紫外线消毒是一种绿色广谱的灭菌方法,无二次污染,具备很大的应用空间。但紫外线消毒能耗需求较高,紫外灯管中的汞对环境和人体健康存在潜在威胁,并且更换灯管困难。本文针对以上不足,研究利用太阳光中的紫外线进行水消毒,突破了传统方法中能耗需求高这一缺点。该方法基本原理是通过石英玻璃管的透光性和铝板的反射聚焦方式来强化紫外辐射强度,并将太阳光中的紫外线汇聚在石英玻璃管中,从而实现“低能耗”并灭活水中微生物。课题研究:首先本文对新方法中装置需要应用的主要结构进行了设计,以实现将太阳光中的紫外线聚焦并增强的目的,并对组件进行了详细研究和优化,并基于此装置进行了水力特性理论进行分析,优化了水流流态,使反应器内的微生物更为均匀的接受紫外辐射;其次在试验条件下对模拟的未经加氯消毒的实际自来水样进行消毒,本装置可以将水中的大肠杆菌数杀灭到未检出水平,满足国家饮用水卫生标准,并在对模拟的一级B市政污水厂出水的消毒试验中,本装置可以将水中的大肠杆菌数杀灭到四个对数级水平,达到了市政污水处理厂水质一级A类排放标准;之后研究了高抗性微生物的代表枯草芽孢杆菌,其中的芽孢具有抗高温和抗氯消毒的特点,而本文将枯草芽孢的紫外杀灭效果与传统氯消毒杀灭效果比较,本装置对其杀灭效果明显,在对枯草芽孢杆菌水样进行的对模拟的未经加氯消毒的实际自来水样进行消毒试验以及模拟的一级B市政污水厂出水的消毒试验中,出水水质均可达到国家级标准;再次对试验得出的大肠杆菌灭活曲线进行了拟合,拟合结果表明太阳能强化消毒装置的大肠杆菌灭活曲线可以很好的符合杀菌动力学模型,并证明了在不用紫外线灯管发射的紫外线条件下,利用太阳光中的紫外线也可以达到很好的灭菌效果,并且通过增加照射时间可以弥补太阳光中紫外线强度低的特点,紫外线剂量才是灭菌效果的直接影响因素;最后在消毒配水试验中,考察了紫外线强度、循环次数以及浊度对太阳能强化消毒装置灭菌性能的影响,通过增加过流次数和增加紫外线剂量均可以降低以上影响因素带来的影响。研究试验的结果表明:本文提出的低能耗、可靠的太阳能强化消毒装置可以弥补传统紫外线消毒方法中的不足,并且经过试验验证出水水质完全可以达到国家级标准,对本试验所尝试的新方法在给水处理以及污水处理领域给予了肯定,同时也指出了太阳能强化消毒装置对能耗的低需求在紫外线消毒方向具有广阔的应用前景。