Tiểu luận Quá trình công nghệ môi trường: Khử trùng bằng tia cực tím

T NG LIÊN ĐOÀN LAO Đ NG VI T NAM

Ổ

Ộ

Ệ

TR

NG Đ I H C TÔN Đ C TH NG

ƯỜ

Ạ Ọ

Ứ

Ắ

KHOA MÔI TR

ƯỜ

NG B O H LAO Đ NG Ộ

Ộ

Ả

MÔN: QUÁ TRÌNH CÔNG NGH MÔI TR

NG

Ệ

ƯỜ

Chuyên đ :ề

KH TRÙNG B NG TIA C C TÍM

Ự

Ử

Ằ

GVHD: TS. Ph m Anh Đ c ứ

ạ

SVTH:

ặ

1. Đ ng Huỳnh V ng ươ 91202267

ọ

2.Đinh Ng c Thúy Vy 91202269

ễ

ị

3.Nguy n Th Khánh Vy 91202293

TP.HCM, tháng 11 năm 2014

M C L C Ụ Ụ

DANH M C HÌNH Ụ

DANH M C B NG Ụ Ả

CH NG 1: KHÁI QUÁT V CÁC PH NG PHÁP KH TRÙNG ƯƠ Ề ƯƠ Ử

C?

1. T I SAO PH I KH TRÙNG N Ả

Ử Ạ ƯỚ

ể ư ử ầ ả ướ ả c th i

• Theo yêu c u c a QCVN14:2008/BTNMT v ch tiêu an toàn n

D a vào s phân tích ta có th đ a ra 2 nguyên nhân c n ph i kh trùng n ự và n c c p sau đây: ự ướ ấ

c c p và ầ ủ ề ỉ ướ ấ

c th i ph i k đ n ch tiêu vi sinh. n ướ ả ể ế ả ỉ

N c c p: Ecoli không đ i Coliform < 20MPN/100ml ướ ấ c t n t ượ ồ ạ

• Do trong quá trình x lý n

N c th i: Coliform : < 5000 MPN/100ml (lo i A)< 10000 MPN/100ml (lo i B) ướ ạ ạ ả

c c p và n ướ ấ ướ ả ả

ạ c th i ph i qua nhi u công đo n ộ khác nhau do đó kh năng gây nhi m vi sinh là r t cao: kh trùng là m t ề ử ử ả ễ ấ

ệ ố ử ọ ố ướ c sinh ho t. Sau quá ạ

khâu quan tr ng cu i cùng trong h th ng x lý n trình x lýử

ể ọ ậ ị ữ

• C h c, nh t là n ấ ơ ọ i. Song đ tiêu di l ể ạ

• Toàn các vi trùng gây b nh, c n ph i ti n hành kh trùng n

c sau khi qua b l c, ph n l n các vi sinh v t đã b gi ầ ớ t hoàn ướ ệ

2. CÁC PH

c. ả ế ử ệ ầ ướ

NG PHÁP KH TRÙNG N C TH I: ƯƠ Ử ƯỚ Ả

- Kh trùng b ng các ch t oxi hoá m nh: Cl

2, O3, KMnO4.

Hi n nay có nhi u bi n pháp kh trùng có hi u qu : ả ử ệ ề ệ ệ

2, các h p ch t Cl ợ

- Kh trùng b ng các tia v t lý: tia c c tím.

ử ấ ạ ằ ấ

- Kh trùng b ng siêu âm.

ử ự ậ ằ

- Kh trùng b ng ph

ử ằ

- Kh trùng b ng các ion kim lo i n ng

ng pháp nhi t. ử ằ ươ ệ

ạ ặ ử ằ

- Các y u t

Cách l a ch n ph ự ọ ươ ng pháp ph thu c vào: ụ ộ

- Hi u qu c a quá trình kh trùng.

nh h ng. ế ố ả ưở

ả ủ ử ệ

ạ : 2.1. Kh trùng b ng các ch t oxi hóa m nh ử ằ ấ

2.1.1. Kh trùng b ng clo:

ử ằ

ấ ụ ạ ớ

ạ ụ ạ

b t kỳ d ng nào. Khi cho Clo tác d ng v i nó s t o ẽ ạ ở ấ ệ t t trùng m nh. Khi cho Clo vào trong H2O, ch t di ấ ệ ⇒ bào ế ẽ ế ớ ớ

Cl2 là ch t oxi hoá m nh thành HOCl có tác d ng di trùng s khuy ch tán qua l p v t ỏ ế làm phá ho i các quá trình trao đ i ch t c a t ổ ậ ⇒ gây ph n ng v i men t ả ứ bào vi sinh v t. ậ bào sinh v t ấ ủ ế ạ

Khi cho Clo vào trong n ướ c, ph n ng di n ra nh sau: ễ ả ứ ư

Cl2 + H2O HCl + HClO

Ho c có th d ng ph ng trình phân li ể ở ạ ặ ươ

Cl2 + H2O H+ + OCl- + Cl-.

Khi s d ng Clorua vôi, ph n ng di n ra nh sau: ử ụ ả ứ ư ễ

Ca(OCl)2 + H2O CaO + 2HOCl

2HOCl 2H+ + 2OCl-

ả ủ t trùng c a Clo ph thu c vào hàm l ụ ượ

ộ ng ion H+ trong n ộ ng HOCl có trong H2O. N ng ồ ủ ướ c. c hay ph thu c vào pH c a n ộ ụ ướ ượ

Kh năng di ệ đ HOCl ph thu c vào l ụ ộ Khi:

pH = 6 thì HOCl chi m 99,5% còn OCl- chi m 0.5% ế ế

pH = 7 thì HOCl chi m 79% còn OCl- chi m 21% ế ế

pH = 8 thì HOCl chi m 25% còn OCl- chi m 75% ế ế

pH càng cao hi u qu kh trùng càng gi m ả ử ệ ả

-.

Tác d ng kh trùng c a HOCl cao h n nhi u OCl ụ ủ ử ề ơ

c ngoài vi c di t vi sinh v t, nó còn kh các ch t hoà tan ướ ệ ệ ử ậ ấ

Khi cho Clo vào trong n và NH3.

HOCl + NH3 → NH2Cl + H2O

HOCl + NH2Cl NHCl2 + H2O

HOCl + NHCl NCl3 + H2O

ệ ủ

ả ả ủ ầ ả ơ

t trùng c a monocloramin t trùng kém đi. B i vì kh năng di Do đó kh năng di ệ ở ả ấ t trùng c a dicloramin th p th p h n dicloramin kho ng 3 – 5 l n, còn kh năng di ệ ấ h n HOCl kho ng 20 – 25 l n. ầ ả ơ

2Cl =( 1/3 -1/5) NHCl2 và

t trùng c a NH ả ệ ủ

Khi pH tăng → NCl3 t o ít. Kh năng di ạ NH2Cl2 =(1/20 –1/25)Cl2.

ng Clo l ng d : 0.3-0.5mg/l. Sao cho ử ượ ượ ư

Sau khi qua x lý (h th ng x lý) thì l ệ ố ử đ n cu i ng còn 0.05mg/l. ế ố ố

ư ư ệ ằ ị

ể ấ ư ử ả

ự ơ ọ i là 5mg/l; n ế ế c ph i xác đ nh b ng th c nghi m. Khi thi t k ả ướ ả c th i sau x lý c h c là 10mg/l; n c th i ướ ố ớ ướ ả ử c th i x lý ướ ả

L ng Clo d đ a vào trong n ượ s b có th l y nh sau : đ i v i n ơ ộ sau x lý Aeroten không hoàn toàn hay Biophin cao t ử sinh h c hoàn toàn là 3mg/l. ọ

c có phenol, kh trùng b ng Clo → Clo phenol có mùi r t khó ch u. ướ ử ấ ị

Khi trong n Nên kh b ng NH3 tr ử ằ ằ c khi kh trùng. ử ướ

: 2.1.2. Kh trùng b ng ozon ử ằ

ướ

ạ ố ớ và nguyên t i. ườ Ở c và r t đ c h i đ i v i con ử . ử ủ ấ ướ

Ôzôn là m t ch t khí có màu tím ít hòa tan trong n ng Ôzôn có tính ho t hóa m nh h n Clo, nên di ấ ộ c, ôzôn phân h y r t nhanh thành ôxi phân t ệ ộ ấ trong n ạ t trùng m nh h n. ạ ạ ơ ơ

c s n x ut b ng cách cho Oxy ho c không khí đi qua thi ặ

ấ ấ ượ ả ể ử

ủ ấ

- Làm l nh b ng không khí. ằ

Ôzôn đ ử t b phóng l a ằ ế ị ử c ta dùng máy phát tia l a ng ozon cho tr m x lý n đi n. Đ cung c p đ l ướ ạ ủ ượ ệ đi n và cho không khí ch y qua. Ozon s n xu t ra d b phân h y thành Oxy do đó ả ệ ễ ị ả máy s n xu t Ozon. Có 2 lo i máy làm l nh đi n c c: t b làm l nh ph i l p thi ấ ạ ở ả ắ ệ ự ế ị ả ạ ạ

-

ạ

•

Làm l nhb ng n c. ạ ằ ướ

Ư ể u đi m c a Ozon: ủ

Không có mùi

Làm gi m nhu c u oxi c a n c , gi m ch t h u c ,.. ủ ướ ả ầ ấ ữ ơ ả

Kh màu, phênol, xianua ử

Tăng DO

Không có s n ph m ph gây đ c h i ộ ạ ẩ ụ ả

• Nh

Tăng v n t c l ng c a h t l l ng ậ ố ắ ủ ạ ơ ử

ượ c đi m: ể

V n đ u t cao ầ ư ố

• Kh năng ti ả

ng Tiêu t n năng l ố ượ

ệ t trùng c a Ozon: ủ

ấ

ủ ấ ộ t trùng là r t ít , khi Ozon đã hòa tan đ li u l ệ ướ ượ ứ ớ

c kh năng ả ng đ oxy ủ ấ c, lúc đó tác d ng kh trùng m nh nhanh g p ử ơ

ừ ủ ề ượ ướ ụ t trùng x y ra trong kho ng 3 – 8 giây. Đ hòa tan c a Ozon g p 13 l n c a oxy. Khi v a cho vào trong n ầ ủ ng, ng v i hàm l ti hoá h u c và vi khu n trong n ạ 3100 l n so v i Clo, th i gian ti ệ ữ ầ ẩ ờ ả ả ớ

ế ướ c m t; sau ặ

ướ c th i t ầ 5 – 15mg/l. Li u l ề ượ b l ng 2 trong x lý n ể ắ ng c n thi ầ ử t cho n ướ c ng m là 0.75 – 1mg/l; 1.0 – 3.0 mg/l n ả ừ

2.2. Kh trùng b ng ph

ng pháp v t lý: ử ằ ươ ậ

có b ướ

ườ ắ ậ ằ

ướ c ộ ng. Dùng tia c. Tia c c tím là tia b c x đi n t ự ả ứ ạ ệ ừ sóng c a tia c tím n m ngoài vùng phát hi n, nh n bi ủ c c tím đ ti ự c sóng kho ng 4 – 400nm. Đ dài b ự ệ t trùng không làm thay đ i tính ch t hóa h c và lý h c c a n ể ệ t c a m t th ế ủ ọ ọ ủ ướ ấ ổ

ủ ế ự ẩ

ụ ự c sóng 254nm, kh năng di Tia c c tím tác d ng làm thay đ i DNA c a t b ả ướ bào vi khu n, tia c c tím có đ dài ộ ổ ướ c t khu n cao nh t. Trong các nhà máy x lý n ấ ệ ử ẩ

ỷ ả ấ ạ ự ự

ướ ụ ủ ấ ộ

c tr n đ u đ cho s l ự ố ượ ộ ề

ẩ ộ ấ

6000 – 13000mocrowat/s, đ b n 3000 gi ự ể ự c sóng 253,7nm, bóng đèn đ t trong h p th y tinh không h p ph tia c c ặ c l p thành b trong h p đ ng có vách ngăn c. Đèn đ ộ ượ ắ ướ ng vi khu n đi c c y qua h p, đ ể ộ ượ ộ ướ ả c đi qua đèn có đ dày h p là cao nh t. L p n ế ớ ướ ở ộ ờ ng tiêu th t ụ ừ ộ ề ượ ả

. th i, dùng đèn thu ngân áp l c th p đ phát tia c c tím, lo i đèn này phát ra tia c tím có b tím, ngăn cách đèn và n phân ph i đ khi n ố ể qua đèn trong th i gian ti p xúc ờ kho ng 6mm, năng l đ n 8000 gi ế ờ

ươ ự ệ ấ

ả ấ ng pháp này thì chi phí r t cao. Các th c nghi m g n ầ ộ l ng SS < 50mg/l sau khi đi qua h p

ng c n l ặ ơ ử ng nêu trên thì n c còn 200 Colifrom/100ml. Tuy nhiên khi s d ng ph ử ụ c th i có hàm l đây cho th y n ướ đèn c c tím v i tiêu chu n năng l ẩ ớ ự ượ ượ ướ

2.3. Kh trùng b ng ph

ng pháp khác: ử ằ ươ

ng đ tác d ng l n s có th ằ ớ ườ ớ ẽ ụ ộ ể

t toàn b vi sinh v t trong n Kh trùng b ng siêu âm: Dùng dòng siêu âm v i c ử tiêu di ậ c ướ ệ ộ

oC.

Kh trùng b ng PP nhi 1000 ử ằ ệ t: PP c truy n. Đun sôi n ề ổ c ướ ở

t ph n l n vi trùng. V i 2 – 10g/l ion là có ể ạ ệ ầ ớ ớ

Kh trùng b ng Ion B c : Có th tiêu di ằ th tác d ng. ử ể ụ

1. L CH S TIA C C TÍM TRONG KH TRÙNG N

CH NG 2: KH TRÙNG B NG TIA C C TÍM ƯƠ Ử Ự Ằ

C: Ử Ử Ự Ị ƯỚ

c thành l p h tr b i t ch c nghiên ử ự ộ ỗ ợ ở ổ ứ ậ

Kh trùng tia c c tím là m t công ngh đ c u và th c hành c b n và áp d ng t ơ ả ứ ệ ượ i B c M và châu Âu. ạ ắ ụ ự ỹ

ủ ấ

Năm 1877, Downes và Blunt đã phát hi n ra các tính ch t sát trùng c a ánh sáng ệ m t tr i. ặ ờ

Năm 1901, s phát tri n c a đèn th y ngân là ngu n ánh sáng tia c c tím nhân t o ạ ể ủ ự ủ ự ồ

Năm 1906, s d ng th ch anh làm v t li u truy n tia c c tím ậ ệ ử ụ ự ề ạ

c u ng đ u tiên Marseilles, Pháp, vào năm ứ ụ ử ướ ầ ố ở

Ti p theo là ng d ng kh trùng n ế 1910.

ệ ữ ự ấ ụ ử ự ố

Năm 1929, Gates xác đ nh m i liên h gi a kh trùng tia c c tím và s h p th ánh ị sáng tia c c tím b i axit nucleic (Gates 1929). ự ở

ữ ể ế ẫ

S phát tri n c a bóng đèn huỳnh quang trong nh ng năm 1930 đã d n đ n vi c ệ ự s n xu t các lo i đèn ng sát trùng. ả ủ ạ ấ ố

ứ ạ ủ ử ự ế ấ

ể ề ơ ữ

Nghiên c u đáng k v c ch kh trùng tia c c tím và b t ho t c a các vi sinh v t x y ra trong nh ng năm 1950 (Dulbecco 1950, Kelner 1950, Brandt và Giese ậ ả năm 1956, Powell 1959).

ứ

ệ ự ề ọ ấ ủ ớ

ạ ế ỷ ự

ầ ụ ễ ạ ộ ư ộ ự ấ ể ủ ủ ể ậ

ở

ng các l p đ t nh các n ễ ế ư ở ướ ắ

ố ượ ả ẩ ỉ

ặ ụ ổ ế ở ử ở

M c dù các nghiên c u quan tr ng v kh trùng tia c c tím di n ra trong n a đ u ử ầ ử ề ặ t b kh c a th k 20, vi c chi phí th p c a clo và các v n đ ho t đ ng v i thi ế ị ử ủ ệ ử trùng tia c c tím ban đ u h n ch s phát tri n c a nó nh m t công ngh x lý ế ự n c u ng. Các ng d ng tin c y đ u tiên c a ánh sáng tia c c tím đ kh trùng ầ ử ứ ố ướ các thành ph th y sĩ và áo vào năm 1955 (Kruithof và Van der n c u ng di n ra ố ụ ướ ố c này đã tăng lên Leer 1990). Đ n năm 1985, s l c phát x p x 500 và 600. Sau khi các s n ph m ph kh trùng clo (DBPS) đ ấ ử ượ hi n, kh trùng tia c c tím đã tr thành ph bi n ệ ắ Na Uy và Hà Lan v i vi c l p ớ ự ệ đ t đ u tiên x y ra vào năm 1975 và 1980. ặ ầ ả

ơ ệ ng ti n kh trùng tia c c tím trên toàn th gi ự

ướ ể ử ử c u ng; các c s tia c c tím th ơ ở ự

ệ ừ ỗ

c thi ượ ệ

ấ ố

ử ườ ộ ố ắ ượ ạ ộ ố ơ ở ộ ơ ở ế ế

ng (Schulz 2004). ế ớ Tính đ n năm 2000, h n 400 ph i ế ươ c dung đ x lý n đã đ ng x lý các dòng ố ượ i 1 tri u gallon m i ngày (USEPA 2000). T năm 2000, m t s l p đ t tia c c d ự ặ ướ ế ế ớ t k . L n c xây d ng ho c hi n đang đ tím l n trên kh p Hoa Kỳ đã đ ự ặ ắ ớ Seattle, nh t trong s các c s này bao g m m t c s 180-MGD ho t đ ng ở ộ ơ ở ồ Washington, và m t c s 2.200-MGD theo thi ủ t k cho thành ph New York c a c quan b o v môi tr ườ ơ ả ệ

ở ộ ả ử ớ

ề ệ ị

ể ử ụ ự ế ẽ ướ ự

i. ủ Cryptosporidium v i kh trùng tia c c tím và chú tr ng ọ B i vì đ nh y c m c a ự ạ ệ ố trong quy đ nh g n đây v vi c ki m soát ng các h th ng Cryptosporidium, s l ầ ố ượ c công c ng (PWSS) s d ng kh trùng tia c c tím d ki n s tăng đáng c p n ử ộ ấ k trong th p k t ậ ỷ ớ ể

C ĐI M C A KH

2. C U T O, C CH LÀM VI C VÀ U NH Ế

Ư Ấ Ạ Ệ ƯỢ Ủ Ể Ử

2.1. C u t o:

TRÙNG TIA C C TÍM: Ơ Ự

ấ ạ

t b kh trùng tia c c tím Hình 2.1: C u t o m t thi ấ ạ ộ ế ị ử ự

Chú thích:

1 Đ ng đi ườ

2 Nút đi u khi n c n g t n c ể ầ ạ ướ ề

3 N p t t d dàng ắ ắ ễ

4 Đ u di đ ng ầ ộ

5 K p đ u ẹ ầ

6 C ch g t n c c p ơ ế ạ ướ ấ

7 C ng ki m soát ể ổ

8 Tia c c tímự

9 Đèn di ệ t khu n trong ng th ch anh ố ạ ẩ

10 Đ u raầ

11 Bu ng b ng thép không g ỉ ằ ồ

• Thành ph n ánh sáng tia c c tím tiêu bi u bao g m:

12 Thanh g t n c ạ ướ

ự ể ầ ồ

ấ ẽ ẫ ộ ề ệ ổ ế ị

M t ngu n tin cao áp đi n n đ nh vì đi n áp-dòng th p s d n đ n m t li u tia ệ ồ ộ c c tím th p h n; ự ấ ơ

ậ ệ ụ ằ ị ỉ

M t khoang làm b ng thép không g ho c b t kỳ v t li u khác đ c và không b ăn ặ ấ ộ mòn;

ệ ạ ả ớ

Đèn tia c c tím đ ự thay th và b o d c b o v đúng cách bên trong ng th ch anh, gi m b t cài đ t, ặ ố ượ ả ng; ế ả ưỡ

ng tia c c tím ớ ố ủ ể ấ ộ ượ ự

ng th ch anh _ v i t c đ truy n cao đ đ cung c p năng l Ố ề ạ c s n xu t b ng đèn tia c c tím; đ ượ ả ấ ằ ự

c đ duy trì truy n t ơ ạ ướ ể ề ố ư ệ ả i u gi a làm s ch lên k ho ch và công vi c b o ế ữ ạ ạ

C g t n trì;

ng đ tia c c tím đi qua các n ộ ế ể ườ ự

ướ c k t n i v i h th ng báo đ ng đ c nh báo ng ể ả

ng h p c ả ượ ế ố ớ ệ ố ộ ợ ườ ự ấ

ng đ tia c c tím th p. Ng ặ ầ ế c. nh ng c m bi n ả ữ i v n hành trong ườ ậ i v n hành ph i có th d dàng truy ả t, thay th , hi u chu n, và b o ệ ộ ườ ậ ế ể ễ ẩ ả ế ộ ả ể ắ ế

ng; B c m bi n đ giám sát c ộ ả c n ph i đ ầ tr ườ c p vào các b c m bi n đ l p đ t c n thi ậ d ưỡ

t đèn tia c c tím trong tr ể ắ ự ườ ấ ng h p m c đ dòng ch y th p ứ ộ ả ợ

Ki m soát an toàn đ t ể và nhi t đ đèn cao; ệ ộ

i v n hành trong tr ể ả ườ ậ ườ ng

Đánh d u và báo sáng đèn ra màn hình đ c nh báo ng ấ i h th ng h p l ợ ỗ ệ ố

Ch n l u đi n t ấ ư ệ ử

2.2. C ch làm vi c: ơ ế

ệ

c phát hi n nh là m t ph n c a quang ph đi n t ộ ệ ự ượ

ừ ứ ấ ắ

ư ể

ượ ng. Quang ph tia c c tím đ ổ ng đ ườ ự ầ

ổ ệ ừ ủ c a Ánh sáng tia c c tím đ ư ầ ủ John Ritter năm 1801 (Fleishman, 1996). Ánh sáng tia c c tím nghĩa là b c x có ạ ự 30 đ n 400 nanomet (nm), ng n h n so v i ánh sáng nhìn th y. Ánh b c sóng t ớ ơ ế ướ c coi là ánh sáng nh màu đen vì nó không th nhìn sáng tia c c tím th ườ ự th y đ c chia thành ba ph n: UV- c b ng m t th ượ ắ ượ ằ ấ A (315-400 nm), UV-B (280-315 nm) và UV-C (30 - 280) (Thampi, 1988). Tuy nhiên, ư các tác đ ng có h i c a ánh sáng tia c c tím do ánh n ng m t tr i (ví d , ung th ặ ờ ạ ủ ụ ự ắ ộ

t t ắ ụ ặ

da và m t đ c th y tinh th ) là đ c bi trình bày m t s đ c a ph ánh sáng tia c c tím. ủ ộ ơ ồ ủ ph n UV-C (Fleishman, 1996). Hình 2.2 ệ ừ ầ ự ể ổ

Hình 2.2. Kho ng b c sóng c a tia c c tím ả ướ ự ủ

ậ ử ử ượ ớ

ẽ ấ ụ

ượ ọ ủ ủ ệ ử ế

ng c a nó. Sau khi h p thu, năng l ủ ủ ế ớ

ế

ượ ọ quan tr ng nh t c a các t ọ ả ớ

ấ ủ ạ ấ ấ ủ ổ ế ụ ự ộ

Kh trùng tia c c tím là m t d ng v t ch t kh trùng, trái ng ứ c v i các hình th c ấ ộ ạ ự , khi ch u s ánh sáng tia c c tím, s h p th năng hóa h c c a clo. M t s phân t ộ ố ị ự ự ử là đ đ phá v liên k t và thúc l ng đi n t ượ ỡ ủ ể ấ , đ phá h y. Vì lý do này, ánh đ y s hình thành c a liên k t m i trong phân t ử ể ẩ ự sáng UV-C đ c g i là phototoxic (ánh sáng đ c h i) (Larson và Berenbaum, 1988). ộ ạ Các phân t bào s ng, deoxyribonucleic acid (DNA) và ố ử ribonucleic acid (RNA), r t nh y c m v i phototoxicity (Larson và Berenbaum, 1988). Tác d ng ph bi n nh t c a UV-C là s hình thành c a m t vòng xyclobutyl ư gi a hai lo i axit nucleic thymine li n k n m trên cùng m t s i DNA / RNA, nh ề ằ ủ ộ ợ ữ ề ạ

ể ệ ả ọ ấ

ụ ộ ắ ố ủ ơ ấ ử ế

ạ ứ ợ

ử ế ộ

đó (Larson và Berenbaum, 1988). ng, d n đ n cái ch t c a t th hi n trong hình 2.2 (Voet và Voet, 1995). C u trúc k t qu , g i là thymine ế ặ DNA / RNA ngăn ch n dimer, c c b làm bi n d ng c c u xo n c c a phân t ng s g n phù h p c a ph c h p enzyme phiên mã và sao chép. Thi ườ t h i này th ệ ạ ự ắ ị bào b di truy n trong t d n đ n c ch s sao chép và nhân r ng c a các phân t ề ẫ nh h ả ủ bào đ n l ơ ẻ ợ ủ ế ự ế ẫ ế ứ ưở ế ủ ế

Hình 2.3. C ch bi n đ i gen c a tia c c tím ơ ế ế ổ ủ ự

ộ ẩ ấ

t là ớ ậ ự ạ ạ đ m b o ch t, đ c bi ử ả ớ ứ ế ệ

c sóng tia c c tím c a 253,7 nm. M t khi đi u này đ ự ậ ơ ộ

ọ ử ụ

ủ ự ạ ạ

ự ư

(Fleishman, 1996). Vi c kh ể t b đ Vi khu n, đ ng v t nguyên sinh và vi rút cũng r t nh y c m v i b c x UV-C. ả ở Ti p xúc v i tia c c tím đ đ các sinh v t đ n bào t ủ ể ế ặ ả c phát hi n, các nhà b ượ ề ủ ệ ướ ượ khoa h c s d ng các hi u ng c a ánh sáng tia c c tím đ kh trùng. Đèn đ c ử ể ự ệ ứ c, và v n đang phát minh có phát ra ánh sáng tia c c tím nhân t o. Các lo i đèn đ ẫ ượ c s d ng đ kh trùng bao bì th c ph m, cũng nh các th c ph m mà chúng đ ượ ử ụ ẩ ự ẩ ử ch a, và thi ứ ử c s d ng trong lĩnh v c y t ế ị ượ ử ụ ự ệ ế

ự ắ ầ ướ ằ

ứ ề ữ ả ứ ậ ớ

ủ ườ ươ ệ ử ụ

ể ử

ệ ể ử ụ ủ ả ượ ử

ự

2.3. Các lo i ngu n ánh sáng trong kh trùng tia c c tím:

ể ừ ng này d ki n c b ng tia c c tím b t đ u vào năm 1909 (White, 1992). Tuy nhiên, nó đã trùng n ỏ c ch trong vòng hai m i năm qua, v i nh n th c v nh ng h u qu s c kh e đ ậ ỉ ượ ế ế t k lò và môi tr ng c a vi c s d ng clo và nh ng c i ti n đáng k trong thi ả ế ữ ph n ng tia c c tím và hi u qu đèn, r ng quy mô đ y đ kh trùng tia c c tím ầ ả ự ự ằ ả ứ c th i ngành công nghi p c xây d ng đ s d ng trong x lý n đ u tiên đ ệ ướ ự ầ đó, h th ng tia c c tím đang tr nên ngày càng ph bi n h n, (Fahey, 1990). K t ổ ế ơ ở và xu h ế ỷ ướ ự ế s ti p t c thông qua th k này (Fahey, 1990). ệ ố ẽ ế ụ

ử ự ồ ạ

ồ ặ ế ố

ữ

i đa hóa hi u qu c a h th ng, ngu n sáng ph i phát ra ệ ọ ử ể ệ ể ố ự ấ ủ ệ ố th hi n m t đ h p th t ụ ố ộ ộ ấ ả ủ ệ ố

ẵ

ạ ộ ườ ấ

ườ ộ ớ

ỉ ầ ự ể

ỗ

ấ ượ ở c tia c c tím. Các lo i đèn đ ạ

quan tr ng nh t c a h th ng tia c c tím là ngu n ánh sáng ho c đèn. DNA Y u t i đa ánh sáng UV-C gi a 250 và 260 nm và RNA phân t ở (Thampi, 1990). Đ t ồ ả c sóng này. Ba lo i đèn tia c c tím s n có và d mua: c ộ ấ ng đ th p kho ng b ễ ự ườ ướ ả ng đ cao áp su t ng đ cao áp su t th p (lp-hi), và c áp su t th p (LP-li), c ấ ộ ấ ấ ấ ườ trung bình (mp-hi). Đ l n áp su t dùng đ ch áp l c c a khí bên trong đèn. C ng ự ủ ể ỉ t gi a các công ngh ch y u là ng. S khác bi đ dùng đ ch đ u ra năng l ủ ế ệ ữ ệ ộ ầ ng ng v i s l ng đèn c n ng đ kh trùng phát ra b i m i lo i đèn, t c ườ ươ ớ ố ượ ứ ạ ử ộ thi c xác đ nh trên c l a ch n s đ t và kích th ự ị ọ ẽ ượ ượ ự ế c s t ng đ a đi m c th . ụ ể ị ơ ở ừ ướ ể

2.3.1. Đèn Lp-Li:

Hình 2.4. Đèn LP, LPHO, MP

t ki m năng l c s d ng đ kh ờ ế ể ệ ấ ượ ử ụ

ơ ng nh t và lâu đ i nh t đ ượ ữ

t đ 40 ủ ữ ứ ạ ộ ệ ộ

ố

ng đ th p, kho ng 85% là ớ ạ ộ ấ ả

ự ế ư ạ ấ ầ

ộ

ổ ớ

ự c làm b ng th y tinh th ch anh vì "kh ượ ng tia c c tím phát ra t ừ ơ ủ ể ượ ủ ạ ằ

i ánh sáng tia c c tím. ử Các lo i đèn ti ấ ạ trùng tia c c tím là đèn lp-li. Nh ng đèn ch a h i th y ngân và khí argon phát ra ự oC và 60oC khi 253,7 nm và ho t đ ng gi a nhi b c x đ n s c g n nh ư ở ứ ạ ơ ắ ầ ng đi n t (Hanzon và Vigilia, 1999). Trong t ng s khí b kích thích v i năng l ệ ử ượ ị ổ c sóng các lo i đèn áp su t th p / c th i t b ở ướ ấ ấ ườ ả ừ trông r t gi ng 253,7 nm, g n nh đ t hi u qu kh trùng cao nh t. Đèn th c t ố ệ ấ ử ả ủ hình dáng m t bóng đèn ng huỳnh quang. Đèn huỳnh quang có m t l p ph ộ ớ ố h i th y ngân v i ánh phosphor đ chuy n đ i năng l ể ượ sáng nhìn th y đ ả ự ấ năng truy n t ề ả c. Đèn tia c c tím đ ự

ủ ả ử ế ả ả

ụ ệ ủ ạ ấ

ượ ử ủ ả ỗ

Tiêu th đi n năng c a đèn lp-li là kho ng 88 W và k t qu kh trùng là kho ng 20 đ n 25% c a công su t đèn (Muller, 1999 và Thampi, 1990). Các lo i đèn phát ra ế ng b c kho ng 0,2W kh trùng m i chi u dài vòng cung cm (W / cm) c a năng l ứ ờ x (Hanzon và Vigilia, 1999). C ng đ c a đèn là r t không n đ nh trong 100 gi ộ ủ ạ ề ườ ấ ổ ị

ng đ 100% th c đo sau 100 gi ng đ đ u tiên s ườ ờ ầ ử

ng đ 100% đ ượ c cung c p b i các nhà s n xu t đèn. đ u tiên; vì lý do này, c ầ d ng. Giá tr c ụ ị ườ ộ ộ ượ ườ ấ ở ả ấ

ng b i th i gian và nhi ờ ở ưở ườ ộ ủ ệ ộ

ự ầ ườ ổ

ẽ ả ả

ng đ c a đèn s gi m xu ng kho ng 75% c t đ . Sau 100 gi ị ả ng đ v i đ tu i (Darby et al, 1993.). Các tu i th , t ờ ươ ộ ủ ườ ố

t đ cao h n ho c th p h n so v i t ả t đ ho t đ ng t ạ ộ ệ ộ ng đ c a đèn t i u s gi m c ộ ủ ệ ộ ấ ặ ơ

ộ ớ ộ ổ ng đ ươ ẽ ả ự ớ ố ư ẽ ả ể ườ ộ ỗ ộ

2.3.2. Đèn Lp-Hi và Mp-Hi:

, ờ C ng đ c a đèn tia c c tím b nh h ọ các bóng đèn s gi m d n c ờ ng năm 1 ½ (Muller, 1999). Trong th i c a đèn là kho ng 13.000 gi ủ ng đ ban gian ho t đ ng này c ộ ườ ạ ộ i u là (Braunstein và c ng s , 1996.). Nhi đ u c a nó là 100 gi ố ư ộ ờ ầ ủ 40oC. Nhi ừ ơ 1% đ n 3% m i đ (Thampi, 1990). Các chi phí đi n hình cho m t bóng đèn lp-li là ế kho ng $ 45 (Muller, 1999). ả

ươ

ộ ứ ạ ườ ộ

ườ ể ộ ổ

ả ự ộ

ử ạ ạ

Hai công ngh tia c c tím th ạ ẵ ự ệ thay đ i c a đèn lp-li ban đ u. C hai đèn c ổ ủ ầ r ng l n h n. C ng đ cao h n c a chúng cho phép gi m đáng k trong t ng s ớ ơ ộ đèn c n thi ế ể ầ lo i đèn có m t l nên chúng không đ ự ng m i s n có khác, đèn lp-hi và đèn mp-hi, là s ng đ cao phát ra m t b c x đa s c ắ ả ố ơ ủ t đ kh trùng hi u qu (Hunter và c ng s , 1998). Tuy nhiên, do các ả ử ệ ng đáng k năng l ng ánh sáng bên ngoài ph m vi kh trùng ể ộ ượ c coi là hi u qu nh đèn lp-li. ệ ượ ượ ả ư

t đ kh ộ ả ể ườ

ố ế ể ầ ng đáng k năng l ể

ử

ườ ướ ớ

ệ ướ ể ử ự

ử ng đ cao cho phép gi m đáng k trong t ng s đèn c n thi Các đèn c ổ trùng hi u qu . Tuy nhiên,chúng cũng s d ng m t s l ượ ng ộ ố ượ ệ ử ụ ả phát ra b c x bên ngoài ph m vi kh trùng và do đó, ít hi u qu h n đèn lp-li. Các ệ ạ ứ ạ ả ơ ả c công su t cao h n v i hi u qu đèn c ng đ cao có th cho phép máy x lý n ộ ơ ấ ử c l n h n, mà tr chi phí khi tri n khai kh trùng tia c c tím. Máy x lý n c đây ơ ướ ớ ử ể ng đ cao. đòi h i ph i có hàng ngàn đèn lp-li, ch c n hàng trăm đèn c ộ ườ ỉ ầ ả ỏ

áp su t t ự ạ ộ ộ ấ

ấ ươ ở t đ ho t đ ng là 180-200 ệ ộ nh đ i c ư ố ườ ớ ơ

ụ ệ ủ ế ả ả

ạ ng t ng đ th p. Tuy nhiên, ph m oC, cao h n so v i đèn lp-li (Hanzon và Vigilia, ử ờ ng đ cao áp su t th p có giá ng đ đèn gi m d n. Các đèn c ể ả ớ ườ ộ ờ ườ ả ấ ả ầ ấ ộ ộ

Đèn lp-hi ho t đ ng vi nhi ạ ộ 1999) đáng k . Tiêu th đi n năng c a đèn lp-hi là kho ng 250 W và k t qu kh trùng là kho ng 13 W / cm. Các đèn lp-hi có m t đ i trung bình kho ng 8.000 gi (0,9 năm), v i c kho ng $ 185 ả

ng đ cao áp su t trung bình ho t đ ng ấ ắ ườ

t đ t ệ ộ ừ ắ ệ nhi ở ứ ạ ử ự ướ ạ

ủ i m t s đ nh trên kh p khu v c b ử ộ ứ ơ ộ ố ỉ ả ắ ế ả

ế 600 đ n Các đèn đa s c c ạ ộ 800oC. Các đèn ch a h i th y ngân và khí argon s n sinh b c x đa s c, m c dù ặ ả t p trung t c sóng kh trùng. Đi n năng tiêu ậ th đèn này là kho ng 2.800 W. K t qu kh trùng đèn mp-hi là kho ng 16 W/cm, ả ụ ả cao h n kho ng 80 l n so v i đèn lp-li. Các lo i đèn có tu i th trung bình kho ng ạ ả ầ ơ ớ ổ ọ

(0,9 năm) v i c ng đ gi m d n theo th i gian. giá đèn là kho ng $ ờ ớ ườ ộ ả ầ ả ờ

3. H ÁNH SÁNG VÀ TRUY N D N TIA C C TÍM:

8.000 gi 225.

Ự Ẫ Ề Ệ

ự ồ

ệ ử ụ ự ể ử ệ ạ ấ ấ

ế

c u ng bao g m (1) t o ra ánh ướ ố ặ t khu n mong mu n và (2) cung c p (ho c ố t làm th nào ánh sáng tia ắ ế ng đ n mang nó đ n ườ ưở ề ế

3.1.

Vi c s d ng ánh sáng tia c c tím đ kh trùng n sáng tia c c tím v i các tính ch t di ẩ ớ truy n) ánh sáng đ tác nhân gây b nh. Ph n này tóm t ệ ầ ể ề ng có nh h c t o ra và các đi u ki n môi tr c c tím đ ả ệ ự ượ ạ v i các m m b nh. ệ ầ ớ

B n ch t c a đèn tia c c tím: ấ ủ ự ả

ng, đèn tia c c tím đ ộ ằ

c sóng đ c bi ự ế ườ ợ

ụ ướ ầ

ự ạ

ơ

ố ủ t c các lo i đèn tia c c tím hi n đang đ ứ ự ượ ạ ủ ụ ư ấ ả ộ ỗ ụ ệ ủ ở ợ ử ạ

ư

c t o ra b ng cách áp d ng m t đi n áp trên Thông th ệ ệ ủ t c a m t h n h p khí, d n đ n vi c phóng c a các photon. Các b ặ ẫ ệ ộ ỗ c a khí ánh sáng phát ra t vi c phóng photon ph thu c vào thành ph n nguyên t ộ ừ ệ c ượ và m c công su t c a đèn. G n nh t ầ ứ ấ ủ ủ c s d ng m t h n h p khí có ch a h i th y ngân. Th y t k đ x lý n thi ướ ử ụ ế ế ể ử i th cho các ng d ng kh trùng tia c c tím b i vì nó phát ra ngân d ng khí là l ứ ợ ế ánh sáng trong d i b c sóng kh trùng. Các khí khác nh đèn xenon cũng phát ra ả ướ ử ánh sáng trong ph m vi kh trùng. ạ ử

ộ ủ đèn tia c c tím th y ngân tr s ph thu c vào n ng đ c a ụ ở ụ ừ ự ộ

Các đ u ra ánh sáng t ầ các nguyên t ồ th y ngân, có liên quan tr c ti p đ n áp su t h i th y ngân. ủ ự ế ử ủ ấ ơ ủ ế

ấ ấ ấ ơ ự ở

ủ ỗ ơ ắ ấ ộ

áp su t h i th p [g n ầ Trong áp su t th p (LP) bóng đèn tia c c tím, th y ngân ấ ệ ộ chân không; 2 x 2 x 10-5 đ n 10-3 pounds cho m i inch vuông (psi)] và nhi t đ ế ự trung bình [40 đ C (ºC)] s n xu t ch y u là đ n s c (onewavelength) tia tia c c ủ ế ả tím 253,7 nm. ở

ự

ấ ạ ộ ấ ơ c s d ng đ tăng t n s ể ượ ử ụ ơ

ng áp su t trung bình (MP) đèn tia c c tím, áp su t h i cao h n [2- ơ ầ ố t đ ho t đ ng cao h n (600-900 ºC) đ ệ ộ ộ th y ngân, trong đó s n xu t đèn tia c c tím trên m t ấ ự ả

3.2.

Trong môi tr ườ 200 psi] và nhi va ch m gi a các nguyên t ữ ph r ng (đa s c) v i c ớ ườ ạ ổ ộ ắ ử ủ ng đ cao h n. ộ ơ

S truy n c a đèn tia c c tím: ề ủ ự ự

ồ ủ ớ

ặ ụ ứ

ử ữ ữ

ngu n c a nó, nó t ạ ng này là k t qu c a s t ầ ạ ả ủ ự ươ ự ụ ố

c x lý. Khi đánh giá ch t l ế ả ứ c đ ấ ượ

ậ ệ ng tác v i các v t li u Khi ánh sáng tia c c tím lan truy n t ươ ề ừ ự nó g p thông qua s h p th , ph n x , khúc x , và tán x . Trong các ng d ng ụ ự ấ ạ ả ng tác gi a ánh sáng tia c c kh trùng, nh ng hi n t ự ệ ượ ứ tím phát ra và các thành ph n lò ph n ng tia c c tím (ví d : ng đèn, và các b c c, ng lò ph n ng) và cũng là n t ướ ướ ượ ử ườ ả h p th tia c c tím ho c đ truy n tia c c tím (UVT) là thông s k t h p hi u qu ự ề ấ ả ứ ự ng n ệ ố ế ợ ặ ộ ụ

ụ ạ

ầ ỹ ậ ng n g n c hai hi n t ắ ng đ ườ ng nh h ả c s d ng đ đ nh l ượ ọ ả ượ ử ụ ệ ượ ể ị ng ưở ộ ng đ

c a s h p th và tán x . Ph n này mô t ả ủ ự ấ đ n lan truy n ánh sáng và k thu t đo l ề ế truy n c a đèn tia c c tím. ự ề ủ

3.2.1. H p th : ụ ấ

ấ ụ ượ

ộ ấ ự ủ ể ấ ự ấ ứ ủ ổ

ướ ướ ự

ổ ủ ụ ầ ủ ụ ứ

ấ ấ ủ ụ ấ

ả ứ ậ ầ ử ể ự ố ụ ẵ

ư ủ ạ ả ạ

H p th là s chuy n đ i c a ánh sáng thành các hình th c c a năng l ng khi nó đi qua m t ch t. H p th tia c c tím c a m t ch t thay đ i theo b c sóng (λ) c a ủ ộ ấ ả ánh sáng. Các thành ph n c a m t lò ph n ng tia c c tím và n t c c đi qua t ộ ả ứ các lò ph n ng h p th ánh sáng tia c c tím m c đ khác nhau, tùy thu c vào ộ ộ ự c h p th , nó không còn thành ph n v t ch t c a nó. Khi ánh sáng tia c c tím đ ượ ệ ượ có s n đ kh trùng các vi sinh v t. Không gi ng nh h p th , các hi n t ng ư ấ ậ khúc x , ph n x , tán x và thay đ i h ng c a đèn tia c c tím, nh ng ánh sáng tia ự ổ ướ ạ c c tím v n có đ kh trùng. ể ử ự ẫ

ng ánh sáng t ị ấ ệ ố ượ ớ

ộ ượ ẫ

ị ng n ấ ượ ụ ả ả

ụ

ướ ể ế ậ

i v i b i khi nó đi ng vi c gi m l ả ng d n chi u dài quy đ nh. H p ấ ề ặ ườ ướ c c sóng 254 nm (A254) là m t thông s ch t l ố ộ c (ví d , tính toán kh năng hình thành DBP n ướ ượ c ự c và ti p c n các sinh v t ậ ớ ớ ướ c ộ ổ

3.2.2. Khúc x :ạ

H p th tia c c tím (A) xác đ nh s l ự ụ qua m t m u n c trên m t kho ng cách ho c đ ẫ ướ ộ ả b th tia c c tím ụ ở ướ ự c s d ng đ mô t ng đ th ượ ử ụ ườ h p th tia c c tím c th ). Trong các ng d ng kh trùng tia c c tím, A254 đ ứ ự ụ ấ s d ng đ đo l ử ụ m c tiêu. A254 đ ụ sóng 254 nm và th ể ử ụ ể ng ánh sáng tia c c tím đi qua n c đo b ng cách s d ng m t quang ph ánh sáng t c đánh d u trên m i centimet (cm-1) c s . ng đ ơ ở ỗ ự ử ụ ấ ượ ượ ườ ằ ượ

ổ ạ ự ề

ộ ạ ả

đèn tia c c tím vào m t kho ng không, t ự ừ ộ

ả ướ ừ ổ

ộ ế ự ầ ự ệ ế ấ ắ

t. ữ ng truy n ánh sáng khi nó đi qua nh ng Khúc x (Hình 2.5) là s thay đ i theo h ướ giao thoa gi a m t trung và khác. Trong lò ph n ng tia c c tím, khúc x x y ra khi ự ả ứ ữ s chênh l ch không khí ánh sáng đi t ệ ừ ự sleeve đèn vào trong n c. S khúc x thay đ i góc đ mà đèn vào đèn sleeve, và t ạ tia c c tím t n công nh m m c tiêu đ n các m m b nh, nh ng làm th nào sau ư ụ cùng này tác đ ng đ n quá trình kh trùng tia c c tím là ch a bi ế ử ự ư ế ộ

Hình 2.5. Khúc x ánh sáng ạ

3.2.3. Ph n x : ả ạ

ở

ạ ể ượ ị ệ ặ ề ư ả ộ ề ặ ả

ơ ổ ướ c phân lo i nh ph n chi u ho c lan t a. Ph n x g ế ị ạ ươ ớ ằ ỏ ả ậ

ạ ế ạ

ả ứ ụ ả ộ

i giao di n mà không truy n đèn tia c c tím (ví d , b c t ụ ứ ườ ớ ạ ự

ộ ố ự

ệ ng đ c a ánh sáng ph n x t m t b m t ph i. Trong lò ph n ng tia c c tím, ph n x s ề ề ộ ủ ạ ừ ộ ề ặ ụ ả

Ph n x là s thay đ i h ng truy n đèn khi nó b l ch b i m t b m t (Hình 2.6). ạ ả ự Ph n x có th đ ả ng x y ạ ả c đánh bóng tr n tru và sau đ nh lu t ph n x (góc t b m t đ ra t i b ng góc ừ ề ặ ượ ạ ph n x ). Ph n x khu ch tán x y ra t b m t thô ráp và tán x đèn theo m i ọ ả ừ ề ặ ạ ả ả ng v i ít ph thu c vào góc t h ạ ẽ ớ ướ ự ả di n ra t ng lò ph n ễ ệ ng) và cũng có lúc tia c c tím truy n giao di n (ví d , bên trong m t ng tay áo ứ ụ đèn). Các lo i ph n x và c ườ ạ ả thu c vào v t ch t c a b m t. ấ ủ ề ặ ạ ậ ộ

Hình 2.6. Ph n x ánh sáng ả ạ

3.2.4. Tán x :ạ

ự

ổ ướ (Hình 2.7). Các ph n t ề ể ầ ử ầ ử

ồ ng truy n ánh sáng gây ra b i s t ở ự ươ có th gây ra tán x theo m i h ọ ướ ở ạ

ướ ạ ạ

i (l ớ ạ c sóng c a ánh sáng đ ượ ị ạ

ủ c sóng t ắ ứ ư ướ ơ

ủ ộ ố ạ

ề ng đ i đ c l p c a b ề c sóng. ng tác v i ớ Tán x ánh sáng là s thay đ i h ạ ể ả ng, k c m t ph n t ạ ộ ỏ i tán x ). Tán x ánh sáng gây ra b i các h t nh đ i v i các ngu n ánh sáng t ạ ố ớ ụ c g i là tán x Rayleigh. Tán x Rayleigh ph h n b ọ ạ ơ (1 / 4λ) và do đó m nh h n ngh ch v i s c m nh th t ơ l thu c vào b ỷ ệ ướ ạ ớ ứ ộ ạ c sóng c a ánh sáng tán x l n h n b c sóng ng n h n. Các ph n t các b ầ ử ớ ơ ướ ở ánh sáng nhi u h n trong chi u thu n nh ng cũng gây ra m t s tán x ng ượ c ư ậ t ươ ơ ố ộ ậ ủ ướ

4. PH N NG VI C A SINH V T V I ĐÈN TIA C C TÍM:

Hình 2.7. Tán x c a ánh sáng ạ ủ

Ậ Ớ Ả Ứ Ự Ủ

ệ ự

ư ể ớ ạ ấ

ổ ặ ơ ế ủ ậ ằ ể ệ

ạ ấ ợ ổ

ủ ạ ạ ấ

ậ ằ ộ ừ ể ể ậ ạ

C ch kh trùng b ng tia c c tím khác bi ấ t đáng k v i các c ch c a hóa ch t ơ ế ử ằ kh trùng nh clo và ozone. Hóa ch t kh trùng b t ho t vi sinh v t b ng cách tiêu ử ử ấ bào, can thi p vào quá trình chuy n hóa, và c n di ả t ho c gây t n h i c u trúc t ế ệ tr quá trình t ng h p và phát tri n (Snowball và Hornsey 1988). Ánh sáng tia c c ự ể ở tím b t ho t vi sinh v t b ng cách gây t n h i acid nucleic c a chúng, do đó ngăn ổ ng a chúng tái t o. M t vi sinh v t mà không th tái t o thì không th lây nhi m ễ ạ sang m t v t ch . ủ ộ ậ

ượ ử ụ ố ượ ị

ệ ả ả

ườ ệ ử ả ậ

ng vi sinh v t c s d ng đ xác đ nh s l ậ Đi u quan tr ng là các th nghi m đ ọ ề ử ể ố ng ng ho t đ ng đo l ng kh năng c a vi sinh v t sinh s n (Jagger 1967). Đ i ậ ủ ạ ộ ừ v i vi khu n, th nghi m đánh giá kh năng c a vi sinh v t phân chia và hình thành ẩ ớ nhóm. Đ i v i virus, th nghi m đánh giá kh năng c a vi sinh v t đ t o thành ố ớ ậ ể ạ ủ ả ủ ử ệ

ậ ả ế ử

ậ ơ ủ ố ớ ễ ấ

ủ ậ ả ứ ượ ệ

bào v t ch . Đ i v i nang sinh v t đ n bào, các th nghi m m ng bám trong t ệ ử đánh giá kh năng c a vi sinh v t nhi m vào m t v t ch ho c mô nuôi c y. Th ộ ậ ủ ả nghi m mà không đo đ c ph n ng đ i v i sinh s n có th d n đ n thông tin sai ế ả l ch v s b t ho t c a các vi sinh v t s d ng ánh sáng tia c c tím. ạ ủ ệ ố ớ ậ ử ụ ặ ể ẫ ự ề ự ấ

ả ự ế

ầ ậ làm th nào ánh sáng tia c c tím gây ra b t ho t vi sinh v t,th o ả ề i thi u khái ni m li u ậ ệ ạ ệ ữ ữ ạ ổ

4.1. C ch b t ho t vi khu n b i tia c c tím:

Ph n này mô t ấ lu n v vi sinh v t có th s a ch a nh ng t n h i, và gi ớ ể ử ậ ề đáp ng tia c c tím. ứ ự

ơ ế ấ ẩ ở ự ạ

ệ ử ị ấ ổ

ứ ố ấ ủ

ự ặ ố ọ ồ

ượ ạ ặ

ư ố

ch u trách nhi m quy đ nh ch c năng trao đ i ch t và sinh Acid nucleic là phân t ứ ị s n c a t t c các hình th c s ng. Hai hình th c ph bi n nh t c a axit nucleic là ổ ế ứ ả ủ ấ ả deoxyribonucleic acid (DNA) và ribonucleic acid (RNA). DNA và RNA bao g mồ polyme đ n ho c kép bao g m kh i xây d ng g i là nucleotide (Hình 2.8). Trong ơ c phân lo i là purines (adenine và guanine) ho c pyrimidine DNA, nucleotide đ (thymine và xitozin). Trong RNA, các purin cũng gi ng nh trong DNA, nh ng ư pyrimidines là uracil và xitozin.

Hình 2.8. C ch b t ho t Acid nucleic c a tia c c tím ơ ế ấ ủ ự ạ

ư ự ấ

b ở ướ ầ ụ ủ ả

ng có m t đ nh đi m g n 260 nm và t ể ộ ỉ ể ầ ầ ố

Nh trong hình 2.9, các nucleotide h p th ánh sáng tia c c tím c sóng 200- ụ 300 nm. S h p th tia c c tím c a DNA và RNA ph n ánh thành ph n nucleotide ự ự ấ c a chúng và có khuynh h i thi u g n 230 ướ ủ nm.

đ nh li u cho hai lò ph n ng v i khác bi ố ả ị ả ứ ớ ề ệ ủ ủ t c a th y

Hình 2.9. Phân ph i gi l cự

ụ ư ự

ự

ủ ấ

ệ ạ

ỷ ạ c l n h n v i pyrimidine (Jagger 1967). Ánh sáng ượ ớ t h i trong pyrimidines c a axit nucleic ạ t h i khác nhau tùy ừ t h i làm cho vi sinh v t ng ng ậ ệ ạ ự ủ ề ạ

T t c các purine và pyrimidine m nh m h p th ánh sáng tia c c tím, nh ng t ẽ ấ ấ ả thi l t h i tia c c tím gây ra đ ớ ơ ệ ạ ệ tia c c tím h p th gây ra sáu lo i thi ệ ạ ụ ự (Setlow 1967, Snowball và Hornsey 1988, Pfeifer 1997). Các thi thu c vào li u tia c c tím. Ba lo i sau đây c a thi ộ ho t đ ng: ạ ộ

ị ấ ế ị

• Các ch t nh trùng Pyrimidine hình thành khi các liên k t hóa tr có m t gi a ữ ặ ệ ạ t h i pyrimidines li n k trên DNA ho c RNA cùng m t s i, và chúng là thi ề ph bi n nh t do kh trùng tia c c tím.

ộ ợ ề

ổ ế ặ ự ử ấ

• Pyrimidine (6-4) photoproducts pyrimidone t ng t pyrimidine và hình th c trên các vùng t ứ

ng t ự nh các ch t nh trùng ấ ư ị

ươ ươ . ự

ế ộ

• Liên k t chéo Protein-DNA là liên k t hóa tr gi a m t protein và m t s i ộ ợ ế ấ DNA, và chúng có th quan tr ng đ i v i vi c kh trùng các vi sinh v t nh t ậ ố ớ đ nh. ị

ị ữ ử ể ệ ọ

ạ ự ể

ử ỡ ơ ơ

ở ề ủ ặ

ng đ Ba lo i khác gây thi t h i không đóng góp đáng k vào vi c kh trùng tia c c tím: ệ ạ ệ ng xuyên h n dimers, và phá v đ n và đôi s i và hydrat pyrimidine x y ra ít th ườ ả ợ li u mà m t s đ n đ t hàng c a các c DNA-DNA liên k t chéo ch x y ra ườ ng ế ộ ố ơ ỉ ả đ cao h n li u th c s d ng đ kh trùng tia c c tím (Jagger 1967). ự ượ ử ụ ườ ơ ộ ể ử ề

ị ổ ế ệ ạ ấ ủ

ỡ ợ ề ả ả

ứ ơ ạ ể ế ị

t h i acid nucleic, là 1000 Nh trùng Pyrimidine là hình th c ph bi n nh t c a thi l n có nhi u kh năng x y ra h n phá v s i, DNA-DNA chéoliên k t, và protein- ế ầ DNA liên k t chéo. Trong ba lo i nh trùng pyrimidine có th có th hình thành ể trong DNA (thymine-thymine, cytosinecytosine, và thymine-xitozin), Dimers

ổ ế ượ ở

c không có c hình thành. Vi sinh v t v i DNA ậ ớ ượ ặ

ng nh y c m h n v i tia c c tím kh trùng (Adler 1966). thymine-thymine là ph bi n nh t. Đ i v i RNA, b i vì thymine đ ố ớ ấ m t, uracil-uracil và Dimers xitozin-xitozin đ giàu thymine có xu h ớ ướ ạ ả ự ử ơ

ủ ứ ệ ạ

ậ ị ặ ự

t h i và các hình th c khác c a thi ệ ạ ấ ự

ể

ệ ạ

t h i acid nucleic ngăn ệ ạ ứ t h i, tuy nhiên, không ngăn c n các ch c ả ng tia c c tím có kh năng ề ượ ả t các vi sinh bào và tiêu di ệ ế ặ t h i gây ra b i hóa ch t kh trùng) là nh ng s p đ t ắ ữ ử t h i các axit nucleic và ngăn ệ ạ nh các thi ự ng đ l n h n li u c n thi ơ ư ộ ớ ề ầ

4.2.

Nh trùng Pyrimidine thi ch n s nhân đôi c a vi sinh v t. Thi ủ vi sinh v t nh hô h p. Li u l năng trao đ i ch t ổ ư ậ ấ ở t h i v oxy hóa ngăn ng a s chuy n hóa t gây thi ừ ự ệ ạ ề ng t v t (t ở ấ ậ ươ c a các c t đ gây thi ế ể ườ ủ c n nhân đôi. ả

S ph c h i c a vi khu n: ự ụ ồ ủ ẩ

ề ự

ậ ế ượ ắ

ự ề ẩ ầ

ng gây ra b i tia c c tím. ở ươ ụ ổ c phân lo i là kh c ph c quang h c ho c kh c ph c không ánh ụ ặ ế t c m t m c đ nh t đ nh ng ng ho t đ ng c a m t tác nhân gây b nh, ắ ụ ấ ị ọ ể ạ ộ ủ ộ ộ

Nhi u vi sinh v t có h th ng enzyme kh c ph c t n th ắ ệ ố Các c ch đ ạ ụ ơ sáng (Knudson 1985). S kh c ph c vi khu n có th tăng li u tia c c tím c n thi ự ắ đ đ t đ ệ ừ ứ ộ ể ạ ượ nh ng quá trình này không ngăn ch n b t ho t. ấ ư ặ ạ

ặ ể ả ụ ẩ ọ

ng đ n hi u su t kh ệ ụ ồ ụ ắ ưở ế ấ

c d đoán s nh h ượ ự c mô t ả ẽ ả i đây: M c dù ph c h i vi khu n có th x y ra, không ph i kh c ph c quang h c cũng không kh c ph c không ánh sáng đ ử ắ c u ng, nh đ trùng tia c c tím n ự ướ ố d ả ướ ư ượ

ắ ẩ ạ ụ

c trong bóng t ữ ế ướ ọ ủ ự

ử

ồ ứ ướ ườ ố ố

i trong đ ầ ể

ử ụ ả ẩ

ấ ph bi n làm cho s a ch a quang h c không ph i là m t v n đ ạ ổ ế ộ ấ ử ệ ả ọ

ừ c ngăn ng a Kh c ph c quang h c c a tia c c tím chi u x vi khu n có th đ ể ượ ự tr c ờ ướ i ít nh t hai gi các tia c c tím kh trùng n b ng cách gi ấ ố ử ằ ườ ng khi ti p xúc v i ánh sáng phòng ho c ánh sáng m t tr i. N c qua x lý th ặ ờ ướ ặ ớ ế ng ng, h ch a n v n còn trong t c, và h th ng phân ph i sau khi ệ ố ẫ ố kh trùng tia c c tím. H u h t các c s cũng s d ng hóa ch t kh trùng đ cung ử ấ ơ ở ế ự ử ố c p thêm làm b t ho t các vi khu n và virus và b o v c a h th ng phân ph i. ệ ủ ệ ố ấ C hai thông l ề ữ ả đ i v i PWSs. ố ớ

ả ố

c b t ngu n t d ộ ả ượ ượ ắ ầ

ự c cho là gi i. Kh c ph c không ánh sáng cũng không ph i là m t m i quan tâm cho PWSs vì ụ ắ ng tia c c tím c n đ Li u l ồ ừ ữ ề ượ li u mà đ ượ ệ c th hi n trong B ng 1.4 đ ể ệ i thích kh c ph c t ắ ụ ố ả

4.2.1. Kh c ph c quang h c: ụ

ọ ắ

ắ ạ ặ ọ

ụ ớ ữ ế ầ ạ

ượ ng Trong kh c ph c quang h c (ho c hình nh tái kích ho t), các enzym năng l ả do ti p xúc v i ánh sáng gi a 310 và 490 nm (g n và trong ph m vi có th nhìn ể ụ th y) phá v các liên k t hóa tr hình thành các Pyrimidine nh trùng. Kh c ph c ế ắ ấ ỡ ị ị

i ánh sáng và s a ch a Pyrimidine nh ạ ạ ệ ả ỏ ử ữ ị

quang h c đòi h i ph i vi c kích ho t l ọ trùng (Jagger 1967).

ầ ẩ ệ

ẩ ế

ụ ọ ư ư ụ ằ ố ể ắ ử ụ

ự ự ệ ắ

li u l ở ề ượ ự

ố ừ ư ộ

ụ ứ c công b t ệ ứ ự

ể ữ ệ ạ 2, Linden 2002). t cho kh c ph c ụ Knudson (1985) phát hi n ra r ng vi khu n có enzym c n thi ắ ế ằ ắ t đ kh c quang h c. Không gi ng nh vi khu n, virus thi u các enzyme c n thi ế ể ầ bào ch (Rauth ph c nh ng có th kh c ph c b ng cách s d ng các enzym c a t ủ ủ ế ọ ủ 1965). Linden và công s , (2002 ) đã không th c hi n kh c ph c quang h c c a ụ ng tia c c tím đi n hình cho các ng d ng kh trùng tia c c tím Giardia ự ử (16 và 40 mJ / cm2). Tuy nhiên, d li u ch a đ ng ươ cùng m t ch ượ trình nghiên c u Giardia tái kích ho t trong đi u ki n ánh sáng tia c c tím v i li u ớ ề ề r t th p (0,5 mJ / cm ấ ấ

ộ ằ ấ ạ ự

ự ấ ự ộ

ắ

ụ c s a ch a, tuy nhiên, tính lây nhi m không đ ở ạ ể ả ượ ử ộ ố ữ ọ ễ ượ ặ

4.2.2. Kh c ph c không ánh sáng:

i s lây nhi m Shin và c ng s al (2001) báo cáo r ng Cryptosporidium không l y l ễ ấ sau khi làm b t ho t b i ánh sáng tia c c tím. M t nghiên c u cho th y ứ Cryptosporidium có th tr i qua m t s kh c ph c quang h c DNA (Oguma et al. 2001). M c dù DNA đ c khôi ph c.ụ

ụ ắ

ắ ấ ữ ử ượ ị

ở ậ ệ ệ ủ

ể ả ầ ệ ủ ử ự ồ

ữ ữ ự ệ ộ

ạ ỏ ợ ổ ượ

ộ ầ ệ

ạ ằ ể ả ớ ủ ứ ộ ử ữ

ữ ể ậ ộ

ử ụ ỉ ớ ợ ớ ậ ắ ầ ữ ệ ậ ứ ự ớ

i thích s a ch a không ánh sáng. c đ nh nghĩa là b t kỳ quá trình s a ch a mà không Kh c ph c không ánh sáng đ ụ c n s hi n di n c a ánh sáng. Thu t ng này có ph n sai l ch b i vì s a ch a ữ ầ ự ệ ụ không ánh sáng cũng có th x y ra trong s hi n di n c a ánh sáng. S h i ph c, m t hình th c s a ch a không ánh sáng, là m t quá trình enzyme trung gian trong đó ứ ử c lo i b và tái t o b ng cách s d ng s i b sung ph n b h h i c a DNA đ ị ư ạ ủ hi n có c a DNA. Nh v y, s h i ph c có th x y ra ch v i s i kép DNA và ụ ự ồ ư ậ ẩ RNA. M c đ s a ch a không ánh sáng khác nhau v i các vi sinh v t. V i vi khu n và đ ng v t nguyên sinh, các enzym s a ch a không ánh sáng b t đ u đ ho t ạ ử ứ đ ng ngay l p t c sau khi ti p xúc v i ánh sáng tia c c tím; do đó, d li u đáp ng ộ li u thông báo đ ề ế c cho là gi ả ượ ử ữ

ữ ằ

ư ộ ố ử ữ ẩ ầ

ư ế

Knudson (1985) phát hi n ra r ng vi khu n có th tr i qua s a ch a không ánh ể ả ệ t đ s a ch a không ánh sáng sáng, nh ng m t s thi u các enzym c n thi ể ử ế ế (Knudson 1985). Virus cũng thi u các enzyme c n thi ể t đ s a ch a nh ng có th ế ể ử ữ ầ bào ch (Rauth 1965). s a ch a b ng cách s d ng các enzym c a t ủ ử ữ ằ ủ ế ử ụ

ng s l ộ ự ố ượ ệ ộ

ng dimer đ ả ử ụ ể ử

ượ Oguma và c ng s (2001) s d ng m t th nghi m đo l c ườ ử hình thành trong axit nucleic đ cho th y r ng s a ch a không ánh sáng x y ra ữ ấ ằ trong Cryptosporidium, m c dù mircroorganism không l y l ấ ạ i nhi m. ễ ặ

ộ ụ ệ ắ

ự tia c c tím li u l ở ự ự ứ ụ ử

ể ự

Linden và c ng s (2002a) đã không th c hi n kh c ph c không ánh sáng c a ủ ự ng đi n hình cho các ng d ng kh trùng tia c c tím Giardia ề ượ (16 và 40 mJ/cm2). Shin và c ng s (2001) báo cáo Cryptosporidium không có l ạ i ộ tính lây nhi m sau khi b t ho t b i ánh sáng tia c c tím. ạ ở ự ễ ấ

Ộ Ề ƯỢ Ề NG TIA C C TÍM, VÀ LI U Ự

5. C L

NG Đ TIA C C TÍM, LI U L Ự NG PHÂN PH I TIA C C TÍM: ƯỜ ƯỢ Ố Ự

ộ ủ ự ơ ả ộ ặ ự

ị ườ ộ

ố ừ ộ ị ồ

ơ ả ứ ị ư

ươ ộ ườ ể ổ ộ

C ng đ tia c c tím là m t đ c tính c b n c a ánh sáng tia c c tím và có các ườ 2) (Halliday và Resnick 1978). C ng đ tia đ n v watt cho m i mét vuông (W/m ỗ ơ ng trình Maxwell, ph c c tím có m t đ nh nghĩa chính th c mà có ngu n g c t ươ ự ổ đó là ph ng trình c b n đ xác đ nh các sóng nh tính ch t c a ánh sáng. T ng ấ ủ ể ng đ tia c c tím m t đi m trong không gian là t ng các c c ng đ ánh sáng ự ở ộ ườ ng. m i h tia c c tím t ừ ọ ướ ự

ng tia c c tím là không th thi u c a c ự ự ờ

ự

ộ ế ủ ườ ng đ so v i đ ộ ơ ộ ườ ổ ờ

ề ơ ủ ẩ ộ ờ

2), v i mJ/cm

c s d ng cho li u tia c c tím là Jun trên mét bình ph ng đ ụ ự ả ượ ử ụ ươ ề

ng đ tia c c tím là không đ i theo th i gian ph i sáng, li u tia c c tím đ ơ ng (J/m 2 là đ n v ph ị ơ ng đ tia c c tím trong th i gian ộ ng cong th i gian). N u ế ờ ớ ườ ượ c ự ị ng đ và th i gian ph i sáng. Các đ n v ườ 2), ự ổ ớ

2 ph bi n nh t trong Châu Âu.

Li u l ể ề ượ ti p xúc (ví d , khu v c theo m t c ế c ườ đ nh nghĩa là s n ph m c a các c ị th ườ mJ/cm2, và giây milliwatt trên m i cm vuông (MWS/cm bi n nh t B c M và J/m ỹ ỗ ổ ế ấ ở ắ ế ấ

ự ạ ệ ố

c b ng v i c ố ượ ề ượ ng đ tia c c tím - kh i l ự

ộ ạ ệ ố ẩ

ộ ượ ề ả

i pháp vi sinh v t khu y đ u đ ậ ợ ấ ườ

ng h p này, c ố ừ

ự c tính t ượ ộ .Trong tr ự ụ ự ậ ỉ

ề ắ ồ

ạ

m i b ộ ở ỗ ướ c sóng tia c c tím có liên quan. các b ậ ng tia c c tím mà các vi sinh v t Trong h n h p hàng lo t h th ng, các li u l ợ ỗ ng trung bình trong h th ng. nh n đ ệ ố ớ ườ ậ ượ ằ M t ví d v h n h p hàng lo t h th ng, là nghiên c u chùm tia chu n tr c, trong ự ứ ụ ề ỗ ợ ộ ạ ở c chi u x b i đó m t đĩa petri có ch a các gi ế ứ ng đ tia m t chùm ánh sáng tia c c tím chu n tr c cao ườ ự ẩ ộ ộ ệ ng đ tia c c tím c trên b m t c a vi c đo c c c tím trung bình đ ề ặ ủ ộ ườ ự ủ ướ . Khi sử đình ch vi sinh v t, đ sâu đình ch , và đ h p th tia c c tím c a n c ộ ấ ỉ ệ d ng ngu n ánh sáng đa s c (ví d , đèn MP), tính toán li u tia c c tím trong h ụ ụ ự c sóng trong ph m vi trùng và ng đ th ng hàng lo t cũng k t h p c ạ ố kh trùng hi u qu ự ử ế ợ ườ ướ ả ở ệ

ả ứ ư ượ ượ

ộ ộ ố ề ơ ả ứ ạ

ộ ề ạ

ng tia c c tím liên t c đ ụ ự ộ ố ỗ ạ ơ ộ ề ứ ạ ầ ể ể ặ ấ ơ

Phân ph i li u trong m t lò ph n ng l u l c coi là ậ ph c t p h n là trong m t lo t lò ph n ng hoàn toàn h n t p. M t s vi sinh v t đi g n v i đèn tia c c tím và tr i qua m t li u cao h n, trong khi lo i khác di ớ ự ộ ố ng lò ph n ng có th g p m t li u th p h n. M t s vi chuy n g n các b c t ứ ườ ầ sinh v t di chuy n qua các lò ph n ng m t cách nhanh chóng, trong khi lo i khác ạ ả ả ứ ả ứ ể ậ ộ

ậ ng vòng h n. K t qu là m i vi sinh v t r i kh i lò ph n ng nh n ậ ờ ả ứ ả ỏ

ỗ ế ng tia c c tím khác nhau. đi m t con đ ộ ườ c m t li u l đ ộ ề ượ ượ ơ ự

ấ ự

t nh t b ng cách s d ng m t phân b li u l ộ

ấ ộ

ồ ủ

ấ

c m t li u l Theo đó, li u l ề ượ t c mô t đ ử ụ ả ố ượ al. 1996) đ i l p v i m t giá tr li u duy nh t. M t phân b li u l ị ề ố ậ đ ượ ị ộ phân b li u l ng có th đ ể ượ ị v t r i kh i m t lò ph n ng tia c c tím s nh n đ ự ả ứ ậ ờ ng tia c c tím cung c p cho các vi sinh v t đi qua lò ph n ng ả ứ ự ng (Cabaj và c ng s ộ ấ ằ ể ng có th ớ ố ề ượ c đ nh nghĩa nh là m t bi u đ c a phân ph i li u (xem Hình 2.10). Ngoài ra, ể ư c đ nh nghĩa là m t phân b xác su t mà m t vi sinh ố ộ ề ượ ậ ố ề ượ ộ ố ề ộ ẽ ậ ượ ộ ng nh t đ nh. ấ ị ố ề ượ ộ ỏ

đ nh li u cho hai lò ph n ng v i các khác bi ố ả ị ả ứ ớ ề ệ ủ t c a

Hình 2.10. Phân ph i gi th y l c ủ ự

ả

ủ ả ứ ộ

ơ

ộ ả ứ

ụ ể ấ ị ộ ẽ ở ưở ạ ậ

ả ơ ệ ộ c li u l Đ r ng c a phân b li u l ng ố ề ượ ố ề ượ ộ ộ ng h p (hình 2.10a) cho m t lò ph n ng c a lò ph n ng. M t phân b li u l ả ứ ộ ủ ả hi u qu h n, và m t phân b li u l ng l n h n (Hình 2.10b) cho m t lò ph n ộ ệ ng kém hi u qu h n. C th , làm b t ho t log trung bình m t lò ph n ng đ t ạ ứ ả ơ c v i m t vi sinh v t nh t đ nh đ đ ậ ng m nh m b i các vi sinh v t ượ ớ nh n đ ấ ậ ượ ề ượ ng là bi u hi n c a hi u qu phân ph i li u l ệ ể ệ ủ ố ề ượ ẹ ố ề ượ ớ ấ ạ c nh h ượ ả ng tia c c tím th p nh t. ấ ự

c ộ ả ứ ng m t lò ph n ng tia c c tím cung c p có th đ ự ể ượ ướ

ấ ự ọ ọ ự ấ ỏ

c s d ng đ d đoán đ ể ự ộ

ộ ượ ử ụ ự ả ứ

ộ ạ ể

c tính b ng cách tích h p c S phân b li u l ố ề ượ ự b ng cách s d ng mô hình toán h c d a trên đ ng l c h c ch t l ng (CFD) và s ử ụ ằ ng đ ánh sáng (LID). CFD đ phân b c ố ườ các vi sinh v t khi chúng đi qua các lò ph n ng tia c c tím. LID đ ậ ng đ t d đoán c ườ ự tím đ m i vi sinh v t đ ể ỗ ườ c s d ng đ ượ ử ụ i m i đi m trong lò ph n ng tia c c tím. li u l ề ượ ự ả ứ ng đ tia c c tím trên qu ự c tính ự ng đi c a ủ ể ự ng tia c c ỹ ỗ ậ ượ ợ ườ ằ ộ

c th o lu n d ả ứ ượ ậ ướ i ả

đ o c a vi sinh v t thông qua các lò ph n ng. Biodosimetry (đ ạ ủ đây) th ậ c s d ng đ xác minh các k t qu mô hình. ng đ ượ ử ụ ườ ể ế ả

ng đ ệ ố ề ượ ộ ỹ ử ụ ằ

ớ ủ ạ ậ

ự ộ

ng đ c đo b ng cách s d ng m t k thu t g i là ậ ọ c đo ế ượ ng g i là ị ề ượ ọ ự ng cong đáp ng li u tia c c ề ứ ả ứ ắ ế ườ ử ụ

5.1.

Hi n nay, phân ph i li u l ượ biodosimetry. V i biodosimetry, s b t ho t log c a vi sinh v t thay th đ ự ấ thông qua các lò ph n ng tia c c tím và liên quan đ n m t giá tr li u l li u t ả ươ ề ươ tím c a vi sinh v t thay th . ế ủ ng c t gi m (RED) s d ng các đ ậ

Ph n ng vi sinh v t (Li u l ng đáp ng tia c c tím): ả ứ ề ượ ậ ự ứ

ậ ạ ủ ướ ả ứ ứ ộ

ỗ ự ứ

ằ ướ

ị ự ẩ ộ

ủ ẫ ồ

c và sau khi ti p xúc. Các ph n ng c a vi sinh v t đ c xác đ nh b ng cách chi u các m u n ế ẫ ng tia c c tím khác nhau b ng cách s d ng m t thi ử ụ ằ trong Ph l c C c a h ướ ụ ụ ướ c đo m c đ nh y c m c a vi sinh v t v i ánh ậ ớ ủ ng đáp ng tia c c tím ậ ự c có ch a các vi sinh v t v i li u ậ ớ ề ự t b có chùm tia chu n tr c ậ ng d n này) và đo n ng đ vi sinh v t ộ c tính ậ ượ ả ứ ủ ế ề

ng trình: Ph n ng c a vi sinh v t là th ả sáng tia c c tím và là duy nh t cho m i vi sinh v t. Li u l ề ượ ấ đ ứ ượ l ế ị ượ cao (nh mô t ả ư truy n nhi m tr ễ b ng cách s d ng ph ử ụ ằ ươ

10

Log b t ho t = log ấ ạ

Trong đó

ng vi sinh v t truy n nhi m tr ượ ễ ề ậ ướ ự c khi ti p xúc v i ánh sáng tia c c ớ ế

N0 = Hàm l tím

N = N ng đ vi sinh v t truy n nhi m sau khi ti p xúc v i ánh sáng tia c c tím ự ề ễ ế ậ ồ ộ ớ

ố

ả ứ ạ ậ

ệ ề ượ vi sinh v t b t ho t ho c t ậ ấ ự ấ

ố

ng cong đáp ng li u có đ d c âm ề

t c s trình bày đ ề ượ ủ . Vì v y, t ậ ư ộ ạ

c di n t ng - ph n ng tia c c tím có th đ ư ộ nh m t ễ ả ự i nh là m t đ c ộ ặ l ặ ỷ ệ ư ạ ng cong li u ề ng tia c c tím. B t ho t vi sinh v t có m t đ ộ ườ ạ ộ i c a vi sinh v t có m t ậ ng cong ườ ng) có đ ộ ề ượ ng ể ượ vi sinh v t còn l ậ ng, trong khi s t n t ự ồ ạ ủ ấ ả ự ứ ơ ố ng đáp ng (log làm b t ho t nh m t ch c năng c a li u l ng v i log làm b t ho t vào m t logarit (c s 10) quy mô và li u l ộ ấ ớ

Các m i quan h li u l l trong hai t ỷ ệ tr ng c a li u l ề ượ ư ủ ph n ng v i m t mái d c d ộ ớ ả ứ đ ứ ườ li u l ứ ề ượ d c d ố ươ tia c c tím trên m t quy mô tuy n tính. ự ươ ộ ố ấ ạ ế ộ

ườ ụ ề ạ

ng cong li u l ứ ng có ba khu v c. ả ứ ự

ấ ự ng ph n ng tia c c tím th ườ ộ ề ự

ả ứ ườ ụ

ng ng ủ ng cong đáp ng li u. Hình d ng c a Hình 2.11 trình bày ví d v tia c c tím đ ề li u tia c c đ ự ự Ở ề ề ượ ườ tím th p, tia c c tím li u ph n ng cho th y m t khu v c vai, ít n u có x y ra B t ấ ế ả ấ ự ử c quy cho s a ng cong, hình 2.11). Vùng vai đã đ ho t (ví d , Bacillus subtilis đ ượ ạ ộ i (Morton và Haynes 1969) và s a ch a quang h c (Hoyer 1998). Trên m t ch a t ữ ố ữ đ u tiên b t ho t n i mà m c đ li u l ứ ộ ề ượ ử ng, đáp ng li u cho th y th t ề ọ ứ ự ầ ạ ơ ưỡ ứ ấ ấ

ng tăng lên. Trong nhi u tr ườ ề ợ

ấ ạ ề ượ ạ

ng cho th y th t ng cong E. coli, hình 2.10). ấ ự ứ

ộ ớ

ự ơ ộ ố ủ ề ườ ượ

ả ứ ng cong, hình 2.11). Tailing đã đ ự ệ ể ậ

ầ (Parker và Darby 1995). ng h p, ph n ả b t ho t tăng tuy n tính v i li u l ấ ớ ề ượ ế ụ đ u tiên B t ho t mà không có m t vai (ví d , ng li u l ộ ứ ự ầ ứ li u tia c c tím cao h n, đáp ng li u cho th y ấ đ ề ơ Ở ề ườ ụ ng (ví d , tailing, m t khu v c n i đ d c c a li u đáp ng v i tăng gi m li u l ề ượ c quy cho s hi n rotavirus và t ng coliform đ ự ệ ổ di n c a tia c c tím kháng Chi qu n th vi sinh v t và s hi n di n c a vi sinh v t ậ ệ ủ ự ệ ủ h t liên quan và k t t ạ ế ụ

ng cong Li u l ng-đáp ng Hình 2.11. Hình d ng c a tia c c tím Nh ng đ ủ ự ữ ạ ườ ề ượ ứ

ự ả ứ ậ ớ

ạ ủ ể ẩ

ẩ ớ

ủ ộ ậ ậ ộ ớ ả ề ự ơ

ệ

ả ợ ố ố ử ế ẩ ấ ớ

• Li u tia c c tím ph n ng nói chung là đ c l p v i các y u t

ể ữ Ph n ng c a vi sinh v t v i ánh sáng tia c c tím có th khác nhau đáng k gi a các vi sinh v t. Đ nh y tia c c tím c a virus và vi khu n có th thay đ i tùy theo ổ ể ự hình thành và gram h n hai b c đ l n (Rauth 1965). V i vi khu n, vi khu n bào t ẩ ử ơ ng nhi u kh năng ch ng tia tia c c tím h n so v i vi khu n gram âm (Jagger d ớ ẩ ố ươ c u ng, virus có kh năng 1967). Trong s các tác nhân gây b nh quan tâm trong n ướ ố kháng nh t đ i v i kh trùng tia c c tím ti p theo vi khu n, kén h p t ử ự Cryptosporidium, Giardia và u nang.

sau: ộ ậ ớ ả ứ ế ố ự ề

ộ ả ứ ề ạ

ả ộ ấ

C ng đ tia c c tím: Nói chung, li u tia c c tím ph n ng theo Lu t ph n x trên ự ự ườ 2, n i mà cùng m t m c đ b t ho t ạ ng đ c a 1-200 mW/cm m t ph m vi c ộ ơ ườ ạ ộ c th c hi n v i m t li u l c thu ng tia c c tím cho b t k li u l đ ớ ệ ự ượ ậ ứ ng đã đ ấ ể ề ượ ộ ủ ộ ề ượ ượ ự

c v i m t c ng đ tia c c tím cao và th i gian ph i sáng th p ho c ng ộ ự ộ ườ ơ ờ

ượ ạ c l i i nh ng gì ữ ớ ng đ th p, n i kh c ph c có th c nh tranh v i ụ nh ng c ữ ộ ấ ườ ắ ơ

đ ặ ượ ớ ấ (Oliver và Cosgrove năm 1975, Rice và Ewell 2001). Không có s l p l ự ặ ạ đã quan sát th y ể ạ ấ ở nh ng n i b t ho t (Sommer et al. 1998, Setlow 1967). ạ ơ ấ ữ

ấ ấ ủ ệ ố ượ ự

ế ặ ộ

c xem xét khi tính ng đ ho c th i gian ti p xúc, tuy nhiên, có th là ể ộ ự c m t li u tia c c tím h ng s nh đ h p th c a m t s ố ư ộ ấ ụ ủ ờ ằ ự

H p th tia c c tím: h p th tia c c tím c a h th ng treo đ ự ụ ụ toán li u tia c c tím. Tăng c ườ ự ề t đ đ t đ c n thi ộ ề ế ể ạ ượ ầ thay đ i h th ng treo. ổ ệ ố

t đ nh h ố

ả ứ ng, ng ng ho t đ ng không ph i là ph t đ : Nhi ệ ộ ậ ng v li u ph n ng là t ưở ươ ẩ ộ ả

ộ

t đ đ t đ ế ể ạ ượ ừ ư

ứ ạ ộ ề ơ ỏ

ầ ả ầ

i thi u và ph thu c vào các Nhi ụ ể ệ ộ ả ề ề ụ vi sinh v t. Đ i v i vi khu n gram d ố ớ ạ ộ ừ t đ (Malley 2000). Severin et al. (1983) đã nghiên c u ba vi sinh v t thu c vào nhi ậ ệ ộ ộ ng c n thi đ xác đ nh li u l c 2-log ng ng ho t đ ng nh là m t ầ ề ượ ị ể ố ớ E. coli và Candia Parapsilosis, li u đòi h i ít h n 10 t đ . Đ i v i hàm c a nhi ệ ộ ủ ph n trăm khi nhi ơ t đ tăng 5-35 ° C, và cho vi khu n f2, li u yêu c u gi m ít h n ẩ ệ ộ 20 ph n trăm trong kho ng nhi ề (Severin và công s 1983). ng t t đ t ệ ộ ươ ự ự ầ ả

ng đáp ng đ c l p v i h th ng treo pH t pH t 6 đ n 9 pH ớ ệ ố ộ ậ ứ ừ ừ ế

pH: Li u l ề ượ (Malley 2000).

ề ậ ả ế ạ ự

ưở ệ ụ ủ ể ế ẩ ả

nh ụ ỏ ớ ự

ề ẩ ng t ươ ớ ạ ộ ừ ậ

ủ ườ ộ ặ

ng đ n li u ph n ng tia c c tím. Liên k t h t và vón c c c a vi sinh v t nh h ả ứ nh có th móc khía và b o v khu n MS2 và virus ti m n khác, H t bông keo t ạ ư vi c ti p xúc v i ánh sáng tia c c tím (Templeton et al. 2003). T t ế ự ừ ệ ng ng ho t đ ng c a h t bông coliforms là ch m h n so v i coliforms v y, t l ơ ủ ạ ỷ ệ ậ phi h t liên quan (Örmeci và Linden 2003). Hi u ng che ch n c a vón c c ho c ặ ạ ụ ắ ủ ệ ứ ả ứ ng cong li u ph n ng liên k t h t có th gây ra m t c n ho c làm ph ng c a đ ề ẳ ế ạ ng t ng coliform). ở ứ ể m c cao h n b t ho t (hình 2.8, đ ấ ặ ườ ạ ơ ổ

ạ ả ủ ử ấ

ứ ứ ủ ỉ

ự ướ ọ

ướ ả ầ ả

ị ộ ụ ế ơ

ng đ n li u tia c c tím ph n ng thêm vào vi sinh v t m t cách riêng bi c l c, ngu n n ướ ụ ự ề ồ ế ả ứ ậ

ng c a các h t trên hi u su t kh trùng tia M t s nghiên c u đã xem xét nh h ệ ưở ộ ố c c tím. Nghiên c u c a Linden và c ng s (2002b) đã ch ra r ng các tia li u ph n ả ằ ộ ự ề ự c l c đ u ng không đ i b ng ng c c tím v vi sinh v t đ ổ ằ c b sung vào n ứ ể ố ổ ậ ượ ề ố ớ c th i. Đ i v i cách thay đ i đ đ c đáp ng yêu c u qu n lý đ i v i l c n ố ớ ọ ứ ổ ộ ụ c đ c lên đ n 10 đ n v đ đ c nephelometric (NTU) không n ướ ọ nh h ệ t ả ộ ưở (h t) (Passantino và c ng s ,2004, Oppenheimer và c ng s , 2002). ạ ự ự ộ ộ

ướ ạ ề ề

ứ ặ ằ ấ

ứ ề ấ

c quan sát th y trong s b t ho t log v t đã đ Hi u qu c a các l ả ủ ệ c đã đ n ượ ướ làm đông t ụ s t clorua, không có s khác bi ắ i h t trên li u ph n ng tia c c tím v vi sinh v t h t trong ậ ạ ự nhiên. Khi huy n phù ch a kaolinit ho c đ t sét montmorillonite b ng nhôm hay ề ả ứ c nghiên c u b ng cách thêm vào đ t sét ho c các h t t ạ ự ặ ằ ự ấ ượ ự ệ ấ ạ

ậ ạ

ạ ệ ố

ơ

ng c a đông t ấ ế ủ ạ ộ ầ ế ể ể ủ ề ả ủ ạ

5.2. Vi sinh v t quang ph đáp ng:

các vi sinh v t h t (Templeton et al. 2004, Mamane-Gravetz và Linden 2004). Khi c thêm vào h th ng treo, tuy nhiên, các h t axit humic và m t ch t k t t a đã đ ượ ộ c (Templeton et al. 2004). Nghiên ít h n đáng k s ng ng ho t đ ng đã đ t đ ể ự ừ ạ ượ và các h t trên t đ hi u đ y đ v nh h c u thêm là c n thi ụ ưở ầ ứ b t ho t vi sinh v t b ng ánh sáng tia c c tím. ấ ậ ằ ự ạ

ứ ổ ậ

ậ ư ộ

ọ ậ ạ ộ ả ứ ổ ộ

ộ ạ ệ

ọ ề ụ

ộ

ộ ể ở ấ ễ ơ

ng đ ủ ủ

ư ổ

i m t b ự s b t ho t hi u qu t ạ ự ộ ự ủ ả ạ ụ

ệ c sóng 254 nm. ự c sóng ánh sáng tia c c Ph n ng c a vi sinh v t khác nhau nh m t hàm c a b ủ ủ ướ c ướ tím. Ph ho t đ ng (còn g i là ho t đ ng tia c c tím) c a vi sinh v t là m t th ự ạ ộ ủ ạ c sóng. Hình 2.12 minh h a các ho t đo hi u qu s b t ho t là m t hàm c a b ả ự ấ ủ ướ ư đ ng ph tia c c tím cho ba loài vi sinh v t và đ h p th tia c c tím v DNA nh ộ ấ ự ự ậ ổ ộ c sóng. B i vì s gi ng nhau gi a tác đ ng và quang ph h p ổ ấ là m t hàm v b ữ ự ố ề ướ ạ ng so v i ho t th tia c c tím DNA và vì h p th DNA là d dàng h n đ đo l ớ ườ ụ ự ụ ượ ử đ ng c a tia tia c c tím, quang ph h p th DNA c a vi sinh v t th c s ậ ườ ổ ấ ộ d ng nh là m t s thay th cho hành đ ng ph tia c c tím c a nó. Trong hình ủ ụ ộ ướ c 2.12, quy mô c a các tr c y đ i di n cho t sóng nh t đ nh đ n hi u qu s b t ho t ệ ụ ộ l ỷ ệ ự ấ b ạ ở ướ ế ệ ạ ả ự ấ ấ ị ế

ạ ộ ụ ủ ẩ ấ

Hình 2.12. So sánh các ho t đ ng tia c c tím c a vi khu n và h p th tia c c ự ự tím c a DNA ủ

ậ ạ ộ

i thi u trong vùng có b ế c sóng 260 nm, đã có t ố ể ấ ủ ướ

ầ ế ướ ự

ạ ấ ả ở

ệ ẵ

ả ơ ạ ự

i b ạ ướ b ả ở ướ ổ ấ ẩ ủ ề ộ

c sóng trên 240 nm, s khác bi các b ể ả ủ ệ ướ ự

6. THI T B KH TRÙNG TIA C C TÍM:

i 240 nm (Rauth1965). ng t ươ c sóng d các b ạ i Đ i v i h u h t các vi sinh v t, các n i ho t đ ng cao nh t c a tia c c tím t ự ố ớ ầ ơ c sóng g n 230 nm, ho c g n b ầ ặ ầ ướ ả kho ng c sóng g n 300 nm, có nghĩa là ánh sáng tia c c tím và xu ng h t b ở ố c sóng 260 nm là hi u qu nh t làm b t ho t vi sinh v t. B i vì không có cách b ậ ấ ệ ướ c sóng 260 nm có s n và nào hi u qu h n đ t o ra ánh sáng tia c c tím t ự ể ạ c sóng 254 nm. Tuy nhiên, th y ngân t o ra ánh sáng tia c c tím r t hi u qu ệ ậ đi u này sau này đã tr thành tiêu chu n. M c dù ph tác đ ng c a các vi sinh v t ặ t đáng k x y ra khác nhau t ướ ở ở nh ự ư ở ướ

Ự Ử Ế Ị

ể ử ụ ướ ả ứ

ấ ệ

ệ ế ị ụ ề

ng c n thi ầ ề ượ t b tia c c tím đ ượ ự ạ ể ệ ặ

ồ ự ế ả

ộ ố ố

ự ộ ế ạ ố

i. C m bi n tia c c tím, đo l u l ng, và trong m t s tr ự ợ

ộ ố ườ ng c a lò ph n ng. Ph n này mô t ả ứ ủ

c u ng là t k lò ph n ng tia c c tím đ kh trùng n M c tiêu trong vi c thi ự ế ế ố ệ t đ làm b t ho t các vi sinh v t cách hi u qu đ cung c p li u l ậ ả ể ạ ế ể ấ ả c th hi n trong hình 2.13. Lò ph n gây b nh. M t ví d v thi ộ ng m i bao g m các m ch m ho c đóng c a kênh, có đèn tia ng tia c c tím th ử ạ ứ ở ươ ự t đ . Đèn tia c c tím c c tím, ng đèn, c m bi n tia c c tím, và c m bi n nhi ự ệ ộ ế ả ố ự ả ứ ng đang n m trong ng đèn, mà b o v và cách ly đèn. M t s lò ph n ng th ệ ằ ườ ả đ ng đ gi bao g m các c ch làm s ch t cho ng đèn không c n ph i làm ồ ả ầ ể ữ ơ ng h p phân s ch l ế ả ư ượ ạ ạ tích UVT, đ ả ầ ượ ử ụ ng n g n các thành ph n c a thi ắ ọ c s d ng đ giám sát li u l ề ượ ự t b tia c c tím và h th ng giám sát c a nó. ệ ố ể ầ ủ ế ị ủ

6.1. C u hình lò ph n ng tia c c tím:

Hình 2.13. Ví d v thi t b kh trùng tia c c tím ụ ề ế ị ử ự

ả ứ ự ấ

ng đ ạ ự ườ ả ứ ở ướ ặ

ượ ề ặ ự

Ứ i áp su t (t c là, không có b m t t ự ử ướ ằ

ng đ ở ớ ườ ự ứ ạ

ả c phân lo i là kênh đóng ho c m . N c ch y Lò ph n ng tia c c tím th do) trong lò ph n ng kênh đóng (Hình d ấ ứ ả ứ ướ ỉ ử ụ c u ng đã s d ng ch s d ng 2.14a). ng d ng kh trùng b ng tia c c tím n ử ụ ố ụ cho các lò ph n ng khép kín cho đ n nay. Lò ph n ng kênh m (Hình 2.14b) là ở ả ứ ế ả ứ l u v c m v i các kênh ch a các giá đ các lo i đèn tia c c tím và th ượ c ể ự ư c th i. s d ng trong các ng d ng x lý n ả ử ụ ướ ứ ụ ử

Hình 2.14. Ví d v các lò ph n ng tia c c tím: (a) kênh đóng và (b) kênh m ả ứ ụ ề ự ở

ả ả ứ ự

ố ề ượ

ng đ n t ả ệ ưở

ể ủ ng. V trí đèn, ị t c các pha tr n trong ộ ươ ng s d ng ph ẻ ử ụ ộ

t b tia c c tím: thi S n xu t thi ự ế ị ấ cung c p hi u qu kh trùng và hi u qu chi phí phân ph i li u l ử ệ ấ vách ngăn, đi u ki n đ u vào và đ u ra nh h ầ ề m t lò ph n ng và li u l ề ượ ả ứ pháp khác nhau đ t t k các lò ph n ng tia c c tím c a chúng đ ế ế ệ ầ ng. Thi i u hóa phân ph i li u l ả ả ế ấ ả t k lò ph n ng riêng l ế ế ả ứ ng. ố ề ượ ể ố ư

t k đ t ộ ấ ượ ế ế ể ố ư

ả ứ

c thi ặ ắ ả

ả ệ ả ứ ớ c đ t v i m ng đèn vuông góc v i dòng ch y. Mô hình này có th đ ớ ớ ặ ắ ườ

ề ử ặ ả ộ

ướ ặ

ự ả

ng chéo t ng dòng ch y. Tùy thu c vào vi c cài đ t lò ph n ng, do đó đèn có th ọ ả ứ ườ ướ ề

c đ nh h ặ ấ ướ ớ

t v nhi i u hóa phân ph i ố Các c u hình đèn trong m t lò ph n ng đ ng ườ li u l ng. Trong m t lò ph n ng v i m t m t c t ngang hình vuông, đèn th ộ ộ ề ượ ể ượ ố c b trí đ ượ ặ ớ c đ nâng cao hi u qu kh trùng. V i m t c t ngang hình tròn, đèn th ượ ng đ ể ả cách đ u nhau trên m t ho c nhi u vòng tròn đ ng tâm song song v i dòng ch y. ớ ồ ề ng song song, vuông góc, ho c chéo c đ nh h Tuy nhiên, đèn tia c c tím có th đ ể ượ ị ể đ h ệ ặ ộ ể ướ ng đ i so đ ố ề ượ ị ặ ệ ở t ng đèn MP song song v i m t đ t ngăn c n s t a nhi v i m t đ t. Đ nh h ặ ấ ớ t đ . phía trên cùng c a đèn và làm gi m ti m năng đèn v do s khác bi ệ ộ ỡ ả ng theo chi u ngang, chi u d c, ho c theo đ ị ủ ươ ả ự ỏ ệ ề ự ề

ữ ữ ớ

ườ ướ

c là quá m ng, t ế ớ ướ ụ

c gi a các đèn và gi a đèn v i các t ườ ng phân ph i. N u l p n ế ớ ỏ ố ự ấ ộ

ả ng lò ph n ng nh ả ứ ng lò ph n ng ả ứ ướ ẽ c s ự ng tia c c i u gi a đèn ph thu c vào đ truy n tia c c tím ự c là quá dày, n ộ ề ượ ộ ự ố ư ả ộ ữ

ơ c, công su t c a đèn, và s pha tr n th y l c trong lò ph n ng. Đ dày c a l p n ủ ớ ộ h ng đ n li u l ế ưở và đèn li n k s h p th ánh sáng tia c c tím. N u l p n ề đi qua khu v c có c tím th p h n. Kho ng cách t ấ trong n ướ ng đ tia c c tím th p h n và tr i qua m t li u l ơ ề ả ứ ướ ề ượ ề ẽ ấ ườ ự ả ấ ủ ụ ủ ự ự ộ

ư ự ờ ỗ

ụ Các dòng ch y qua lò ph n ng tia c c tím thì h n lo n. Th i gian l u đèn ph ề thu c vào m t ph n m i c a giây cho đèn MP và m t giây cho đèn LP. V lý ả ứ ườ ủ ạ ộ ả ộ ầ ộ

i u thu đ ủ ự ượ ớ ố ề ố ư

ự ế

ủ ả ứ ạ

ớ

ng đ ự ọ ườ ộ ả ứ c l y t ượ ấ ạ ệ ộ

ộ c v i th y l c dòng ch y thêm thông qua m t thuy t, phân ph i li u t ả , tuy nhiên, lò ph n ng tia c c tím không có lò ph n ng tia c c tím. Trong th c t ự ự c hình thành ng nh v y. Ví d , s h n lo n và xoáy n th y đ ng l c h c lý t ướ ư ậ ự ọ ụ ự ỗ ưở ng vuông góc v i dòng ch y. M t s nhà trong b i c nh đ ng sau ng đèn đ nh h ộ ố ả ướ ị ố ằ ả s n xu t chèn vách ngăn đ c i thi n th y đ ng l c h c trong lò ph n ng. C i ể ả ả ả ứ ủ ti n đ i v i hành vi th y l c c a m t lò ph n ng th i các chi phí ủ ự ủ ế c a l n đ u th c hi n. ủ ầ ế ả ứ ộ ố ả ấ ố ớ ầ ự ệ

ầ ệ

ụ ấ

ể ủ ưở ng tia c c tím. Ví d , thay đ i h i c a hút gió và thúc đ y đ u ra ng n m ch, xoáy n ắ ộ ạ ử ạ

ả ứ ẩ ầ ữ ẳ ấ ớ

6.2. Đèn tia c c tím:

i u. Các đi u ki n đ u vào và đ u ra có th nh h ng đáng k th y đ ng l c h c lò ầ ề ự ọ ộ ể ả ả ph n ng và cung c p li u l ng dòng ch y ổ ướ ề ượ ả ứ ự c, và các vùng c a 90 đ t ướ ầ ủ ch t trong lò ph n ng. C u hình đ u vào th ng v i nh ng thay đ i d n d n trong ầ ổ ầ ế khu v c m t c t ngang s giúp t o đi u ki n phân ph i dòng ch y t ả ố ư ạ ặ ắ ự ề ẽ ệ ố

• Ánh sáng tia c c tím có th đ

ự

c s n xu t b i s đa d ng sau đây c a đèn: ự ể ượ ả ấ ở ự ủ ạ

Đèn h i th y ngân LP ủ ơ

ng cao (LPHO) đèn h i th y ngân áp su t th p l ủ ấ ượ ấ ơ

Đèn h i th y ngân MP ủ ơ

Đèn h i th y ngân đi n c c ít ệ ự ủ ơ

Đèn halogen kim lo iạ

Đèn Xenon

Đèn Eximer

Laser tia c c tímự

Ánh sáng diode phát quang (LED).

ứ ụ ặ

ủ ậ

ơ ng s d ng LP, LPHO, ho c đèn h i ử ụ i h n c a nhãn hi u này đ th o lu n các công ngh đèn ệ ể ả ạ t kê ho t c u ng đ y đ quy mô th ầ ủ ườ ệ ớ ạ ủ ặ ự ủ ệ ạ ả ả

Các ng d ng n ướ ố th y ngân MP. Do đó, gi tia c c tím. B ng 2.1 danh sách đ c tính c a lo i đèn này, và B ng 2.2 li đ ng c a các lo i đèn. ộ ủ ạ

B ng 2.1. Đ c đi m đi n hình đèn khí th y ngân ể ủ ể ả ặ

Áp su t trung bình Thông số Áp su t th p ấ ấ Áp su t th p ấ ấ ấ

Đ u ra áp l c cao ự ầ

ệ t ướ Tia c c tím di ự khu nẩ ơ B c sóng đ n ướ s c 254 nm ắ ở ơ B c sóng đ n ướ s c 254 nm ắ ở ồ ả

ắ B c sóng đa s c, bao g m c ph m ạ vi trùng (200-300 nm)

0,93 0,18-1,6 40.000 - 4.000.000 ấ ơ Áp su t h i th y ủ ngân (Pa) Kho ng ả (1.35x10-4 psi) (5,80-580 psi) (2.6x10-5 - 2.3x10- 4 psi)

60-100 600-900 t đ ộ ạ ho t Kho ng 40 ả Nhi ệ đ ng Oc ộ

1.5-10 50-250 0.5 ệ

Đi n đ u vào ầ [watt cho m i cmỗ (W / cm)]

0.5-3.5 5-30 0.2 ệ ầ ự Di t khu n tia c c ẩ tím Đ u ra (W / cm)

35-38 30-35 10-20

di ể

t Đi n đ ệ ể ệ khu n chuy n đ i ổ ẩ ự hi u qu tia c c ả ệ tím (%)

10-150 10-150 5-120 Chi u dài cung ề (cm)

High Trung bình Th pấ

ng đ i ố ươ ộ t cho m t ng đáp

S đèn t ố c n thi ế ầ li u l ượ ề ngứ

th [gi 8000-10000 8000-12000 4000-8000 ọ ờ Tu i ổ (gi )]ờ

B ng 2.2. u đi m ho t đ ng c a đèn khí th y ngân Ư ể ạ ộ ủ ủ ả

Áp su t trung bình ấ ấ ấ ấ ở ầ đ u ấ Áp su t th p và áp su t th p cao ra

• Năng l ơ ượ ng đi n cao h n ơ ệ ệ ả t c đ u ra c sóng 254 nm • Hi u qu di ệ nh t ư ấ ả ầ ầ t khu n cao h n; g n ẩ b ở ướ • Ít đèn cho m t ng d ng nh t đ nh ấ ị ộ ứ ụ

ụ ệ ỏ ơ ỗ ề ượ • Th đi n năng nh h n m i đèn (ít gi m li u l ng n u đèn không thành ế ả công)

• Đèn LP, LPHO, MP bao g m các y u t

• Tu i th bóng đèn dài h n ơ ổ ọ

sau, s p x p nh th hi n trong ế ố ồ ư ể ệ ế ắ

hình 2.14:

t k đ truy n ánh sáng tia c c tím kh ượ ỏ ọ ế ế ể

ấ c thi ệ

ự ầ ủ ng đ ủ ề ả ứ ủ ỏ ọ ủ ư ộ ế ớ ể ườ

ộ

ệ ộ ổ ủ

t là v i đèn MP ở

ả ng đ n s n l ưở ấ ượ ướ ụ

ừ

i u hóa s n l ng kính đ ạ ộ ứ ỏ ề các b ớ th ch anh pha t p (th ch anh đ ạ ừ ạ ả ứ ườ c thay đ i đ h p th các b ố ả ượ c ch n đ t ọ ể ố ư ả

ử V b c đèn: V b c c a đèn đ trùng, ho t đ ng nh m t ch t cách đi n, và không ph n ng v i khí đ y c a đèn. ượ ử M t hình th c không k t tinh c a th ch anh, silica th y tinh th , th c s ạ ộ d ng cho v đèn vì đ truy n tia c c tím cao và kh năng ch ng ch u nhi t đ cao. ề ố ị ự ụ Các đ truy n tia c c tím c a v nh h ng quang ph c a đèn, ế ả ượ ủ ỏ ả ự ộ ể c sóng th p h n. B i vì đi u này, v đèn có th đ c bi ệ ỏ ề ở ơ ướ ặ đ c sóng c làm t ổ ể ấ ạ ượ c th ) đ phòng ng a ph n ng quang hóa phi trùng không mong mu n. V dày ỏ ụ ể ể kho ng 1-2 mm (mm) và đ ự ng tia c c ượ tím và tu i th bóng đèn. ọ ổ

ế ế ọ

ạ ộ t đ đèn có th ệ ự ệ ể ể

ạ ộ ẩ t đ thích h p. Các đi n c c trong đèn LP và LPHO đ ự ệ ộ ượ ở ợ

ậ ủ nhi ộ ệ ớ

ặ ộ ệ ự ồ ộ ọ ộ

Các đi n c c: thi t k các đi n c c và ho t đ ng r t quan tr ng cho ho t đ ng lâu ệ ự ệ ự ấ ể dài đáng tin c y c a đèn. Các đi n c c thúc đ y chuy n giao nhi c làm ho t đ ng ệ ạ ộ b ng m t cu n dây đi n nhúng vonfram v i các oxit canxi, bari, ho c strontium. ộ ằ Trong đèn MP, đi n c c bao g m m t thanh vonfram b c trong m t cu n dây đi n ệ vonfram.

c cho vào đèn tia c c tím có th ự ượ

ợ ỗ ỏ ặ ệ ợ ủ ắ ủ ơ

ng đ ư ườ

ứ ặ ở ể ắ ủ ệ

ạ ộ ở

ộ ủ ấ

ủ

ố ượ ắ

ủ ủ ườ ư ặ ộ

ể ở N p th y ngân: Các lo i th y ngân hi n nay đ ạ ạ ạ d ng r n, l ng, ho c pha h i. H n h p (h p kim trong th y ngân và các kim lo i ủ ạ c s d ng trong các đèn khác nh indium gallium ho c th r n) th ượ ử ụ LPHO, trong khi đèn LP và MP có ch a th y ngân nguyên t t, áp l ng. Khi đèn nhi ố ỏ t đ th p h n và có áp nhi su t h i th y ngân tăng. LP và đèn LPHO ho t đ ng ủ ơ ệ ộ ấ ấ ơ l c h i th y ngân th p h n so v i đèn MP. Trong đèn MP, n ng đ th y ngân trong ồ ơ ủ ự ơ ớ c ki m soát b i s l ng th y ngân trong đèn. Trong đèn giai đo n bay h i đ ở ố ượ ơ ượ ể ạ ng th y ngân c đ t trong đèn, và s l ng d trong th y ngân đ LPHO, m t l ủ ặ ượ ư ộ ượ ủ ề ớ ỏ vào giai đo n b c h i b h n ch b i m t ho c h n h p th y ngân g n li n v i v ợ ặ ỗ ố ơ ị ạ ạ ế ở ộ ụ ằ n m ng đèn, ho c m t bu ng th y ngân ng ng t đèn, m t đi m ngu i trên t ồ ộ ộ ể đ ng sau m i đi n c c. ệ ự ỗ ằ

(th c l p đ y v i m t khí tr ớ ượ ấ ườ ơ ủ

ng là argon). ầ ệ ự t b tr khí tr trong b t đ u x khí và làm gi m s suy thoái c a đi n c c. ủ ộ ả ự ả

N p khí: Ngoài th y ngân, đèn đ ạ Các thi Áp su t h i c a khí tr th ắ ầ ng là 0,02-1 psi. ế ị ợ ấ ơ ủ ơ ơ ườ

ng pháp khác đ ng t ỗ ợ c s d ng đ tăng s n l ể

ượ ử ụ ẩ ớ ợ ố ươ ộ ụ

Ngoài h n h p đèn LPHO, ph đèn LP. Trong ng d ng này, m t đèn LP tiêu chu n v i s i c t thép đ ứ cho phép tăng dòng đi n qua đèn. Hi n nay công su t đèn ngày càng đ ừ c s d ng, c gia tăng. ả ượ ượ ử ụ ượ ệ ệ ấ

6.2.1. Đèn đ u vào:

Hình 2.15. Xây d ng m t đèn tia c c tím ự ự ộ

ầ

ạ ở ộ ự ệ ể ạ

ạ ả ệ ự ự

ề

ơ ạ ơ

Khi kh i đ ng đèn, hàng lo t các s ki n sau x y ra đ t o ra m t vòng cung (t c ứ ộ ớ va ch m v i là, t o ra ánh sáng tia c c tím). Đ u tiên, đi n c c phát ra các đi n t ạ ệ ử ầ khí tr , gây ra các khí tr đ ion hóa. Đi u này t o ra m t plasma cho các nguyên t ộ ử ơ ể phép dòng đi n ch y, làm nóng khí. Th y ngân trong đèn đi u hành bay h i trong ệ ủ s hi n di n c a khí tr nóng, và va ch m gi a các pha b c h i th y ngân và các ạ ệ ủ ự ệ ạ ề ố ơ ủ ữ ơ

ng cao trong huy t t ế ươ ượ

ng gây ra các nguyên t c m t trong nhi u tr ng thái kích thích. Khi tr v th y ngân t ở ề ủ

ượ ự ạ th y ngân đ t ử ủ m t tr ng thái ừ ộ ạ t trong các ệ

6.2.2. Đèn đ u ra:

electron năng l đ ề ộ ượ kích thích cho đ t n ấ ướ ng nhà n ngu n năng l c sóng c a quang ph tia c c tím. c) trong kho ng b ượ ồ ạ c, năng l ướ ng đ ượ ả c phát hành (theo s khác bi ủ ướ ự ổ

ầ

ạ ấ ủ

ế ữ ề ơ ả ổ ỏ

ượ ủ ơ ổ

ầ ạ

ấ c s d ng trong hình kh trùng n

Ánh sáng đèn LP và LPHO th i ra là v c b n đ n s c t ả trong ph m vi c c tím và g n t ầ ố ự Nh ng chi c đèn cũng phát ra m t l và 546 nm do cao h n quá trình chuy n đ i electron năng l Đ u ra đèn t ánh sáng tia c c tím, LP và đèn LPHO đ B i vì các thi i 253,7 nm. (Hình 2.15a) ơ ắ ạ ậ i đa quang ph ho t đ ng cao nh t c a vi sinh v t. ạ ộ ng nh ánh sáng t i 185, 313, 365, 405, 436, ạ ộ ượ ng trong th y ngân. ể ụ ộ ạ ẩ ử ụ ướ c. ử i 185 nm. c s n xu t đ gi m công su t t i 185 nm thúc đ y s d ng ozone ozone ăn mòn, đ c h i, và h p th ượ ử ụ ự ế ị lây nhi m đ t b ấ ể ả ượ ả ấ ạ ễ ở

Hình 2.16. Đ u ra c a đèn h i th y ngân LP (a) và MP (b) ơ ủ ủ ầ

ộ ạ ừ ự

c sóng tia c c tím t ủ ự ộ ự

200 đ n 400 nm (Hình do và th y ngân trong đèn t o ra m t s liên ủ trong th y ể ế ạ ệ ử ướ

Đèn MP phát ra m t lo t các b ướ 2.16b). S k t h p c a các electron t ự ế ợ ủ t c r ng trong năng l i 245 nm. Chuy n đi n t ượ ụ ộ ngân gây ra các đi m ph bi n trong quang ph . ổ ng tia c c tím d ự ổ ế ể

ự ể ạ ạ

T t c các lo i đèn tia c c tím cũng phát ra ánh sáng trong ph m vi có th nhìn th y. Ánh sáng nhìn th y có th thúc đ y tăng tr ấ ấ ả ấ ng c a t o. ủ ả ưở ể ẩ

ấ

ầ ụ ổ ấ ớ ộ ấ ụ ụ ố c bi u th t ể ồ ố ị ươ

ệ ố ế ề ứ ộ

ng đ i so v i đ h p th t ượ ườ ể ế ủ ề ặ ể ệ ả

Hình 2.17 cho th y đ u ra trong LP và MP đèn ch ng lên ph h p th DNA. Trong hình 2.17, đ h p th DNA đ i đa trong ượ ộ ấ ươ ph m vi (260 nm), và k t qu đ u ra đèn đ c trình bày trên m t quy mô t ng ả ầ ộ ạ ng đ và s c m nh c a đèn LP và đ i. Tuy nhiên, trong đi u ki n tuy t đ i, c ạ ệ ố ạ t thêm thông tin v đ c đi m ho t t đáng k (xem B ng 2.1 đ bi MP khác bi ể đ ng đèn). ộ

ớ ấ ệ ủ ự ự ụ ầ

Hình 2.17. Đ u ra đèn tia c c tím và quan h c a nó v i h p th tia c c tím c a DNA ủ

ng đi n:

6.2.3. Đèn nh y c m v i ch t l ạ ả

ấ ượ ớ ệ

ế ệ ộ ộ

ng đi n b t th ự ệ ế ụ ụ ệ ệ ấ

ườ ớ ả ừ ứ

ấ Đèn tia c c tím có th b m t h quang c a nó n u có m t bi n đ ng đi n áp, ch t ủ ể ị ấ ồ ổ ng, ho c b gián đo n đi n x y ra. Ví d , s t đi n áp thay đ i l ặ ị ượ ạ h n 10 - 30 % so v i đi n áp đ nh m c dành cho t 0,5-3 chu kỳ (0,01-0,05 giây) có ị ệ ơ th gây ra cho đèn tia c c tím đ làm m t h quang c a nó. ể ự ể ấ ồ ủ

ồ ổ ế ệ ể ấ

Các ngu n ph bi n nh t c a các v n đ v ch t l ấ ủ cho đèn tia c c tím đ m t các vòng cung c a chúng nh sau: ng đi n năng có th gây ra ấ ượ ư ề ề ủ ể ấ ự

H th ng dây đi n b h ng ệ ố ị ỏ ệ

Tai n n không mong mu n (ví d , máy bi n áp b h h ng b i m t tai n n xe h i) ế ị ư ỏ ụ ạ ạ ố ở ơ ộ

Thi t h i liên quan đ n th i ti ệ ạ t ờ ế ế

Liên quan đ n t n th ế ổ ươ ng đ ng v t ậ ộ

C s và thi ơ ở ế ị t b thay đ i ổ

B t đ u ho c d ng thi t b v i nhu c u đi n l n trên các m ch cùng m t lúc ặ ừ ắ ầ ế ị ớ ệ ớ ạ ầ ộ

Chuy n đi n đ máy phát đi n kh n c p ho c thay th ẩ ấ ệ ể ệ ể ặ ế

ầ ườ ạ ộ ể ở ạ ạ

ng đ ủ

ả ứ c u ng, tuy nhiên, th hi n l n kh i đ ng l ủ ườ ể ệ ầ ố

ướ ạ ử ư ờ ự

ượ ử ụ ạ ở ộ ượ ở ộ ở ộ ạ

i cho đèn LPHO và MP đ i tr ng thái ho t đ ng đ y đ trong vòng 15 giây sau ng có th tr l Đèn LP th ề c s d ng nhi u i. Đèn LPHO và MP c a lò ph n ng th khi có đi n tr l ở ạ ệ i nghiêm ế ị n t b h n trong các thi ơ c xem xét trong tr ng n u đi n b gián đo n. Th i gian kh i đ ng cho đèn nên đ ế ọ ở ộ ờ ị ệ t k h th ng kh trùng tia c c tím nh th i gian kh i đ ng có th đóng vi c thi ế ế ệ ố ể ệ ở ộ góp cho các ho t đ ng ngoài đ c đi m k thu t . Các lo i kh i đ ng và kh i đ ng ậ ỹ ạ ộ t trong b ng 2.3. l ả ạ ể ặ c tóm t ắ ượ

i đi n hình cho đèn LPHO và ở ộ ở ộ ạ ạ ể B ng 2.3. Các lo i kh i đ ng và kh i đ ng l ả MP

Kh i đ ng l nh Kh i đ ng m Lo i đèn ạ ở ộ ạ ở ộ ấ

LPHO T ng th i gian 4-7 phút T ng th i gian 2-7 phút ờ ổ ổ ờ

ộ ộ (0-2 phút m lên c ng v i ớ ấ 4-5 phút đ đ công su t) ể ủ ấ (0-2 phút m lên c ng v i ớ ấ 2-5 phút đ đ công su t) ể ủ ấ

MP T ng th i gian: 1-5 phút T ng th i gian 4-10 phút ổ ờ ổ ờ

ộ ộ (2-5 phút m lên c ng v i ớ ấ 2-5 phút đ đ công su t) ể ủ ấ ớ ủ ể ng) (không có m lên hay ấ ngu i đi c ng v i 1-5 ộ phút đ đ y đ năng ầ l ượ

nh h c li ờ ể ưở ượ ệ

ớ ả ấ ự

t đ có th tăng ho c gi m th i gian đ ặ ả c l nh (d ướ ả ế

ệ ộ ướ ạ ệ ạ ắ ầ ớ

t kê trong b ng ả c th o lu n v i các nhà s n xu t tia c c tím. Các nhà s n xu t riêng ấ i 10 đ C) có th d n đ n ch m kh i ở ậ ể ẫ ộ ấ i, các nhà s n xu t c l ả ượ ạ c l nh làm t đ l nh vì n ướ ạ ệ ộ ạ ạ ồ i h t đóng l ế ầ ụ ủ ủ ứ ộ

6.2.4. Đèn b lão hóa:

ng c a nhi Ả ệ ộ ủ 2.3 và c n đ ậ ả ầ ượ t đ n báo cáo r ng nhi l ằ ẻ c li đ ng cho đèn LPHO h n đ t kê trong B ng 2.3. Ng ơ ượ ộ ả đèn MP báo cáo l n kh i đ ng l i ng n h n v i nhi ở ộ ơ tăng t c đ ng ng t c a th y ngân (t c là, ngu i), đó là c n thi ư ộ ố quang.

ị

ả ở ầ ẫ ả

ự ụ ể ị ắ

ự ự ố ề lão hóa trong vi c thi đ u ra gây ra s s t gi m trong Đèn tia c c tím suy gi m khi cũ d n đ n gi m ế ả ẽ phân ph i li u dùng tia c c tím theo th i gian. Đèn lão hóa có th b t c ngh n / ờ y u t t k các thi ế ị ế ố t b tia c c tím. ự ế ế ệ

ng t t/m chu kỳ, năng l ứ ượ ắ

ở c, và truy n nhi t t ệ ừ ề

ệ ậ

ớ ả ố ượ t đ n ệ ộ ướ ư ộ ổ ạ ộ

ử ng sau 8220 gi Lão hóa đèn x y ra v i c hai đèn LP và MP và là ch c năng c a s l ả đi vào ho t đ ng, s l ạ ộ (đèn) th i gian, nhi ờ đèn th ườ các b ướ MP gi m ch t l ả đèn ng gi ủ ố ượ ờ ị ng áp d ng cho m i đ n v ỗ ơ ụ gi m đ u ra c a bóng đèn. T l ủ ỷ ệ ả ầ ở ấ ả t c ng ch m nh đ tu i đèn (Hình 2.19). Vi c gi m đ u ra x y ra t ả ầ ả c sóng trên ph m vi kh trùng nh trong hình 2.18, đó là m t ví d v đèn ụ ề ư ho t đ ng. ạ ộ ấ ượ ờ

ứ ạ

ả

nghiên c u liên t c trong đèn lão hóa t ụ ấ ằ ướ ầ ụ ề

ả ơ ộ ừ c và n ấ ố ớ ướ ớ ớ ộ

ừ ễ ả ấ ộ

K t qu s b t ế c c tím n ướ ự đ ng nh t đ i v i h ồ bóng đèn này t Mackey và c ng s v n đang ti p di n, và b t kỳ k t qu trong t ế ho c các nghiên c u khác c n đ ầ ượ i các c s kh trùng tia ơ ở ử c th i cho th y r ng đèn LPHO và đèn MP lão hóa là không ề ừ ng tr c và đ u ra chi u ngang v i và khác nhau r t nhi u t ủ i đèn khác (Mackey et al. 2005). M t nghiên c u v đèn c a này ự ẫ ứ ấ ứ ề ng lai t ươ ế c đánh giá và xem xét khi có k t qu . ả ế ặ

ủ ự ầ ả

Hình 2.18. Gi m đ u ra c a tia c c tím (a) LPHO và (b) MP Bóng đèn qua th i ờ gian

Hình 2.19. S lão hóa đ i v i m t đèn MP ố ớ ộ ự

ấ ặ ạ ủ ỏ

ạ ự ề ặ ể ấ

ụ ử ụ ủ ề

ớ ể ạ ủ ụ ấ

ự ộ ớ ể ủ ẫ ự ề ặ ủ ở ộ ạ

ộ ổ ề

ủ ụ ộ

ồ ự ạ ộ ạ

bên trong v đèn ự ế ủ trên b m t bên trong ho c bên ngoài c a v đèn và các t p ch t B t kỳ s k t t a ấ kim lo i trong v có th h p th ánh sáng tia c c tím và gây ra lão hóa đèn s m. ớ ỏ ể Trong đèn LP và đèn LPHO s d ng kính tia c c tím-truy n d n, th y ngân có th k t h p v i natri trong th y tinh đ t o ra m t l p ph tia c c tím h p th . Đi n ệ ế ợ phún x trong quá trình kh i đ ng cũng có th ph lên các b m t bên trong c a v ủ ỏ ậ đèn vonfram là đ tu i đèn. Các l p ph vonfram là màu đen, không đ ng đ u, t p ớ ủ trung trong m t vài inch c a đi n c c, và có th h p th ánh sáng tia c c tím (Hình ệ ự 2.20). N u các lo i đèn không đ ậ c làm mát th a đáng trong khi ho t đ ng, v t ượ li u đi n c c trong đèn MP có th bay h i và ng ng t ể ể ấ ỏ ư ế ệ ự ụ ở ệ ơ ỏ

ớ ộ ự ự ớ ả ị

Hình 2.20. Đèn tia c c tím b lão hóa (bên ph i) So v i m t đèn m i tia c c tím (trái).

ấ ả ự ệ

ạ ắ ầ ụ

ể ặ ở

c gi m b ng cách gi m thi u s l ạ ằ ả c khi áp d ng đi n áp b t đ u, đ ệ ộ ả t k ế ế ượ c i, ho c có m t argon cao h n (khí ơ ng đèn ể ố ượ ằ ướ ệ ạ ả ể ượ

6.4. Ch n l u:

Các nhà s n xu t đèn tia c c tím có th làm gi m đi n phún x b ng cách thi ể các lo i đèn mà ti n làm nóng đi n c c tr ệ ự ề đi u khi n b i m t d ng sóng hình sin hi n t ề ộ ạ tr ) n i dung. Đi n phún x có th đ ạ ệ ơ ộ b t đ u quá trình ho t đ ng. ắ ầ ạ ộ

ấ ư

m c đ c n thi ể ề ế ở ứ ộ ầ ệ ấ

c s d ng đ đi u ch nh cung c p đi n đ n ỉ ượ ử ụ ề ự ệ

ấ ư ấ ề ấ ấ ạ

ồ ớ ng s d ng ch n l u t Ch n l u đ ế ể t đ ấ ư ẵ v n hành và đi u hành đèn tia c c tím. Ngu n cung c p đi n và ch n l u có s n ậ trong nhi u c u hình khác nhau và phù h p v i m t lo i bóng đèn duy nh t và ng ứ ợ d ng. Lò ph n ng tia c c tím th ệ ử ử ụ ụ ộ ấ ư ừ ặ ho c ch n l u đi n t ấ ư ả ứ ườ ự

và ch n l u t ệ ử ấ ư ừ ề

ợ ả ứ ấ ư ấ

ế ế ề

ộ ả ế ề

c. Ch n l u t ế ộ ơ

ấ ư ừ ự ộ ả ệ ả ơ ự ư ệ ệ

Ch n l u đi n t c đi m c th . Các nhà s n ả đ u có u và nh ụ ể ể ượ ư xu t lò ph n ng tia c c tím xem xét nh ng l i khi xác đ nh nh ng ữ i th và b t l ự ữ ị ấ ợ ế công ngh đ k t h p vào các thi t k thi ự và d a t b c a h . Ch n l u đi n t ệ ể ế ợ ấ ư ế ị ủ ọ ệ ừ trên b c m đi n có th cung c p đi u ch nh g n nh liên t c c a c ng đ đèn. ệ ấ ể ụ ủ ườ ộ ư ầ ỉ H u h t các ch n l u t d a trên bi n áp, tuy nhiên, ch cho phép đi u ch nh ỉ ấ ư ừ ự ầ ỉ ế ệ d a trên bi n áp ph bi n h n đi n có hi u ng đ đèn t ng b c ổ ế ướ ừ ườ qu h n so v i ch n l u d a trên b c m đi n nh ng kém hi u qu h n so v i ớ ớ ấ ư . ch n l u đi n t ệ ử ả ơ ấ ư

ệ ấ ơ

c h tr b i ch n l u t . Đèn tia c c tím đ th Tuy nhiên, hi u su t cao h n và các tính năng b sung có th làm tăng chi phí ch n ấ ố ng có nhi u đèn cu i l u đi n t ề ư ổ ể ấ ư ừ ườ ượ ỗ ợ ở ệ ử ự

ọ ạ ệ ắ ơ

ớ ấ ư

do các t n s cao h n đ ầ ố ạ ệ ả

ủ ả ệ

t k đi n. M t so sánh công ngh ch n l u đi n t i (t c là, đi n phún x ) và có tu i th ng n h n so v i đèn ch y b ng ằ ố ạ c s d ng b i ch n l u đi n t ấ . Ch n ở ơ ượ ử ụ ệ ử ệ ử ng đi n năng so v i nói chung là nh y c m h n v i v n đ ch t l ớ ớ ấ ấ ượ ề ơ ấ ư ng đi n năng c a c hai lo i ch n l u ; Tuy nhiên, dung sai ch t l ấ ượ ệ ử ạ và đi n t ệ ừ ấ ư ệ ộ

c th hi n trong B ng 2.4. k t thúc t ố ứ ế ch n l u đi n t ấ ư l u đi n t ệ ử ư ch n l u t ấ ư ừ ph thu c vào thi ộ ụ đ ể ệ ượ ế ế ệ ả

B ng 2.4. So sánh các ch n l u t ấ ư ừ ả và ch n l u đi n t ấ ư ệ ử

Ch n l u đi n t Ch n l u t ấ ư ệ ử ấ ư ừ

Ít t n kém ỉ ệ ề ụ ố ả ng (ví d ượ ỉ ỉ ề ụ ệ • Đi u ch nh đi n liên t c và kh năng đi u ch nh gi m m c năng l ụ ứ ả ề 30%) ẫ ệ • Nhi u năng l ề ượ ng hi u qu ệ ả ấ ư ừ ự ự ả ớ

• Đi u ch nh đi n liên t c xu t hi n v i ớ ấ ệ (nh ng đi n d n d a trên ch n l u t ư ấ không ph i v i bi n áp d a trên ch n ế l u t ) ư ừ ng nh và kích th c nh ượ ẹ ướ ỏ • Tr ng l ọ h nơ ả ể ị • Kh năng ch u thêm đ dâng quy n ề l cự ủ ờ • Cho phép th i gian ho t đ ng c a đèn lâu h n và ít đèn t ạ ộ i cu i cùng ơ ố ố ệ ử ấ ả • Cung c p kh năng công ngh (s d ng trong g n 70 năm) ụ ầ

ệ ớ

6.5.

t l n h n cho • Kho ng cách tách bi ả ơ phép gi a các lò ph n ng tia c c tím và ữ ự ả ứ b ng đi u khi n ể ề ả

ng đèn: Ố

nhi c n m trong ng đèn đ giúp gi ở ệ ộ

ố ỡ Ố ượ ằ ỏ

ộ ặ ả ữ ữ ố ố cho đèn ạ ủ ể ề ầ

ố

ủ ố ủ ả

ủ ể ả ị

ấ ộ

Đèn tia c c tím đ ạ ộ t đ ho t đ ng ự ể i u và b o v đèn kh i phá v . ng đèn là nh ng ng th ch anh (silica th y tinh t ả ệ ủ ố ư ệ c m t i m t ho c c hai đ u. Chi u dài ng đ đ đèn và k t n i đi n th ) đ ế ố ở ạ ể ượ ng là 2,5-5,0 cm cho đèn LP và LPHO và 3,5-10,0 liên quan. Đ ng kính ng th ườ ườ cm cho đèn MP. Kho ng cách t bên ngoài c a đèn và bên trong c a ng đèn là ừ kho ng 1 cm. Các v trí c a đèn tia c c tím d c theo chi u dài c a ng có th khác ọ ự nhau, tùy thu c vào c u hình lò ph n ng. ng đèn h p th m t s ánh sáng tia ả ứ Ố ng đ n phân ph i li u dùng b i lò ph n ng. c c tím (Hình 2.21), có th nh h ế ự ủ ố ụ ộ ố ở ề ấ ố ề ả ứ ể ả ưở

ủ ộ ạ ạ ớ ố ọ i g c t a

Hình 2.21. UVT c a th ch anh có nghĩa là 1 mm dày t i m t góc t độ

c đóng kín đ ngăn ch n s ng ng t ố ụ ượ n ụ ướ ặ ự ư

ữ ể ỏ

ầ c ti p xúc v i ánh sáng tia c c tím, ozon, và nhi ị ớ ế ượ ố ự ệ ộ

ầ ế ằ ợ

ớ ộ ủ ấ ứ ể ạ

ậ ệ ệ ặ ấ ố

ề ặ ủ ố ụ ấ

ể ạ ộ nhi ệ ộ ớ ơ ớ ố ở

c sóng th p ozone hình thành tia c c tím. Thoát khí đ c có th đ ạ ộ ự ấ ộ

Các c m đèn ng đèn đ c trong ng và ố ch a các ozone hình thành gi a các v đèn và đèn ng đèn. Thành ph n bên trong ứ ng đèn ph i ch u đ t đ cao. ả ố N u các thành ph n không làm b ng v t li u thích h p, ti p xúc v i ánh sáng tia ậ ệ ế ấ c c tím có th gây ra suy thoái thành ph n và thoát khí đ c c a b t c các t p ch t ầ ự ự có trong ng đèn. Ngoài cung c p nhiên li u v t li u có th t o thành c n tia c c tím h p th trên b m t bên trong c a ng đèn. Thoát khí đ c và hình thành ôzôn là t đ cao và phát ra ánh m i quan tâm l n h n v i đèn MP vì chúng ho t đ ng sáng có b ể ượ c ướ gi m thi u thông qua ch t o thích h p c a ng đèn. ế ạ ể ợ ủ ố ả

ng đèn r t d b gãy. Gãy có th x y ra t ừ ự ấ ễ ị

ộ ưở ắ ạ ướ c, rung đ ng c ng h ộ ộ

ượ ử

ế

ể ả c,áp l c n ự ướ ng. Gãy cũng có th x y ra n u ng đèn không đ ể ả ầ ấ c thi ượ ộ ể ụ ỗ

ự ủ

ượ ưở ế ấ

c ch ng minh là nh h ộ ứ ế ậ

ậ ố

áp l c bên trong và l c c h c bên ự ơ ọ Ố ủ ng, và tác đ ng c a ngoài nh ách t c g t n ư c x lý đúng cách các đ i t ế ố ố ượ ế ế ể ị ượ khi g b b ng tay đ làm s ch. H u h t các ng đèn đ c t k đ ch u đ ỡ ỏ ằ ố ạ áp su t d ng liên t c c a ít nh t 120 pounds m i m t inch vuông đo (psig) ủ ấ ươ (Roberts 2000, Aquafine năm 2001, Dinkloh 2001). Tuy nhiên, áp l c c a âm 1,5 ng x u đ n tính toàn v n c a ng đèn psig đã đ ẹ ả ủ ố c có th xâm (Dinkloh 2001). N u m t đèn ng đèn gãy trong khi v n hành, n ể ướ ố c l nh có th gây ra t nhi nh p vào ng đèn. S khác bi ể ướ ạ ệ ộ ữ ệ ự s phá v các bóng đèn. Phá v đèn không đ c a chu ng do kh năng phát hành ả ỡ ự t đ gi a đèn nóng và n ượ ư ỡ ộ

ủ ủ ố ụ ộ ộ ị ấ ượ ạ ng c a th ch ủ

th y ngân. Các m c đ ch u đ ng c a ng ph thu c vào ch t l ự anh, đ dày và chi u dài ng đèn. ứ ề ộ ố

ả ề ủ ố

s l ng đ ng c a v t li u t ự ọ ề ặ ừ ự ắ

ầ ự

ấ ả ễ

ả ứ ọ ế ể ể ụ ộ ố ả ứ ự ợ

ằ ặ ặ

ử ụ Ố ọ ủ ộ ơ

ủ ạ ơ ọ

ề ấ ợ ộ ự ế ợ ắ ề ặ ố ớ ố ẽ ủ ắ

c g b b ng cách làm s ch. ẩ ng đèn cũng có th gây ra mùi , gi mđ truy n tia c c tím c a ng đèn. Bám b n Ố ộ ể các thành trên b m t bên trong ng đèn phát sinh t ố ủ ậ ệ ừ t đ và do ti p xúc v i ánh sáng tia c c tím. ph n trong đèn ho c ng đèn do nhi ớ ệ ộ ặ ố Các nhà s n xu t lò ph n ng tia c c tím có th ki m soát ô nhi m bên trong ng ố ự ự đèn thông qua các l a ch n v t li u phù h p. Ví d , m t s lò ph n ng tia c c ậ ệ ạ tím s d ng LP ho c LPHO đèn có ng đèn làm b ng Teflon ho c Teflon b c th ch ố anh. ng đèn Teflon có m t UVT th p h n, tuy nhiên, và truy n qua c a chúng ấ ướ c gi m nhanh h n so v i ng đèn th ch anh. L ng đ ng c a các h p ch t trong n ả ệ v nguyên nhân t c ngh n bên ngoài b m t ng đèn. M t s k t h p c a hi u ề t và các quá trình quang gây ra t c ngh n bên ngoài (Derrick và Blatchley ng nhi ẽ ắ ệ ứ 2005). T c ngh n bên ngoài có th đ ể ượ ỡ ỏ ằ ắ ẽ ạ

t cũng có th làm gi m UVT c a ng đèn. B h ng do nhi ả ể ệ ị ỏ ệ

t quang gây thi ạ ệ ạ ị ỏ ệ

ệ ế ạ

ị ỏ ự ư

ng cao kéo dài nh ánh sáng tia c c tím. Kháng l t c a tăng th ch anh. B h ng do nhi ạ ộ ế ạ ự ỏ ệ

t là ủ ố ả t h i cho th ch anh làm tăng tán x ánh sáng và s suy gi m ự t n u ti p xúc v i b c ớ ứ ệ i s h ng do nhi t t trên th ch anh có ạ ị ỏ c b ng cách nung nóng th ch anh kho ng 500°C (GE Quartz ế ủ ằ ượ ạ ả

6.6. H th ng làm s ch:

B h ng do nhi nhi ạ (Polymicro Technologies 2004). Th ch anh b h ng do nhi x năng l ượ ạ tăng lên khi đ tinh khi th đ c đ o ng ả ể ượ 2004b).

ệ ố ạ

ả ả ứ ể

ươ ươ ự ứ ụ ữ ố

ấ ạ ạ ế ế ạ

ng pháp ti p c n khác Các nhà s n xu t lò ph n ng tia c c tím đã phát tri n ph ế ậ ồ ng pháp ti p c n g m nhau đ làm s ch ng đèn tuỳ theo ng d ng. Nh ng ph ậ ế làm s ch ngo i tuy n hóa h c (OCC), làm s ch c khí tr c tuy n (OMC), và ự ph ể ạ ơ ọ ng pháp làm s ch c -hóa h c tr c tuy n (OMCC) . ươ ự ế ạ ơ ọ

ể ướ

ị ạ ả ừ ể c, và x ồ

ả ả ứ ự

ợ ấ

ướ ỏ

ệ ấ ử c làm đ y v i các gi ả ứ ả ớ

ứ ờ ở ạ ượ ấ ắ

ả ộ

c g ườ ả

làm s ch. M t s thi ả c ng ng ho t đ ng, đ ráo n Đ i v i h th ng OCC, lò ph n ng đ ượ ả ứ ạ ộ ố ớ ệ ố i pháp s d ng đ làm s ch ng tay áo đèn g m acid b ng dung d ch làm s ch. Gi ạ ố ử ụ ằ i pháp nhà s n xu t lò ph n ng tia c c tím citric, acid phosphoric, ho c m t gi ấ ộ ặ ả ố / M Vi n Tiêu chu n Qu c cung c p mà là phù h p v i T ch c V sinh Qu c t ỹ ệ ố ế ớ ổ ứ ẩ ng s c kh e) . c u ng - nh h gia (NSF / ANSI) 60 tiêu chu n (ch t x lý n ẩ ưở ả ố ủ Các lò ph n ng đ i pháp làm s ch trong m t th i gian đ ộ ạ ầ i ho t đ hòa tan các ch t t c ngh n ng đèn (kho ng 15 phút), r a s ch, và tr l ạ ẽ ố ể ử ạ ả ử . Ngoài ra, thay vì r a đ ng. Toàn b chu kỳ làm s ch th ng kéo dài kho ng 3 gi ạ ộ ờ ể ượ ỡ lò ph n ng tia c c tím v i m t gi i pháp làm s ch khác, ng đèn có th đ ộ ự Ố ạ ầ t b LPHO tia c c tím s d ng h th ng OCC. T n b và t ử ụ ế ị ỏ ớ ộ ố ả ứ ự ệ ố ự ạ

ừ ấ hàng tháng đ n hàng năm và ph thu c vào ch t ụ ế ộ

ng n s c a OCC có th dao đ ng t ộ ố ủ l ứ ộ ượ ể ướ ụ ể c c th và m c đ và t n su t c a t c ngh n. ầ ấ ủ ắ ẽ

c g n vào đ ng c đi n ho c ắ ạ ượ ử ụ ệ ố ộ

ơ ệ ể

ỉ ả ố

ơ ọ ớ ạ ấ

ạ ể ầ ạ ỏ ệ ố ố ể

ả ấ ắ ố ạ ạ ả ặ

ặ ổ OMC và OMCC h th ng s d ng con ch y đ ồ đĩa piston khí nén. Trong các h th ng OMC, con ch y c khí có th bao g m ệ ố không g bàn ch i thép đai ho c vòng Teflon di chuy n d c theo ng đèn (Hình ặ i pháp làm s ch di 2.22a). Trong các h th ng OMCC, m t ng lót l p đ y v i gi ộ ố ề chuy n d c theo ng đèn (hình 2.22b). con ch y lo i b ch t t c ngh n trên b ẽ ọ m t đèn ng đèn trong khi các gi ự ắ i pháp làm s ch bên trong ng lót làm tan s t c ố ngh n v t li u. ẽ ậ ệ

Hình 2.22. Ví d v (a) C h th ng và Wiper (b) C hoá h th ng ơ ệ ố ệ ố ụ ề ơ

ầ ả ứ ơ

t khi con ch y c khí và c khí hoá đ ế ể ẫ ơ ạ ạ ộ ố

ả ứ t b MP th ệ ố

ặ ng n c làm s ch. Thi ườ ế ị ạ t đ đèn cao h n có th tăng t c t c ngh n theo ch t l ơ ệ ộ ướ ẽ

ấ ượ ả ể ệ ố ầ ố

ượ ử Tháo lò ph n ng là không c n thi c s d ng. Do đó, các lò ph n ng có th v n còn ho t đ ng trong khi ng tay áo đèn ụ ng s d ng h th ng OMC ho c OMCC b i vì đ ử ụ ượ ở c nh t đ nh. nhi ấ ị ố ắ T n s làm s ch cho các h th ng OMC và OMCC kho ng 1-12 chu kỳ m i gi ờ ạ ỗ (Mackey và c ng s al 2004.). ộ ự

6.7. C m bi n tia c c tím: ế

ự ả

ả ự ể ạ ộ ộ

i m t đi m trong lò ph n ng tia c c tím ự ể ộ ả ứ ả ớ

t phân ph i li u dùng tia c c tím. C m bi n đo c ườ ế (Hình 2.23) và đ ượ ử ụ truy nt ia c c tím đ cho bi ế ng đ tia c c tím t c s d ng v i các phép đo t c đ dòng ch y và, có th , đ ố ể ố ề ộ ự ự ề

ng ph n ng v i nh ng thay đ i trong đ u ra đèn do thi ườ ả ứ ữ ầ ớ

ố

ệ t l p đèn đi n, Các đo l ế ậ ổ đèn lão hóa, ng đèn lão hóa, và ng đèn t c ngh n. Tùy thu c vào v trí c m bi n, ế ả ị ắ ủ ướ c m bi n tia c c tím cũng có th đáp ng v i nh ng thay đ i trong UVT c a n c ứ ả ố ể ộ ổ ẽ ữ ự ế ớ

ọ ự

ộ ự ả ộ ế ế ộ ế ố

ồ ộ ộ ầ ộ ở ố

ạ ử ử ể ộ ọ ầ ệ ế ấ ộ

ố ẩ ế ạ

ự ả

ế ả ứ ộ ọ ự ổ ổ

đ c x lý. C m bi n tia c c tím bao g m các thành ph n quang h c, m t b tách ồ ượ ử sóng quang, b khu ch đ i, h p đ ng, và m t k t n i đi n. Các thành ph n quang h c có th bao g m các c a theo dõi, ng ánh sáng, khuy ch tán, đ m ng kính, ọ ố và các b l c. Giám sát c a và ng d n ánh sáng cung c p ánh sáng cho b tách ẫ ng ánh sáng tia c c tím đ t diode sóng quang. Khuy ch tán và kh u đ gi m l ộ ả ự ượ tách sóng quang, do đó làm gi m s xu ng c p c m bi n mà nguyên nhân do ánh ả ấ ố sáng tia c c tím. B l c quang h c thay đ i các ph n ng quang ph sao cho các c m bi n ph n ng ch v i các b c sóng kh ả ử trùng (ví d , 200 - 300 nm). ọ ướ ả ứ ỉ ớ ụ ế

ụ ề ộ ả ự ộ ế ặ

Hình 2.23. Ví d v m t c m bi n tia c c tím khô, đ t trên m t lò ph n ng ả ứ tia c c tímự

c phân lo i là khô ho c ả ế ể ượ ặ ướ ạ ả

ự ộ ử ả

ệ ớ ướ ự ế ế ử

ể ỏ ờ

6.8.

ế ướ nh ng đèn t. C m bi n khô theo C m bi n tia c c tím có th đ ế ự dõi ánh sáng tia c c tím thông qua m t c a theo dõi, trong khi c m bi n tia c c tím c ch y qua các lò ph n ng. Giám sát c a và k t thúc t tr c ti p liên h v i n ướ ự ế ả ứ ả ạ t c a c m bi n t có th b b n theo th i gian và có th đòi h i làm s ch ể ị ẩ ướ ủ ả t ng t ự ư ố ươ

Phân tích UVT:

ố ọ ệ ư

ự

ế ầ ủ

ể ượ ề ấ ẩ

ả ứ ề

ng đèn thay đ i ho c s l ự ng đèn đ t, s n l ạ ử ụ ế ươ ả ứ ặ ố ượ ả ượ ầ ổ

Nh đã nói, UVT là m t tham s quan tr ng trong vi c xác đ nh phân ph i li u ố ề ị ộ ế t n u UVT là m t ph n c a chi n dùng tia c c tím. Phân tích UVT là r t c n thi ầ ủ ộ ế ế ấ ầ c giám sát li u l ề c li u giám sát. N u UVT không ph i là m t ph n c a chi n l ượ ề ế ượ ộ ả ướ c ng n dùng, b phân tích có th đ c cung c p cho m c đích giám sát ch t l ấ ượ ộ ấ ụ tia c cự và giúp ch n đoán các v n đ ho t đ ng. M t s lò ph n ng tia c c tím ộ ố ự ạ ộ ng m i s d ng các phép đo UVT đ tính toán li u dùng tia c c tím trong tím th ể ượ c lò ph n ng, và n u c n thi ế kích ho t đ duy trì phân ph i li u dùng tia c c tím thích h p. ố ề ạ ể ự ợ

ế ộ

ươ ạ ng đ tia c c tím nh ng kho ng cách khác nhau t ộ ự ự ở ạ ộ ằ ữ

ọ

ị ộ ự

ự

ế t trong các ch s c m bi n đ ộ ớ các bóng đèn. S khác bi ướ ữ ế ượ ử ụ ự ệ

ng m i UVT tr c tuy n có s n. M t phân tích tính toán Hai lo i b phân tích th ẵ ừ ộ m t UVT b ng cách đo c ả ườ ng n đèn. Đây là lo i phân tích có s đ hi n th trong hình 2.24. Trong phân tích ơ ồ ể ạ c đi qua m t khoang này, đó là bên ngoài lò ph n ng tia c c tím, m t dòng n ộ ả ứ nh ng kho ng cách khác ch a m t đèn LP v i ba b c m bi n tia c c tím n m ả ằ ở ộ ả ứ nhau t ể c s d ng đ ỉ ố ả ừ tính toán UVT.

Hình 2.24. Ví d v thi t k b phân tích UVT ụ ề ế ế ộ

ạ ổ ế ộ

ủ ử ụ ơ ắ ạ ự ộ ự

6.9. C m bi n nhi

ế ồ ng A254 và tính toán và hi n th UVT. Các lo i khác c a tr c tuy n máy phân tích UVT là m t quang ph k dòng ch y ả thông qua s d ng m t ngu n ánh sáng tia c c tím đ n s c t ụ i 253,7 nm. Các d ng c đo l ụ ườ ể ị

ế ả t đ : ệ ộ

ầ ượ ả ứ ượ ự ổ

ể ấ ư ầ ộ

t. Khi nó đi qua m t lò ph n ng, n ộ ướ ạ ả ứ ụ ệ

ể

- M c n

c chuy n đ i thành ng lò ph n ng tia c c tím mà không đ Các đ u vào năng l ánh sáng (kho ng 60 - 90 ph n trăm, tùy thu c vào đèn và l p ráp ch n l u) là lãng ả ắ t, i d ng nhi phí d ệ c có th h p th nhi ướ ể ấ ộ t đ có th tăng lên khi m t gi ệ ộ ả ứ ữ trong các s ki n sau đây x y ra: cho lò ph n ng kh i s quá nóng. Tuy nhiên, nhi ỏ ự ả ự ệ

- N c ng ng ch y trong lò ph n ng ả

c trong lò ph n ng s t gi m và đèn đ ự ướ ả ứ ụ ả ượ ế c ti p xúc v i không khí. ớ

ả ứ ướ ừ

ả ứ

ế ượ ạ

ả ứ ự ể ượ c trong lò ph n ng. N u nhi ả ứ ẽ ắ ể ả

t đ v n hành cao c a đèn MP, t n nhi c trang b c m bi n nhi ế ị ả t đ trên ph m vi ho t đ ng đ ệ ộ ể ả

ả ệ ư ậ ả ứ ớ

ơ ự ặ ả ứ ớ

6.10. Giám sát li u l

t đ ho t đ ng th p h n đèn. t đ theo dõi nhi ệ ộ t đ Lò ph n ng tia c c tím có th đ ệ ộ ị c đ ngh , n ạ ộ ề ướ t đ gi m thi u kh năng cho đèn tr nên quá nóng. Do nh ng lò ph n ng s t ữ ở t có th khó khăn h n trong các lò nhi ể ủ ệ ộ ậ ph n ng s d ng đèn LP ho c LPHO. Nh v y, lò ph n ng tia c c tím v i đèn ặ ả ứ MP th t đ ; Tuy nhiên, lò ph n ng v i LP ho c LPHO đèn ệ ộ ế ườ có th không ph i vì nhi ể ng có c m bi n nhi ệ ộ ử ụ ả ả ạ ộ ấ ơ

ng lò ph n ng tia c c tím: ề ượ ả ứ ự

c giám sát li u thi ố ề ữ ượ ử ụ ạ ộ ể

ố ề ự

i ho c chi n l ậ c, mô t d ả ướ ể ộ ặ ệ ạ

ạ ộ ợ

c s d ng đ xác Chi n l t l p nh ng thông s ho t đ ng đ ế ượ ế ậ nh n phân ph i li u dùng tia c c tím. H ng d n s d ng này t p trung vào các lò ậ ẫ ử ụ ướ ự i đây. Khác ph n ng tia c c tím mà s d ng m t trong hai chi n l ả ứ ế ượ ử ụ ướ ng c m i phát tri n sau khi h c giám sát li u hi n t chi n l ớ ế ượ ề ế ượ c công b , tuy nhiên, cũng có th phù h p cho các ho t đ ng lò ph n d n này đ ả ượ ể ẫ ố i thi u ng cung c p đáp ng yêu c u quy đ nh t ể ấ ứ ứ ầ ố ị

ự ộ

ự ế ậ c thành l p trong th i gian th ộ ể ượ ậ ờ

ể ặ ng đ tia c c tím đ ườ ự ị

ộ ế ậ ặ ậ ự ề ằ ượ ế ả

ườ ề ệ ng đ tia c c tím đ ể ả ứ ả ứ ộ ị ặ ế

ề ệ ậ

ả ấ ạ ộ ươ ặ ườ

ng pháp ti p c n đi m đ t c c theo dõi riêng. Thay vào đó, các ch s c ng đ ặ 1. C ng đ ti p c n đi m đ t tia c c tím. Cách ti p c n này d a trên m t ho c ể ử nhi u "đi m đ t" cho các c ự nghi m xác nh n đ xác đ nh li u dùng tia c c tím. Trong quá trình ho t đ ng, ạ ộ t c ặ ượ c đo b ng c m bi n tia c c tím ph i đáp ng ho c v ự ườ ả t. Lò ph n ng cũng ph i quá giá tr đ t (s) đ đ m b o cung c p các li u c n thi ề ầ ả c v n hành trong đi u ki n ho t đ ng xác nh n cho l u t c và tình tr ng đèn đ ạ ư ố ậ ượ ng đ tia c c [40 CFR 141,720 (d) (2)]. Trong ph ự ộ ể ế ậ ộ tím, UVT không c n ph i đ ỉ ố ườ ả ượ ầ

ậ

ả ộ ế ặ ơ ng đ đi m đ t tia c c tím đ ặ

ế

ế ượ ự ể ặ ộ ả ứ ằ

b ng các c m bi n chi m thay đ i trong UVT. Chi n l c v n hành có th b ng ể ằ ổ ế ằ ho c là m t đi m đ t đ n (m t c c s d ng cho ể ượ ử ụ ộ ườ ặ ộ ể ng ị ặ ườ t c các t c đ dòng ch y xác nh n) ho c m t đi m đ t bi n (giá tr đ t c t ặ ộ ậ ố ộ ấ ả ươ đ tia c c tím đ ng c xác đ nh b ng cách s d ng m t b ng tra c u ho c ph ặ ử ụ ượ ự ộ trình cho m t lo t các t c đ dòng ch y). ạ ả ị ố ộ ả ộ

ộ ậ ề ươ ươ

ố ự

ở ề ượ ể ượ

ố ể ế ằ ộ

ệ ậ

ề ạ ộ ể ờ

c vào ph ệ ố ươ ự ể ạ ữ ố

ề ề

ng c n thi ầ ế

7.

ng pháp này s d ng m t ph 2. Tính ti p c n li u. Ph ề ng trình giám sát li u ử ụ ế c tính li u dùng tia c c tím d a trên t c đ dòng ch y, c dùng đ ng đ tia ộ ự ể ướ ộ ườ ả c đo trong các ho t đ ng lò ph n ng. Ph c c tím, và UVT, đ ng trình giám sát ả ứ ạ ộ ự ươ c phát tri n b i các nhà s n xu t tia c c tím s d ng ph li u dùng có th đ ng ươ ự ấ ả ề ử ụ c s d ng m t ph ươ ng pháp s ; Tuy nhiên, EPA khuy n cáo r ng h th ng n ướ ử ụ ệ ố trình giám sát li u dùng th c nghi m phát tri n thông qua ki m tra xác nh n. Trong ể ể ự ầ th i gian ho t đ ng lò ph n ng, h th ng đi u khi n lò ph n ng tia c c tím đ u ả ứ ề ả ứ ng trình giám sát li u dùng đ t o ra m t vào nh ng thông s đo đ ộ ề ượ c chia li u dùng tính toán b i li u dùng tính toán. Các nhà đi u hành h th ng n ở ệ ố ề ướ ữ t cho các nh ng Validation Factor và so sánh giá tr k t qu v i li u l ả ớ ề ượ tác nhân gây b nh m c tiêu và c p đ log b t ho t. ạ ị ế ộ ụ ệ ấ ấ

NG CH T L NG N Ấ ƯỢ ƯỚ Ả C VÀ S HÌNH THÀNH S N Ự

ƯỞ Ả PH M PH : Ụ NH H Ẩ

c x lý có th nh h ầ ử ướ ể ượ ế

ể ả ử ấ ả ấ

ụ ử ẩ ủ ử

ụ ầ ậ

c nh h ướ ả ả ế ưở ử ự ấ

ng đ n hi u su t c a ấ ủ Các thành ph n trong n c đ đ ệ ưở ả t c các ch t kh trùng có th hình thành các s n kh trùng tia c c tím. Ngoài ra, t ể ự i đa hóa kh trùng ph m ph , và m c tiêu c a quá trình kh trùng nói chung là t ố ử trong khi vi c ki m soát hình thành s n ph m ph . ph n này th o lu n v các đ c ặ ệ ề ả ẩ ả ng đ n hi u su t kh trùng tia c c tím và các s n tính ch t l ệ ấ ượ ph m ph có th hình thành trong quá trình kh trùng tia c c tím. ự ụ ụ ể ng n ể ử ẩ

nh h ng c a ch t l ng n c trên hi u su t lò ph n ng UV:

7.1.

Ả ưở ấ ượ ủ ướ ả ứ ệ ấ

c th ượ ướ ồ ầ

ệ ử ả ả ệ

ưở c gi ữ ộ ng ngu n, thành ph n c u t o có ấ ạ ượ ng đ n hi u su t c a lò ph n ng tia ả ứ ấ ủ ế ế ế t k i quy t th a đáng thông qua thi ả ế ỏ

t b kh trùng tia c c tím. ng h t, quy trình x lý n UVT, hàm l ạ linh ki n lò ph n ng hôi, và t o nh h ả ứ c c tím. Nh ng tác đ ng này có th đ ể ượ ự phù h p c a thi ự ế ị ử ợ ủ

7.1.1. UVT:

ộ ạ ủ ề ộ

ư ả ứ ả ệ ộ ả

ữ

ự UVT có tác đ ng m nh đ n vi c cung c p li u dùng c a m t lò ph n ng tia c c ế ấ ng đ trong su t lò ph n ng gi m, làm gi m li u dùng tím. Nh UVT gi m, c ề ố ườ ả ể nh ng lò ph n ng cung c p. Lò ph n ng tia c c tím ph bi n có kích th c đ ướ ả ứ ấ ổ ế cung c p li u l t trong đi u ki n UVT đ nh cho ng d ng. ng tia c c tím c n thi ụ ế ấ ả ứ ự ề ả ứ ề ượ ự ứ ệ ầ ị

ồ ự ụ ồ ướ ứ

ấ ữ ơ ơ ạ

ụ

ự ẽ ấ ổ

ụ ấ ự ồ ượ ư ợ

ệ ứ ữ ọ ủ ổ

c. c đi n hình bao g m các hình th c hòa tan và H p th tia c c tím trong ngu n n ể ấ h t c a axit humic và fulvic; ch t h u c th m khác (ví d , phenol); kim lo i (ví ụ ạ ủ d , s t); và anion (ví d , nitrat và sulfit) (Yip và Konasewich 1972, Demers và ụ ắ ổ ồ Renner 1992). H p th tia c c tím s thay đ i theo th i gian do s thay đ i n ng ờ ng m a, h phân t ng và đ c a các h p ch t và hi u ng theo mùa, l ầ ộ ủ destratification (doanh thu), và nh ng thay đ i trong ho t đ ng sinh h c c a vi sinh ạ ộ v t trong ngu n n ậ ồ ướ

7.1.2. Hàm l

ng h t: ượ ạ

ng đ n hi u su t kh trùng ệ ế ượ ấ

ể ả ạ ng h t cũng có th nh h ồ ấ ầ

ạ

ự c và g m các phân t ướ ậ ưở ử ậ ộ ố

ắ ờ

tia c c tím. Các Hàm l ử ưở ạ ử c ngu n r t đa d ng v thành ph n và kích th h t trong n ướ ề ướ ồ ạ c th i, xói l n, vi sinh v t, các h t đ t sét, t o và h t bông. Ngu n h t g m n ả ạ ồ ả ạ ấ ậ ớ ồ ộ mòn, r a trôi, t c đ tăng tr ng c a vi sinh v t, và ch t th i đ ng v t. N ng đ ồ ả ộ ủ ấ h t s thay đ i theo th i gian c mùa và trong ng n h n. S ki n bão, kim ng ch ạ ự ệ ả ổ ạ ẽ ạ h , và mùa xuân dòng ch y là m t s s ki n làm tăng n ng đ c a các h t. ộ ủ ộ ố ự ệ ồ ạ ả ồ

7.1.3. Quy trình x lý n

c đ u ngu n: ử ướ ầ ồ

ả ứ ồ ủ

ưở

ạ ể ệ ủ ơ ể ả ổ ộ ự

ớ ệ ự ử ấ

ử ấ

ể ệ c th ướ ố ộ

ự ậ

ể ượ ữ ủ ạ ỏ ậ ệ ự ạ ỏ ạ ọ

ng ngu n c a các lò ph n ng tia th Các quá trình đ n v và b sung hóa ch t ấ ở ượ ổ ị ng đáng k hi u su t lò ph n ng tia c c tím vì chúng có c c tím có th nh h ự ả ứ ấ ự c. Ngoài ra, khi kh trùng tia c c tím th thay đ i n i dung và h t UVT c a n ử ướ ể đ ả c s d ng k t h p v i các ch t kh trùng khác, kh trùng hi p l c có kh ử ế ợ ượ ử ụ năng có th x y ra (ví d , s k t h p c a ch t kh trùng có th hi u qu h n so ể ả ả ơ ụ ự ế ợ ủ ồ v i thu c kh trùng hành đ ng m t mình). Các quá trình x lý n ng ngu n ử ử ượ ộ ớ c a các lò ph n ng tia c c tím có th đ i đa hóa UVT, qua đó c v n hành đ t ả ứ ủ ể ố ụ ạ t k và chi phí c a nh ng lò ph n ng tia c c tím. Ví d , t o i u hóa vi c thi t ả ứ ế ế ệ ố ư bông, keo t ụ , l ng và lo i b v t li u hòa tan và h t, và l c lo i b h t. H p th ấ ạ ụ ắ than ho t tính cũng làm gi m ch t h u c hòa tan. ấ ữ ơ ạ ả

ấ ể ư

ả ộ ế ủ ấ ữ ơ ự

ộ ấ ộ ấ ụ ự

ạ ể ệ ụ ạ

n ng đ ả ấ ấ ư ệ ở ồ ệ

ộ ộ ồ ự ướ ộ

c s ả ộ ự ạ

ả ứ ượ ệ ạ

t các th ượ ộ ở ế ộ

Thêm vào ch t oxy hóa (nh clo và ozone) có th làm tăng UVT (APHA và c ng s ự al. 1998) do làm gi m ch t h u c t nhiên, làm gi m ch t hòa tan, và k t t a kim ả ượ lo i. M t ví d c a ozone đã có hi u l c trên gi m đ h p th tia c c tím đ c ệ ự ụ ủ th hi n trong hình 2.25. Ozone cũng là m t ch t h p th m nh ánh sáng tia c c ự tím, tuy nhiên, và s làm gi m UVT n u m t t n d ozone hi n di n ộ ẽ ế đáng k trong n c đi qua m t lò ph n ng tia c c tím. Làm ngu i các tác nhân mà ả ứ ể ể ượ ử không h p th ánh sáng tia c c tím (ch ng h n nh natri bisulfit) có th đ ư ấ ẳ ụ ng ngu n còn l i ozone c a các lò ph n ng tia c c tím d ng đ tiêu di ự ủ ồ ể ụ Thiosunfat không đ ấ c khuy n cáo nh là m t tác nhân làm ngu i b i vì nó h p th ánh sáng tia c c tím và có th làm gi m UVT. ự ư ả ụ ể

ụ Ả ng c a ozon hóa trên tia c c tím h p th n u Ozone ự ụ ế ủ ấ

Hình 2.25. Ví d nh h b d p t t Tr c khi kh trùng tia c c tím ị ậ ắ ướ ưở ử ự

ử ư ắ

ả ể

ủ ấ ử

ộ ủ ự ậ

ự ư ằ ộ

ng c a nh ng hóa ch t có trên UVT có th ấ ưở ữ ỉ

các b ở

ả c sóng khác đ ượ ắ ộ ấ

ượ ụ ể ấ ấ

ấ c nh s t III và permanganat cũng h p Ngoài ozone, hóa ch t dùng trong x lý n ướ ấ ệ ố ấ t kê các h s h p th ánh sáng tia c c tím và có th làm gi m UVT. B ng 2.5 li ả ệ ự ụ c ph bi n cùng c sóng 254 nm c a m t s hóa ch t x lý n b th tia c c tím ổ ế ướ ộ ố ở ướ ự ụ i ạ ng tác đ ng" c a mình, đó là s t p trung s gi m UVT t v i "n ng đ ng ẽ ả ưỡ ộ ồ ớ c sóng 254 nm 91-90% (Bolton và c ng s , 2001). L u ý r ng nh ng d li u ữ ệ b ữ ướ ể này ch dành cho 254 nm, và nh h ủ c t o ra b i MP ho c đèn đa s c khác. khác nhau đáng k ặ ượ ạ ướ ể ở ự c đánh giá trong nghiên c u này (Bolton và c ng s , Các hóa ch t sau đây cũng đ ứ c tìm th y không có h p th đáng k : ammonia (NH3), ion amoni 2001). Và đã đ (NH4 +), ion canxi (Ca2 +), ion hydroxit (OH) , ion magiê (Mg2 +), ion mangan (Mn2 +), loài phosphate, và ion sunfat (SO4 2-).

ự ượ ử ụ ấ ớ

ủ ử ổ ể ả ạ

ứ ự ử ấ

ụ ử ấ

Kh trùng tia c c tím th ng đ c s d ng k t h p v i các ch t kh trùng khác, ế ợ ườ ử ể ạ ng tác c a thu c kh trùng có th nh h và s t ng đ n ho t tính t ng th đ t ưở ự ươ ử ố ế c. Nghiên c u cho th y vi c áp d ng ozone tr đ c khi kh trùng tia c c tím có ướ ệ ượ i: ozone làm tăng UVT, trong khi kh trùng tia c c tím cung c p Cryptosporidium l ự ợ b t ho t (Malley và c ng s al 2003, Crozes và c ng s , 2003). Cho dù nh ng tác ộ ấ ữ ự ự ạ ộ

ơ ấ ạ ề ề ử ủ ệ ự

ộ ượ ử ụ ộ ứ

d ng kh trùng tia c c tím và clo t ồ ụ ệ ử ụ ự ự

ặ

ộ ệ ạ

ự ệ ọ ự ự ồ ủ ự ộ

ộ ộ

ự ự ấ ượ ử ả ự ử ế ế ằ ổ

ử ằ ự ử

ế ệ ả ả ấ

đ ng c a nhi u ch t kh trùng hi p l c (t c là, nhi u h n làm b t ho t quan sát ấ ứ ộ ơ ự ế t c s d ng trong s k t h p h n d ki n ấ t ng các ch t th y khi các quá trình đ ừ ổ ự ế ợ ấ kh trùng hành đ ng m t mình) hi n đang đ c tranh lu n. Hai nghiên c u báo cáo ậ ượ ử tác d ng hi p đ ng khi s do, ử ệ monochloramine, ho c chlorine dioxide (Ballester và c ng s , 2003, Lotierzo và c ng s , 2003.), Trong khi lo i khác đã không th c hi n hi p đ ng (Coronell và ộ ADN c ng s , 2003, Oppenheimer và c ng s , 2003 ). S quan tr ng c a trình t ự ộ c a ch t kh trùng cũng là m t ch đ gây tranh cãi. Ballester và c ng s (2003) ự ủ ề ủ c c i ti n kh trùng b ng tia c c tím kh trùng ti p theo là b sung thu đ monochloramine h n b ng chloramination ti p theo kh trùng tia c c tím, trong khi ế ơ chu i các ch t kh trùng không nh h ng đ n hi u qu kh trùng trong nghiên ử ưở ử ỗ c u c a Lotierzo và c ng s (2003). ứ ủ ự ộ

7.1.4. Kh năng làm b n:

ẩ ả

ẩ ể ướ ề ặ

ự ủ ế ủ

ẩ ướ ự ợ ầ ố ả ứ ụ ử ổ ố

ề ầ ả ử ắ

ừ ưở ế ể ề

ệ

ộ ắ ư ệ ộ ồ ả

t c ngh n và, sau đó, t n s l ưở ẽ

t c a ng đèn s ch. Ô nhi m có th x y ra vì nh ng lý do sau đây: c có th làm b n b m t bên ngoài c a đèn và các thành H p ch t có trong n ấ t khác (ví d , c a s theo dõi c a b c m bi n tia c c tím) c a lò ph n ng đèn ủ ộ ả ph n ng tia c c tím. B n trên ng đèn làm gi m h s truy n c a ánh sáng tia ệ ố ủ ả c c tím thông qua ng đèn vào trong n ự đèn tia c c c, do đó làm gi m đ u ra t ả ướ ố ự ng đ n đo c. Ngoài ra, t c ngh n trên các c a theo dõi nh h tím vào trong n ế ẽ ướ ng đ tia c c tím và giám sát li u dùng. T c ngh n ng có th chi m đ n v i c ớ ự ườ ế ộ nh ng t c ngh n / s lão hóa trong vi c thi ự ẽ ữ t đ , n ng đ ion, kh năng làm gi m quá trình c ng (nh CaCO3), đ ki m, nhi ộ ề ứ oxy hóa (ORP), và pH nh h ầ ố ả ế ấ ả c n thi ạ ầ ắ ẽ ố t k c s tia c c tím lão hóa. Đ ự ế ế ơ ở ả ộ t c các t ỷ ệ ắ ữ ể ả ng đ n t ễ ế ủ ố

ợ ấ ệ ộ ả ẩ ả

ợ nhi ụ H p ch t trong đó kh năng hòa tan gi m khi nhi t đ tăng có th thúc đ y [ví d , ể CaCO3, CaSO4, MgCO3, MgSO4, FePO4, FeCO3, Al2 (SO4) 3]. Các h p ch t này ấ t đ cao. làm d đèn MP nhanh h n đèn LP ho c LPHO vì đèn MP ho t đ ng ệ ộ ạ ộ ặ ơ ơ ở

ả ứ ộ ậ ớ ố ệ ộ t đ có th gây ra t c ngh n ng đèn ắ ẽ ố ể

3, Al

Ph n ng quang hóa đ c l p v i ng đèn nhi (Derrick 2005).

ể ế ủ ấ ớ ụ ấ ả

Các h p ch t v i các kh năng hòa tan th p có th k t t a [ví d , Fe (OH) ợ (OH)3].

i trên b m t đèn ng tay áo do tr ng l c và l ng do các va ạ ể ư ạ ự ắ ọ

Các h t có th l u l ố ch m b t n gây ra (Lin và c ng s ,1999). ấ ổ ề ặ ự ộ ạ

c cho ắ ả ứ ể ả ầ ộ ủ ướ

T c ngh n h u c có th x y ra khi m t lò ph n ng left off và đ y đ n các m t kho ng th i gian dài (Toivanen 2000). ẽ ữ ơ ờ ả ộ

Thành ph n c u t o vô c có th oxy hóa và k t t a (Wait và c ng s , 2005) ầ ấ ạ ế ủ ự ể ơ ộ

ộ ẩ

ộ ả ứ ộ ậ ộ

ờ c báo cáo là đ c l p v i th i gian sau m t th i ộ ớ c và đèn ướ ự ho c m t đ n vài ấ ế ể ả ể ẽ

B n đ ng l c h c t c đ đã đ ờ ự ọ ố ượ ng n gian c m ng ng n (Lin và c ng s , 1999). Tùy thu c vào ch t l ấ ượ ắ ộ tia c c tím lo i, t c ngh n đáng k có th x y ra trong gi ặ ờ ạ ắ ự tháng.

ể ứ ử ụ

ả ứ ẩ

ạ ự ạ ữ ả ứ ủ ể ượ ấ ằ ỗ ưở

t qua nh ng nh h ỏ ơ ướ ẽ ắ

ạ ớ ắ ỏ ơ ự

Nghiên c u thí đi m kéo dài 5-12 tháng s d ng lò ph n ng tia c c tím v i các ớ ầ ố đèn LP, LPHO và đèn MP th y r ng các giao th c tiêu chu n làm s ch và t n s ủ con ch y (1-12 làm s ch chu kỳ m i gi ) là đ đ v ng c a ờ ng đèn t c ngh n v i các n c có t ng và canxi m c đ c ng nh h n 140 mg ứ ộ ứ ổ ố m i lít (mg / L) và s t nh h n 0,1 mg / L (Mackey và c ng s , 2001, Mackey và ộ ỗ c ng s , 2004). ự ộ

ộ ắ ẽ

ế ủ ỉ ơ ơ ộ ứ

ở ả ầ ặ ị ả

ưở ở ả

ộ ướ

ầ ủ ộ

l ấ ỷ ệ ễ

ể ớ

ô nhi m có th đ c lo i b ể ượ l ỷ ệ ượ ễ ả

ể ọ

ặ

c trong t T c ngh n vô c là m t quá trình ph c t p, tuy nhiên, và không ph i là ch liên ứ ạ ụ quan đ n n ng đ c ng và s t. Kh năng hòa tan c a các thành ph n vô c ph ồ ả ắ ể thu c vào vi c chúng đang trong m t tr ng thái oxy hóa ho c b gi m sút, có th ộ ạ ệ ộ c (Wait et al. 2005). ORP là m t phép đo ng b i c ORP và pH c a n b nh h ủ ướ ị ả c. C pH c đ oxy hóa ho c làm gi m các thành ph n trong n kh năng c a n ặ ủ ướ ể ả ả ả t đ d đoán tr ng thái quá trình oxy hóa c a m t thành ph n vô và ORP là c n thi ầ ạ ế ể ự ầ c . Nghiên c u cho th y t ô nhi m tăng lên khi ORP tăng (Collins và Malley ứ ơ năm 2005, Ch et al. 2005, Derrick 2005). Trong m t s vùng bi n v i ORP cao, tuy ờ ộ ố ạ ỏ nhiên, t c gi m thi u n u s t và mangan đ ắ ế t t a, và l c (Wait et al. 2005, Derrick năm 2005, thông qua quá trình oxy hóa, s l ự ế ủ Jeffcoat 2005). M c dù ORP có th cung c p thông tin có giá tr , đo l ể ị ể gây khó khăn và có th không th th c hi n đ t c các tr ể ự ể ng nó có th ng h p. ợ ấ ệ ượ ườ ườ ấ ả

ố ả ự ạ

ể ạ ỏ ắ ể ầ

ử ứ ễ ặ

ng và làm s ch n u PWS đ c lo ng i v ô nhi m. ẩ t b làm s ch tiêu chu n Cu i cùng, kh năng ô nhi m là khó d đoán, nh ng thi ư ế ị ễ có th lo i b t c ngh n và có th c n ph i đ c bao g m. Ngoài ra, quy mô thí ồ ả ượ ẽ đi m ho c th nghi m ch ng minh quy mô có th xác đ nh ch đ ô nhi m xu ể ế ộ ị ể h ễ ướ ạ ề ệ ế ượ ạ

7.1.5. S xu t hi n và tăng tr

ự ấ ệ ưở ng t o: ả

ự ệ ượ ử

ồ ủ ể

c phát ra t ượ ng c a t o ph ủ ả c truy n qua n ề ướ ượ

c đang đ ả ự ự ướ ưỡ ử ướ ủ ự

t ra ngoài lò ph n ng. ệ c x lý có th gi m UVT và can thi p S hi n di n c a t o trong n ệ ủ ả ể ả ướ ng ngu n hay th vào quá trình kh trùng tia c c tím. T o cũng có th phát tri n ồ ể ở ượ ể ự ử c quan sát th y trong các nghiên h ngu n c a các lò ph n ng tia c c tím, đã đ ấ ượ ả ứ ạ ừ c u thí đi m MP (Mackey và c ng s , 2004). Ánh sáng nhìn th y đ ộ ấ ứ ụ c sóng kh trùng. Tăng tr c xa h n b đèn đ ưở ơ c, th y l c (t c là, không gian ng trong n thu c vào n ng đ các ch t dinh d ộ ứ ấ ộ ch t), và l ả ứ ề ế ồ ng ánh sáng nhìn th y truy n qua v ượ ượ ấ

7.2. Gi m thi u clo thông qua lò ph n ng tia c c tím:

ả ứ ự ể ả

ụ ượ

ư ự do clo d đ ệ c có clo d t ự

ự ủ ồ ấ

ng đ ả ậ ổ

ệ ả

ự ự ể ặ

ư ơ ấ ượ ụ ề ả ướ ưở ự ủ ộ

c th hi n trong hình 2.26. do đ do ho c t ng s , c áp d ng cho các n ố Khi kh trùng tia c c tím đ ử ặ ổ ướ ậ m t s gi m c a t n d có th x y ra. Vi c gi m t thu n l c t ư ượ ỷ ệ ả ể ả ư ộ ố ả v i li u cung c p và đ c l p v i t c đ dòng ch y (Brodkorb và Richards 2004). ả ộ ớ ố ộ ậ ớ ề c cung c p thu n v i li u l Vi c gi m t ng t n d clo cũng t ấ l ề ượ ớ ỷ ệ ư ồ ệ ượ ồ (Wilczak và Lai, 2006). Vi c gi m clo d h n n a ph thu c vào lo i clo, ngu n ạ ữ ộ ụ c (Örmeci và c ng s , 2005, ng n ánh sáng tia c c tím, và các đ c đi m ch t l ộ Venkatesan và c ng s , 2003). M t ví d v nh h ư ng c a tia c c tím trên clo d ự t ự ộ ể ệ ượ

ng c a kh trùng tia c c tím lên t n th t clorine t ụ Ả ưở ủ ử ự ổ ấ ự

7.3.

Hình 2.26. Ví d nh h do dư

kh trùng tia c c tím: S n ph m ph t ẩ ụ ừ ử ự ả

ộ ộ ụ ữ ắ ơ

c x lý (Malley et al. 1996). Các s n ph m ph t c đ ẩ ả

pH, đ đ c, đ hòa tan carbon h u c , UVT, màu s c, nitrat, nitrit, bromide, s t, ắ ụ ừ ử kh mangan ho c c a n ặ ủ ướ ượ ử trùng tia c c tím, tuy nhiên, có th phát sinh m t cách tr c ti p thông qua ph n ng ả ứ ể ự ả ứ quang hóa ho c gián ti p thông qua các ph n ng v i các s n ph m c a ph n ng ự ế ả ộ ả ứ ủ ế ẩ ặ ớ

ạ ụ ả ứ ấ ấ

ạ ể ạ ả ứ ỉ ả ế ạ

ộ ộ ủ ẫ ụ ớ ả ứ

ồ ự ả ề ộ ấ ụ ề ẩ

ồ ứ ề ủ ộ ử ự

ự ự ử ể ằ

ủ ấ ữ ơ ế ề ự

ề ế ầ ủ ủ ợ ấ ộ ọ

quang hóa. Ph n ng quang hóa ch x y ra khi lo i hóa ch t h p th ánh sáng tia ế c c tím và tr ng thái kích thích d n đ n ph n ng đ t o thành m t lo i m i. K t ự qu là n ng đ c a lo i m i ph thu c vào n ng đ c a các ch t ph n ng và ộ ủ ạ ớ ủ c u ng, nghiên c u v các s n ph m ph ti m năng c a li u tia c c tím. Trong n ả ướ ố tia c c tím kh trùng đã t p trung vào tác đ ng c a ánh sáng tia c c tím trên s hình ự ậ thành c a DBPs halogen sau khi kh trùng b ng clo ti p theo, s chuy n đ i c a ổ ủ ủ các ch t h u c phân h y các thành ph n thêm và v s hình thành ti m năng c a DBPs khác (ví d , các h p ch t phân h y sinh h c, nitrite, gây đ t bi n, và các s n ả ụ ph m ph khác). ụ ẩ

7.3.1. Trihalomethanes, axit haloacetic, và T ng Halogenua h u c : ữ ơ

ổ

ạ

ng ít h n 400 mJ/cm ớ ề ượ ự ơ

ế ự ị ệ ặ

ử ộ ộ

7.3.2. Phân h y sinh h c các h p ch t:

Trihalomethanes (THMs) và các axit haloacetic (Haas) là hai lo i DBPs halogen mà 2 đã EPA hi n đang quy đ nh. Ánh sáng tia c c tím v i li u l ệ c phát hi n tác đ ng đ n s hình thành THMs ho c Haas khi kh trùng không đ ộ ượ b ng clo sau đó (Malley et al.1996, Kashinkunti và c ng s ,2003, Zheng và c ng s , ự ự ằ 1999, Liu và c ng s , 2002 , Venkatesan và c ng s , 2003). ự ự ộ ộ

ủ ọ ợ ấ

ủ ứ ộ ố

ụ ơ

2), tuy nhiên, không có bi n đ ng l n đ

ấ ộ ế 2 đ n ể ướ ộ ườ ự

c u ng (<140 mJ/cm ướ

ự ự

ng cacbon h u c đ ng hóa (AOC) c a n ử ữ ơ ồ ộ ể ượ ớ ượ ố ủ ướ

ệ ề ự

7.3.3. Nitrit:

m c đ th p c a DBPs không quy M t s nghiên c u đã cho th y hình thành ộ ấ ở ứ ớ đ nh (ví d , andehit) nh là m t k t qu c a vi c áp d ng ánh sáng tia c c tím v i ự ụ ệ ả ủ ị ư c th i và ngu n n c u ng nguyên li u (Liu và li u l n h n 400 mJ/cm ệ ồ ố ướ ả ề ớ ng đ kh trùng tia li u thông th c ng s ,2002, Venkatesan và c ng s , 2003). ể ử Ở ề ự ộ ượ c c c tím trong n ộ ế ố ự quan sát (Kashinkunti và c ng s , 2003). Kh trùng tia c c tím đã không đ c phát ớ c u ng v i hi n làm tăng đáng k l 2 (Kruithof và van der Leer năm 1990, li u tia c c tím khác nhau, 18-250 mJ/cm Akhlaq và c ng s ,1990, Malley và c ng s , 1996) . ự ự ộ ộ

ể ể ớ ổ ủ b ở ướ

ự ộ

l ừ ể ậ ổ

ả ộ ấ ầ ề ọ

S chuy n đ i c a Nitrat thành Nitri là có th v i MP đèn phát ra c sóng ự i 225 nm [von Sonntag và Schuchmann (1992), Mack và Bolton (1999), IJpelaar d ướ và c ng s (2003), Peldszus và c ng s (2004)]. Sharpless và Linden (2001) báo cáo ự ộ ệ chuy n đ i Nitrate thành Nitrite t kho ng 1 ph n trăm. Vì v y, vi c m t t ộ ỷ ệ chuy n đ i Nitrate thành Nitrite là không ph i là m t v n đ quan tr ng cho PWSs ổ ả ể theo quy đ nh hi n hành. ị ệ

CH ƯƠ Ử NG 3: NG D NG LH TRÙNG TIA C C TÍM TRONG X LÝ Ử Ự Ứ Ụ N CƯỚ

C TH I GOLD BAR EDMONTON, Ử ƯỚ Ả Ở

1. NHÀ MÁY X LÝ N ALBERTA, CANADA:

c th i (GBWTP) ở ả ử ầ

ng n ẩ ượ ả ệ ở

thi c yêu c u s i trí ủ c cho vi c gi ể ế ế

ươ ệ ỗ ộ

c ti n hành đ xem xét l ạ ệ ố ứ ể ự

ử Alberta. t k dòng ch y trung bình và cao đi m c a nhà máy ứ ng ng là 82 và 110 tri u gallon m i ngày (MGD). M t nghiên c u ng ả ủ ườ ệ ệ c xác đ nh là h th ng kh trùng hi u ử ệ ố i h th ng kh trùng tia c c tím, hi u qu c a c ị ử ượ

Edmonton, Alberta, đã đ Nhà máy x lý n ướ d ng kh trùng đ đáp ng tiêu chu n ch t l ướ ấ ượ ứ ể ử ụ Trong th i gian đó, t l ả ỷ ệ ờ x lý này t ử đ ượ ế đ đèn, và chi phí. Kh trùng tia c c tím đ ộ ử c m c yêu c u x lý. qu nh t đ đ t đ ả ự ầ ử ấ ể ạ ượ ứ

ữ ệ ố ớ

ẩ ợ ộ ấ ả ư ử ự ả ạ

ạ ơ ế ơ

ề ề ẩ ưỡ ẽ ạ ượ

ằ ườ ả ệ ố ụ ạ ạ ề ấ

ự ự ế

ng. ệ ệ Đèn b n là m t v n đ ti m n gi a các h th ng tia c c tím, nh ng v i vi c v ng, s không làm gián đo n kh năng kh trùng c a h sinh h p lý và b o d ệ ủ i GBWTP đã thành công b ng c ch c khí lau đi kèm theo th ng. Làm s ch đèn t ố ng xuyên s d ng m t h th ng ộ ệ ố t ng c m đèn. Đèn đ c làm s ch m t cách th ử ụ ộ ừ ườ ng làm s ch trong kênh. Các v n đ an toàn cho c h th ng áp su t th p và c ấ ấ đ cao tia c c tím liên quan đ n ti p xúc v i b c x tia c c tím và các m i nguy ộ ố hi m đi n là th p trong đi u ki n ho t đ ng bình th ề ể ớ ứ ạ ườ ế ệ ạ ộ ệ ấ

ng đ ệ ừ ầ ượ ườ

ể ế ạ ộ ẩ

ng đ ườ ủ

ng đ cao đã đ ự

h n so v i các h th ng áp su t th p thông th ộ c th c hi n khi ho t đ ng đèn c ệ c xem xét c n th n b i GBWTP ậ ở ượ ộ t ki m c a vi c s d ng h th ng tia c c tím c ệ ố ự ấ c tìm th y ượ ộ ườ ng trong c v n và chi ả ố ườ ệ ố ấ ấ

Tuy nhiên, bi n pháp phòng ng a c n đ ự cao đ tránh ti p xúc quá m c. Nguy c không đ ơ ứ và so v i ti m năng ti ệ ệ ử ụ ế ớ ề cao. T i GBWTP, m t h th ng áp l c trung bình c ộ ệ ố ạ là kinh t ớ ế ơ phí vòng đ i.ờ

Ắ

2. NHÀ MÁY X LÝ PHÍA TÂY B C BERGEN COUNTY UTILITY WALDWICK, WISCONSIN, NEW Ở

Ử AUTHORITYWASTEWATER JERSEY:

ướ ạ

ộ ể ử ấ ữ ơ ữ ế ả

ng h p v i (NBCUA) Nhà máy x lý n ớ ợ ườ c th i Tây B c Bergen n m ắ ử ả

ổ ừ ể ể

ư ử ệ ệ

ế ớ c đ a v khi "không còn" quy đ nh đ ả n ừ ướ ướ ử ồ ượ ượ ư ề ị

c th i đã tăng m nh trong nh ng năm Vi c s d ng các tia c c tím đ x lý n ự ệ ử ụ ậ c th i vào ngu n ti p nh n. g n đây do tác đ ng c a các ch t h u c clo t ồ ủ ầ ằ ở Đó là tr clo Waldwick, New Jersey. Năm 1989, các nhà máy x lý đã có đ chuy n đ i t ổ đ n m t công ngh thay th v i vi c không còn t n d sau khi x lý. S thay đ i ự ộ ế c áp đ t b i B B o v môi này đã đ ộ ả ệ ộ ố tr ộ ọ ng New Jersey v i vi c thông qua Lu t Phòng ch ng Th m h a đ c. M t s ậ ặ ở ả ườ ệ ớ ố

ộ ạ ầ ữ

ọ ộ ủ ữ ế ệ ự ố ẫ

ệ

ả ử ố ớ ế ử ụ ể ằ

ề ể ế ụ ị ử ả ớ

ệ ố ử ự ả

ầ ộ

ự ủ ở ộ NBCUA đã có th ở

t h n so v i clo k t ớ ể ừ

y u t , ch ng h n nh an toàn công c ng và nh ng phát hi n g n đây và nh ng lo ế ố ư ẳ ng c a phát th i hoá h c và s c tràn, đã d n đ n yêu ng i v tác đ ng môi tr ườ ả ạ ề c u gi y phép nghiêm ng t h n đ i v i clo. Ngoài ra, có các đi u ki n khác mà các ặ ơ ấ ầ nhà máy x lý ph i đáp ng n u s d ng kh trùng b ng clo đ ti p t c. Đ tránh ứ chi phí leo thang có th đ c phát sinh và ph i tuân th các quy đ nh m i, các nhà ể ượ ủ c th i chuy n sang x lí b ng tia c c tím. H th ng tia c c tím đã máy x lý n ể ằ ướ ử c cài đ t trong các b clo hi n có, cùng v i m t ph n m r ng c a tòa nhà đ ớ ể ặ ượ ệ ể t x u. H th ng tia c c tím hi n có đ d dàng trong th i ti ệ ố ể ễ ự ờ ế ấ ệ đáp ng m c đ khi ứ ộ Feacal Coliform (200 trên m i 100 ml) t ố ơ ỗ cài đ t c a nó vào tháng 8 năm 1989. ứ ặ ủ

CH ƯƠ NG 4: K T LU N Ế Ậ

ộ ử ử

c th i. Quá trình kh trùng đem l ả ệ ấ

ng n ạ ấ c c p cho sinh ho t, c p i hi u qu cao trong ả ướ c ấ ượ ệ ả

Kh trùng là m t khâu quan trong trong qui trình x lí n cho s n xu t, ho c x lí n ử ặ ử ướ vi c kh , gi m thi u vi sinh v t có h i trong n ướ ể ả trong m i lĩnh v c mà khó có th tìm đ ướ ấ ạ c, đ m b o ch t l ả c qui trình nào thay th . ế ả ậ ể ạ ượ ử ọ ự

ạ ủ ự ạ ạ ề ự ự ợ

ử i nhi u s l a ch n thích h p cho qui ọ ng pháp kh trùng thích ử ự ươ ọ

i ích không nh cho các nhà máy n ụ ấ i hi u qu l c. S đa d ng c a các lo i kh trùng mang l ử mô, công su t, m c đích, chi phí kh trùng. L a ch n ph h p đem l ợ ả ợ ệ ạ ỏ ướ

ạ ử ữ ạ ằ ộ

i ạ ằ r t cao so v i kh trùng b ng ử ệ ớ

ế ấ ng pháp đun sôi. Bên c nh đó, kh trùng b ng tia c c tím là m t trong nh ng lo i kh trùng đem l hi u qu ch t l ả Ozon, hi u qu g p 20000 l n so v i ph ệ ự ng cũng nh hi u qu kinh t ư ệ ớ ử ấ ượ ả ấ ả ươ ầ

ằ ệ ử ụ ự

i hi u qu kh trùng đáng k , ch t l ề ng n t b l ế ị ợ ụ c ngày càng đ ứ ạ ả ấ ượ ể ệ ạ ặ i d ng đ c ượ c

B ng vi c s d ng b c x tia c c tím, ngày càng có nhi u thi tính này đem l ướ ử nâng cao đáp ng nhu c u s d ng. ầ ử ụ ứ

ng pháp kh trùng tia c c tím này l i và b t l ươ ử ự ạ i có m t s thu n l ộ ố ậ ợ ấ ợ i

• Thu n l

Tuy nhiên ph nh sau: ư

i: ậ ợ

ả ể ự ự ả ỏ

ặ ụ ụ ố ờ

ả ế ể ng h p không có m t mùi hóa ch t, h ộ ườ ữ ậ ng v trong n ươ ự

Nói chung, tia c c tím r t đ n gi n đ cài đ t và đòi h i ít s giám sát, b o trì, ấ ơ i thi u, v n hành và chi phí ho c không gian. C i ti n an toàn, th i gian ph c v t ặ ướ b o trì th p, và tr c ị ấ ợ ấ ả không thay đ i là nh ng y u t chính trong vi c l a ch n công ngh tia c c tím ệ ự ế ố ệ ọ ch không ph i là công ngh kh trùng truy n th ng. ố ệ ử ổ ả ứ ề

ỡ ặ ự ự

ộ

ng đ 90-140 MWS / cm ễ ng đ 80-120 MWS / cm ỉ ớ ầ ộ

ữ ơ ả ồ ể ể ủ m t c ở ộ ườ ấ ầ ụ ấ ữ ư ộ ự ệ ậ

X lý tia c c tím phá v ho c lo i b m t s ch t gây ô nhi m h u c . tia c c tím ạ ỏ ộ ố ấ ử 2, và gi m 4-log c a gi m 1-log c a Giardia lamblia ủ c ở ườ ả 2. Ch m i g n đây có c ng đ ng khoa h c ọ virus ộ b t đ u ch p nh n tia c c tím nh m t công c r t h u hi u đ ki m soát ắ Cryptosporidium.

ụ ử ử ự ả ạ ẩ

ng cacbon h u c đ ng hóa (AOC). Ánh sáng tia c c tím kh trùng không t o b t kỳ s n ph m ph kh trùng đáng k , ể cũng không gây ra b t kỳ gia tăng đáng k l ấ ấ ể ượ ữ ơ ồ

ứ ậ ằ ự ệ ả ố

Nghiên c u đã xác nh n r ng hi u qu tia c c tím là t nhi ớ ng đ i nh y c m v i ạ ứ t đ và đ pH khác nhau. Ngoài ra, các nhà nghiên c u phát hi n ra r ng ng ươ ứ ả ằ ệ ộ ệ ộ

ự ể ể ế ặ ổ

d ng tia c c tím không chuy n đ i nitrat đ n nitrit, ho c bromide đ bromines ụ ho c bromates. ặ

ầ ứ ử ướ ượ ự

ử ố ẩ

c u ng đ ố ệ ố ư ệ ố ộ ẳ ỉ ẫ ử ầ

c x lý tia c c tím c Nghiên c u th nghi m g n đây cho th y n ứ ấ ệ ề ch vi khu n phát tri n và nhân r ng trong h th ng phân ph i; Tuy nhiên, đi u ế ể ki n trong h th ng phân ph i, ch ng h n nh rò r , v n còn yêu c u kh trùng ạ ệ còn l i b sung (ví d , clo t ố do) ạ ổ ụ ự

i th c a vi c s d ng tia c c tím, ch không ph i là hóa ch t kh trùng, ệ ử ụ ế ủ ử ự ứ ấ ả

Nh ng l ợ ữ bao g m:ồ

Đã không bi ế ế t đ n các s n ph m ph đ c h i, không đ c h i đáng k ; ể ụ ộ ạ ộ ạ ẩ ả

Không có nguy c dùng thu c quá li u; ề ố ơ

Lo i b m t s ch t gây ô nhi m h u c ; ữ ơ ạ ỏ ộ ố ấ ễ

Không có h p ch t d bay h i h u c (VOC) phát th i ho c khí th i đ c h i; ơ ữ ơ ả ộ ạ ấ ễ ặ ả ợ

Không có mùi t i ch và không có mùi trong s n ph m n c cu i cùng; ạ ẩ ả ỗ ướ ố

Yêu c u r t ít th i gian ti p xúc (giây so v i phút cho hóa ch t kh trùng); ầ ấ ử ế ấ ờ ớ

Không yêu c u l u tr các ch t đ c h i; ấ ộ ạ ầ ư ữ

Yêu c u không gian t i thi u cho các thi t b và phòng liên l c; ầ ố ể ế ị ạ

ả c vì m t s ch t gây ô nhi m h u c và vi sinh v t gây ễ ữ ơ ộ ố ấ ậ

C i thi n mùi v c a n ị ủ ướ khó ch u b phá h y ủ ị ệ ị

Không nh h ng đ n ch t khoáng trong n ả ưở ế ấ c ướ

ng ngo i tr x lý các lo i đèn đ ố ớ ộ ườ ạ ừ ử ạ ượ c

• B t l

t b l c h u. Có ít ho c không có tác đ ng đ i v i môi tr ặ s d ng ho c thi ế ị ạ ậ ử ụ ặ

i: ấ ợ

ng n ậ ư

ệ ướ ớ ọ ả

ng c l n có nh h ưở ả ồ c bao g m ướ c bao g m hóa ch t nitrit, ạ ộ ổ ặ ấ ồ

ch t l Vi sinh v t và hóa ch t đ c tr ng là hai y u t ế ố ấ ượ ấ ặ đ n hi u qu ho t đ ng đ n v tia c c tím. Đ c đi m sinh h c các n ể ế ặ ự ị ơ lo i, ngu n g c, tu i tác, và m t đ . Đ c tính c a n ủ ướ ậ ộ ạ sulfite, s t, đ c ng và ch t c đ h u c th m. ấ ứ ộ ữ ơ ơ ố ộ ứ ồ ắ

c v i m c đ cao c a ch t r n l ự ứ ộ ướ ủ ớ

ậ ệ ể ặ

ợ ấ ữ ơ ả ộ ụ ớ ứ ạ ộ ụ ữ ử ấ

ấ ắ ơ B c x tia c c tím là không thích h p cho n ứ ạ ả l ng, đ đ c, màu s c, ho c ch t h u c hòa tan. Nh ng v t li u này có th ph n ử ng v i b c x tia c c tím, và làm gi m hi u su t kh trùng. Đ đ c gây khó khăn ứ ệ cho phóng x xâm nh p vào n ắ ự ậ c ướ ạ

Nh c đi m c a tia c c tím kh trùng bao g m: ượ ủ ự ử ể ồ

Không kh trùng t n d ; ồ ư ử

i trên nh th nào Không có c s d li u k thu t t n t ơ ở ữ ệ ỹ ậ ồ ạ ư ế

H th ng tia c c tím th c hi n cho n ng ệ ố ự ự ệ ướ c khác nhau đi u ki n ch t l ề ấ ượ ệ

ạ ệ ố ủ ử

ệ ử ụ ể ệ ạ ộ

ự

ấ ự ậ ồ ộ

ạ ả ử ậ ấ

ậ H th ng cũng nên xem xét s d ng các lo i khác nhau c a th nghi m vi sinh v t. ng ki m tra t ng coliform đ đánh giá ho t đ ng vi sinh Các phòng thí nghi m th ườ ể ổ ự ạ c u ng, nh ng coliform r t nh y c m v i tia tia c c tím. Do s nh y v t trong n ướ ố ớ ư ậ c thành nên bao g m m t bài c m này, ki m tra vi sinh v t cho tia c c tím x lý n ướ ể ả ki m tra d L ử ộ ể ị ượ ể trùng t t h n so v i tr c khu n nh y c m v i tia c c tím. t Plate (HPC). HPC vi sinh v t có th cung c p m t đánh giá kh ớ ự ạ ả ố ơ ự ẩ ớ

Ệ Ả

TÀI LI U THAM KH O [1] New York state energy research and development authority vincent a. deiorio, esq., chairman peter r. smith, president Final Report 04 -07, December 2004, “ Evaluation Of Ultraviolet (Uv) Radiation Disinfection Technologies For Wastewater Treatment Plant Effluent’’ [2] A national drinking water clearinghouse fact sheet, “Tech Brief-Ultraviolet Disinfection” [3] “Water Treatment: Disinfection Processes Current Technology Vs.Alternatives” [4] “Ultraviolet disinfection guidance manual for the final long term 2 enhanced surface” [5] Project funded by the U.S. Environmental Protection Agency under Assistance Agreement No. CX824652e water treatment rule, “Ultraviolet Disinfection”