紫外線殺菌は、紫外線（UV）を使用して、ウイルス、細菌、原生動物などの微生物を殺傷または不活化することによって水を浄化する方法です。 このプロセスは、水処理プラント、スイミング プール、および水質が懸念されるその他の設定で一般的に使用されます。

浄水における UV 殺菌の有効性は、進行中の議論と研究のトピックです。 多くの研究で、UV 殺菌が水中の有害な微生物のレベルを下げるのに非常に効果的であることが示されていますが、この浄化方法にはいくつかの制限もあります。

この記事では、UV 殺菌の背後にある科学を探求し、水を浄化する効果に対する証拠と反対の証拠を調べます。 読んでください！

紫外線殺菌のしくみ

UV 水消毒は、紫外線 (UV) 光を使用して、細菌、ウイルス、原生動物などの微生物を殺傷または不活化します。 これは、水を特定の波長の UV 光 (通常は 260 ～ 280 ナノメートル (nm)) にさらすことによって行われます。 この波長では、紫外線は微生物の遺伝物質 (DNA または RNA) を破壊し、微生物の繁殖と生存を不可能にします。

滅菌システムで使用される UV 光源は、260 ～ 280 nm の波長範囲の UV-C 光を放出する低圧または中圧水銀灯のいずれかです。 水は UV ランプを含むチャンバーを通過し、微生物は通過する際に UV 光にさらされます。 水が紫外線にさらされる時間の長さと光の強さは、殺菌プロセスの有効性を決定する上で重要な要素です。

紫外線殺菌は水から物理的または化学的不純物を除去しないことに注意することが重要です。 微生物のみを除去します。 したがって、UV水消毒は、ろ過や化学処理などの他の浄化方法と併用されることがよくあります。

UV 滅菌は、UV 光を使用して水中の微生物を殺傷または不活化する物理的プロセスです。 有害な微生物を効果的に除去しますが、水から他の種類の不純物は除去しません。

水に対する紫外線殺菌効果

水に対する UV 殺菌の有効性は、進行中の研究と議論のトピックです。 多くの研究により、UV 殺菌が水中の有害な微生物を効果的に減らすことができることが示されています。 たとえば、Journal of Water and Health に掲載および印刷された研究では、UV 殺菌によって大腸菌群と大腸菌のレベルが低下することがわかりました。 水中の大腸菌を 99.99% 除菌します。 Journal of Applied Microbiology に掲載された別の研究では、UV 水消毒により、一般的な水系病原体であるクリプトスポリジウム オーシストの 99.99% が不活性化されることがわかりました。

ただし、UV 殺菌の有効性は、いくつかの要因によって異なります。 重要な要素の 1 つは、紫外線の強度です。 強度が高いほど、滅菌プロセスの効果が高くなります。 ただし、強度が高くなると、システムのコストも増加します。

もう 1 つの重要な要素は、水中の微生物の種類です。 クリプトスポリジウムオーシストなどの一部の微生物は、他の微生物よりも UV 滅菌に対して耐性があります。

さらに、UV 滅菌の有効性は、水中の浮遊固形物や溶解ミネラルなどの他の物質の存在によって影響を受ける可能性があります。 これらの物質は紫外線を吸収または散乱し、その効果を低下させます。

また、UV 滅菌は、すべての汚染物質から水を浄化するために使用できる方法ではないことに注意することも重要です。 UV 滅菌は微生物を効果的に殺しますが、重金属、化学物質、溶解ミネラルなどの他の不純物を水から除去しません。

したがって、UV 滅菌は、ろ過や化学処理などの他の精製方法と併用されることがよくあります。

多くの研究で、UV 殺菌が水中の有害な微生物のレベルを下げるのに非常に効果的であることが示されていますが、効果は次のようないくつかの要因によって異なります。：

·  紫外線強度

·  微生物の種類

·  水中の他の物質の存在

·  露出時間

UV滅菌の限界

UV 殺菌は水を浄化するために広く使用されている方法ですが、考慮すべきいくつかの制限があります。 UV 滅菌の主な制限には次のようなものがあります。：

紫外線強度

UV 殺菌の有効性は、UV 光の強度に直接関係しています。 強度が高いほど、滅菌プロセスの効果が高くなります。 ただし、高強度 UV システムは、購入と運用に費用がかかる場合があります。

UV 強度は、UV 殺菌の有効性に影響を与える重要な要素です。 紫外線の強度は、1 平方センチメートルあたりのマイクロワット (マイクロワット) で測定されます (μ幅/cm²）、微生物を不活性化する紫外線の能力に直接関係しています。

通常、高レベルの微生物や水の濁度が高いアプリケーションには、高強度 UV LED モジュールが必要です。 これらのシステムは、必要な UV 強度を生成するために、より大型の UV ランプとより強力なバラストを必要とするため、購入と運用に費用がかかる可能性があります。

一方、低強度の UV システムは、水の微生物レベルが低い場合や比較的澄んでいる場合に使用できます。 これらのシステムは安価で、より小さな UV ledモジュール そして、より強力でないバラスト。

ただし、UV LED モジュールだけが UV 滅菌の有効性に影響を与える唯一の要因ではないことに注意することが重要です。 水中に存在する微生物の種類、水の温度、その他の物質の存在など、その他の要因も殺菌プロセスの有効性に影響を与える可能性があります。

微生物耐性

クリプトスポリジウムオーシストなどの一部の微生物は、他の微生物よりも UV 滅菌に対して耐性があります。 これは、UV 水の消毒では、特定の種類の微生物を水から効果的に除去できない可能性があることを意味します。

微生物耐性は、UV 滅菌の限界の 1 つです。 クリプトスポリジウムオーシストなどの一部の微生物は、他の微生物よりも UV 滅菌に対して耐性があります。 これは、UV 滅菌が水から特定の種類の微生物を効果的に除去できない可能性があることを意味します。

一部の微生物が UV 滅菌に対してより耐性がある理由の 1 つは、それらの保護外層です。 たとえば、クリプトスポリジウムのオーシストは、微生物の遺伝物質を UV モジュールから保護する厚い壁を持っているため、不活化がより困難になります。

もう1つの理由は、一部の微生物は、紫外線によって損傷を受けた後、遺伝物質を修復して、滅菌プロセスを生き残ることができることです.

さらに、紫外線殺菌に対する微生物の耐性は、溶解したミネラルや有機物など、水中の他の物質の存在によっても増加する可能性があります。 これらの物質は紫外線を吸収または散乱させ、その有効性を低下させ、微生物に遮蔽効果をもたらします。

使うことが大事 UV ledメーカー より高い強度、より長い露光時間、または UV と他の精製方法の組み合わせ。 さらに、水質を定期的に監視し、特定の微生物の存在について水をテストし、それに応じて処理を調整することが重要です。

水質

紫外線殺菌の効果は、処理する水の質によって影響を受ける可能性があります。 水に浮遊する固体、溶解したミネラル、およびその他の物質は、UV 光を吸収または散乱し、その効果を低下させる可能性があります。 したがって、このような不純物を除去するために、UV 滅菌の前に水を前処理する必要があります。

水質は、UV 殺菌効果に影響を与える重要な要因の 1 つです。 処理された水の品質は、微生物を不活性化するために UV LED モジュールに大きな影響を与える可能性があります。

水質が UV 水消毒に影響を与える主な原因の 1 つは、水中の懸濁物質または溶解ミネラルの存在によるものです。 これらの物質は紫外線を吸収または散乱し、その効果を低下させます。 浮遊固形物は、紫外線から微生物を物理的に遮蔽することもあり、滅菌プロセスの有効性を低下させます。

最後に、藻類、フミン酸、フルボ酸、溶存有機物などの水中の有機物も紫外線を吸収し、殺菌プロセスの効果を低下させます。

メンテナンス

UV 滅菌システムは、最適に動作するように定期的なメンテナンスが必要です。 これには、UV ランプのクリーニング、寿命が来たら交換すること、水の流れと温度を監視することが含まれます。

メンテナンスは紫外線殺菌の重要な側面です。 UV 滅菌システムは、最適に動作するように定期的なメンテナンスが必要です。 メンテナンスを怠ると、滅菌プロセスの有効性が低下し、時間の経過とともにシステムに損傷を与える可能性があります。

UV 滅菌システムで実行する必要がある主要なメンテナンス タスクには、次のようなものがあります。：

UV ランプのクリーニング

UV ランプは定期的にクリーニングして、蓄積した汚れやその他の汚染物質を除去する必要があります。 これは、きれいな乾いた布でランプを拭いて行うことができます。

UVランプの交換

UV LED モジュールには寿命があり、定期的に交換する必要があります。 ランプの寿命は、ランプの種類と使用強度によって異なります。

水流と温度の監視

システムが推奨パラメータ内で動作するように、水の流れと温度を定期的に監視する必要があります。 これは、流量計と温度センサーを使用して行うことができます。

水をテストする

システムが効果的に微生物を不活性化することを確認するために、水を定期的にテストする必要があります。 これは、水質検査キットを使用するか、分析のためにサンプルをラボに送ることができます。

システムの検査

システムに損傷や摩耗がないか定期的に検査する必要があります。 これには、システムの効率に影響を与える可能性のある漏れ、亀裂、またはその他の問題のチェックが含まれる場合があります。

メンテナンス スケジュールについては、メーカーの推奨事項に従うことが重要です。 メンテナンスを怠ると、滅菌プロセスの有効性が低下し、時間の経過とともにシステムに損傷を与える可能性があります。

投与量

UV 滅菌では、微生物を不活性化するために特定の量の UV 光が必要です。投与量が不十分であったり、微生物が耐性を持っている場合、システムは効果的ではない可能性があります。

コスト

UV 滅菌システムは、特に高強度システムが必要な場合、購入と設置に費用がかかる可能性があります。 これにより、一部の組織やコミュニティが UV 滅菌にアクセスしにくくなる可能性があります。

場所

UV 殺菌システムは電気を必要とするため、遠隔地や送電網から離れた場所に設置するのは現実的または実現不可能な場合があります。 これにより、特定のコミュニティや組織への UV 滅菌へのアクセスが制限される可能性があります。

紫外線吸収不純物

藻類、フミン酸、フルボ酸、溶存有機物、ミネラルなどの不純物は紫外線を吸収し、殺菌プロセスの効果を低下させます。

連続流

UV 滅菌システムは、通常、一定の水流に依存して効果を発揮します。 つまり、水の流れが中断されると、システムは水を殺菌できなくなります。

副産物

UV LED メーカーは、適切に取り扱わないと環境に害を及ぼす可能性のある二酸化塩素やヒドロキシル ラジカルなどの製品を作成する可能性があります。

UV-AとUV-B

UV 滅菌システムは通常、微生物を殺すのに最も効果的な UV-C 光を使用します。 微生物を殺す効果が低い UV-A および UV-B 光も、一部の UV LED モジュールから放出される可能性があります。 これにより、滅菌プロセスの全体的な効果が低下する可能性があります。

また、紫外線殺菌は水の浄化に有効な方法ですが、限界もあります。 これらには、高強度 UV システムの必要性、微生物耐性の可能性、水質の影響、定期的なメンテナンスの必要性、必要な投与量、およびシステムのコストが含まれます。 これらの制限は、水の浄化方法として UV 滅菌を使用するかどうかを決定する際に考慮する必要があります。

結論と今後の考察

紫外線殺菌は、水を浄化するために広く使用されている方法であり、水中の有害な微生物のレベルを減らすのに効果的です。 ただし、考慮すべきいくつかの制限もあります。 これらの制限には、高強度 UV led メーカーの必要性、微生物耐性の可能性、水質の影響、定期的なメンテナンスの必要性、必要な投与量、およびシステムのコストが含まれます。

UV 滅菌は、ろ過や化学処理などの他の精製方法と組み合わせて使用​​することが重要です。 これにより、水から他の種類の不純物を除去し、殺菌プロセスの全体的な効果を高めることができます。

さらに、UV水消毒技術の研究開発が進行中であり、UV-C LEDシステムや高度な水前処理方法などの新しい成果により、将来的にシステムの効率が向上し、コストが削減されることが期待されています。

最後に、UV 水消毒は水を浄化する効果的な方法ですが、いくつかの制限があります。 この分野での将来の研究開発により、効率が向上し、システムのコストが削減され、コミュニティや組織がよりアクセスしやすくなることが期待されています。