合理选择高效环保的注水消毒技术对于深海油田的有效开发和稳定运行具有非常重要的意义。紫外LED作为新型紫外光源,满足在深海环境应用的各项条件,在深海油田注水消毒领域拥有良好的应用前景。目前关于紫外LED应用于深海油田注水消毒的研究尚未见报道。紫外LED的综合消毒效果与紫外线波长、紫外LED光电转换效率、细菌种类等因素密切相关。本文基于静态反应装置,分别考察了平均紫外强度相同和LED驱动电流相同两种工况下255 nm、280 nm、350 nm紫外LED单独使用及联合使用时对油田注水中常见的腐生菌、铁细菌和硫酸盐还原菌的灭活效果,并检测了三种波长紫外线对细胞结构的破坏程度,提出基于单位灭活率能耗的紫外LED最佳消毒波长选择策略。研究结果表明,尽管255 nm紫外线对腐生菌、铁细菌和硫酸盐还原菌灭活速率常数最大,280 nm紫外LED的单位灭活率能耗最低,且能对细胞造成不可逆伤害;此外,255 nm、280 nm与350 nm紫外LED联合使用时并无协同消毒效果。本文对不同水质条件下各波长紫外LED的消毒效果也进行了研究。使用正交实验综合考察了紫外线波长、照射时间、浊度、色度和细菌初始浓度等因素对紫外LED灭活腐生菌、铁细菌和硫酸盐还原菌的影响程度,并分别考察了各水质因素对紫外线透射率及紫外LED灭活异养菌效果的影响。结果表明,除铁离子浓度外,其他因素均对消毒效果影响显著。颗粒物和铁离子等水质因素主要通过改变紫外线透射率对消毒效果产生影响,当紫外线透射率高于80%时对消毒效果的影响不大;细菌负荷则主要通过影响紫外线利用率影响消毒效果。本文还考察了各波长紫外LED灭活后各细菌的复活情况,并基于酶敏感位点检测试验从分子层面考察细菌DNA上嘧啶二聚体的生成及修复情况。结果表明,紫外线剂量与细菌复活过程中能达到的最大存活率和最大复活速率负相关,与DNA上的嘧啶二聚体数量正相关。UVC LED能耗相近时,280 nm紫外LED更能够抑制细菌的复活与嘧啶二聚体修复;UVC LED与UVA LED联合使用也可以进一步抑制细菌复活与嘧啶二聚体的修复。铁细菌的DNA比腐生菌更能抵抗紫外线伤害。