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1、紫外线消毒实验一、 实验目的消毒是指杀灭外环境中病源微生物的方法。其目的是切断传染病的传播途径，预防传染病的发生或流行。据研究，可污染饮用水的致病微生物有上百种，为杜绝介水传染病的发生和流行，保证人体健康，生活饮用水必须经过消毒处理方可供饮用。目前我国用于饮用水消毒的方法主要有氯化消毒、二氧化氯消毒、紫外线消毒和臭氧消毒。本次实验将用紫外灯照射水一定时间后，测定水中微生物量。其实验目的为：（1） 了解饮用水消毒的各种方法、原理以及优缺点；（2） 掌握线消毒的具体操作方法；（3） 掌握饮用水中细菌综述的测定方法。二、 实验原理紫外消毒法，是通过紫外线对水的照射进行的。紫外线光谱是介于可见光与X射
2、线之间的光波，波长范围为100-400nm。根据波长的不同，紫外线又被细分为紫外线A、B、C和真空紫外线。其中紫外线C又被称为短波紫外线，其波长范围为200-280nm，是对液体消毒最有效的光波，254nm波长的紫外线杀菌力最强。紫外线对病原微生物杀灭作用的原理是：当微生物被照射时，紫外线可透入微生物体内作用于核酸、原浆蛋白与酶，使其发生化学变化而造成微生物死亡。据研究，紫外线使DNA上相邻的胸腺嘧啶键合成双体，致DNA失去转录能力，病原微生物死亡。同时，紫外线还可以对微生物的细胞质和细胞壁产生一定的破坏作用。失去分裂和复制能力的微生物不会对人体构成威胁，适当的紫外线消毒技术和有效的紫外线剂量
3、可以确保饮用水安全。 水的消毒效果是由微生物所接受的UV剂量决定的。UV剂量（J/m2）照射时间（s）UVC强度（W/m2）UV剂量越高，消毒效果越好。设计中首先根据消毒系统进口（Cin）和出口（Cout）的微生物浓度（如污水中粪大肠菌数）确定消毒效率：消毒效率=lgCinlgCout注意，这里消毒效率采用的是对数单位，不是百分率形式。然后，根据消毒效率要求确定紫外消毒设备应提供的UV剂量。通常情况下，消毒效果只与UV剂量有关，与照射强度和时间无关，即具有同样消毒效果的不同紫外光消毒设备可以具有不同的照射时间和照射强度，但二者相乘得到的UV剂量应相等。UV剂量的基本概念非常简单，但实际应用中，
4、由于UV强度的分布不均匀，造成应用上的不便甚至导致一些理解上的混乱。从应用的角度出发，可按使用地点和方式的不同，将UV剂量可分为：实验室研究用UV剂量和工程应用消毒设备UV剂量。每天，全世界范围内有超过三十亿升的饮用水是经过紫外线消毒处理的。紫外线消毒技术开始逐渐的取代或半取代传统的化学消毒方法，除了投资和运行成本上占优势外，还有以下的特点：（1）紫外线消毒法在确保消毒效果的同时，不伴生有毒有害的消毒副产物；（2）紫外线对于一些化学消毒方法无效的微生物具有较高的杀菌效率；（3）占地面积小，系统结构紧凑，潜在风险小，确保操作人员安全。紫外线消毒的优点是所需接触时间短，杀菌效率高，不改变水的物理化
5、学性质；不产生残留物质和不良异味；缺点是消毒后水中无持续杀菌作用，每支灯管处理水量有限，且需定期清洗更换，成本也较贵。因此，除单位供水可采用紫外线消毒外，未获得广泛应用。三、 实验装置与仪器1. 实验装置用紫外线消毒饮用水时，一般采用紫外线饮水消毒装置进行。消毒装置是管状，使水由一侧进入，另一侧流出，管道中用紫外灯照射。目前紫外线灯为高压石英水银灯。用于饮水消毒的设备有两种：套管进水式(浸入式)和反射罩式(水面式)。套管进水式是灯管外有石英套管，水从灯管旁流过而消毒；反射罩式是利用表面抛光的铝质反射罩将紫外线辐射到水中，所处理的水为无压流。灯管有效寿命为500h，灯管分低压灯管和高压灯管，高压
6、灯管单位时间内消毒的水量较低压灯管为多。利用紫外线消毒时，水的色度和浊度要低，水深最好不超过2cm，光照接触时间10100s。实验研究中，一般采用一种叫做“平行紫外光束仪器”的仪器（见图1、2）测定UV剂量与微生物灭活率关系曲线，以统一不同实验室的实验数据，实现实验结果的可重现性，避免不同设备之间造成的差异。 2. 实验仪器(1) 培养皿，数量10(2) 微生物操作台(3) 无菌培养皿，数量若干(4) 无菌移液管，数量10或者各种型号的移液枪(5) 无菌试管，数量若干(6) 无菌棉塞(7) 点火器(8) 煤气灯(9) 标签纸(10) 恒温培养箱(11) 接种环3. 实验所需试剂(1) 牛肉膏蛋
7、白胨琼脂培养基，数量1(2) 无菌水，数量2四、 实验步骤1. 试验水样放置在培养皿中，水深5-20mm，培养皿的直径应小于紫外光校平管。2. 正式对水样进行消毒前要测试培养皿内水面的紫外光强度，该强度在整个实验过程中为定值。3. 改变曝光时间，利用下式计算出相应的UV剂量。同时，测试曝光前及不同曝光时间后的微生物浓度，最后绘制出不同微生物浓度与UV剂量曲线。DKTI式中：D：微生物接受到的平均UV剂量（J/m2）K：修正系数。与平行紫外光束仪器、培养皿及水样有关。T：曝光时间（s）I：测试水样表面中心UVC强度（W/m2）4. 水体中细菌总数测定(1) 无菌操作倒一平板。(2) 将定量水样（
8、原水样或经一定稀释后的水样1mL）接种于牛肉膏蛋白胨琼脂培养基平板上。(3) 将培养基放入恒温箱中培养以辨认相应的菌落。(4) 于37C培养24hr后观察结果，计算细菌菌落数，最后算出原水样每毫升的细菌总数。(5) 将水样分别稀释10，100，1000，10000倍，重复以上操作。注意事项：1 实验时，水样被电磁搅拌器不停的搅拌，以保证水样中的所有微生物处于相同的辐照条件下。2 操作过程请注意在无菌操作台中进行，避免空气中菌种的污染。3 操作时请注意带好手套，穿上实验服，操作过程中请勿揉眼睛或碰触皮肤裸露部位，以免微生物感染。五、 实验结果1. 实验数据记录（请删除本部分文字后填写）表1 处理前水体中微生物的检测结果检测方法培养基菌落数/皿菌落名称颜色表现边缘隆起样品培养基表2 UV消毒后水体中微生物的检测结果检测方法培养基菌落数/皿菌落名称颜色表现边缘隆起样品培养基2. 根据实验数据计算本次实验所用的UV剂量3. 根据实验数据绘制细菌数（纵轴）-UV剂量（横轴）关系图(UV灭活曲线)六、 实验结果讨论1. 各种饮用水消毒工艺的优缺点是什么？2. 紫外线消毒的最佳水层厚度是多少?