(gòu)必須是獨(dú)立的、與任何一方無(wú)利益關(guān)系的。我國(guó)目前正在積極開(kāi)啟第三方驗(yàn)證中心的建設(shè)，為紫外線(xiàn)消毒設(shè)備提供一個(gè)權(quán)威的驗(yàn)證平臺(tái)，促進(jìn)紫外消毒技術(shù)的應(yīng)用與推廣。

孫文俊1,2，呂東明3，賈瑞寶4，李桂芳4（1.清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院，北京100084 2.清華蘇州環(huán)境創(chuàng)新研究院，江蘇蘇州215000；3.加拿大特潔安<Trojan>技術(shù)公司，加拿大倫敦N5V 4T7；4.山東省城市供排水水質(zhì)監(jiān)測(cè)中心，山東濟(jì)南250021）