紫外线杀菌灯在水处置中运用

紫外线杀菌灯在水处置中的运用

--一、应用中的一样常识

一、 应用领域的分类

----紫外线杀菌灯在水处置领域有普遍的用途。

----水处置（water treatment）从处置对象分，它包括废水处置、城市供水处置、饮用水处置、纯净水处置、养殖场水处置；从原理上分，有消毒、杀菌、光分解降解及其它光化反映；从利用紫外线杀菌灯的方式来分，有直接把灯放入水中，称为浸没式；紫外线灯放入套管里利用，称为过流式。（目前要紧采纳的是过流式的方式。）

----紫外线杀菌灯在水处置要紧应用它的杀菌功能，比如过流式的设备工作原理是如此的：经水泵产生压力的必然流速的水流流过能透紫外的石英套管外围，紫外线灯产生的254nm紫外线对水进行消毒、杀菌。其特点是水流流速专门快，一样在石英外衣流过的时刻为不超过1秒，因此要求杀菌灯的紫外线强度是很高的，一样要求在表面强度超过30000uw/cm2。要产生如此高的紫外线强度，需选用高强度大功率的紫外线杀菌灯。若是仍然想通过延长时刻来提高消毒成效，那么一样选用较长的灯，做较长的设备，或在不锈钢外壁上处置成涡流旋转式结构，来延长水流过的时刻。

----关于高级产品，过流式消毒方式不仅要配较复杂的结构；还有复杂的操纵系统，如紫外线强度监测系统，水温监测系统，消毒时刻积存，紫外线灯监控、故障报警、自动声光报警等系统。另外，过流式设备对环境与处置对象也有要求，如水的温度、水的透明度对消毒成效有专门大的阻碍。紫外线杀菌灯工作时表面最正确温度为40℃，温度太高或

太低都会阻碍紫外线输出成效；水的透明度越差，紫外线越易被吸收，利用率就越低。

----与过流式相较，浸没式结构简单。紫外线杀菌灯直接放在水中，这种方式可用于流动的动态水，也可用于静态水。这种处置方式要注意灯管有可能由于意外情形发生破裂；长时刻处置，灯管表面会被水中藻类等污染物覆盖，将严峻阻碍紫外线透出。对不同对象的水体进行消毒，要紧要了解水质变更情形和水对紫外线的透过率。在水处置，除消毒杀菌外，紫外线灯还用于光催化反映，但目前只停留在实验室研究时期。

二、产品的一样设计

----对设备的设计，除相关结构和电控部份设计之外，一项重要指标是消毒成效，消毒成效咱们一样用紫外线辐照剂量来衡量，即254nm紫外线辐照强度×照射时刻。辐照强度能够依照外衣管离灯管表面距离来测试强度，处置时刻要依照水流量、水压力、进水管尺寸来定，也可实测。理论上，照射剂量要达到cm2，剂量越高，对细菌杀灭率越高。

----事实上，照射剂量在系统工作时是很难测试的，主若是水体在设备中流过的时刻往往无法计算和测试（这还和设备内部结构设计有关），因此通经常使用水流量和紫外线灯功率的比例关系来衡量消毒成效。

----水流量必然，那么需要必然总功率的紫外线灯，但总功率必然，还有多种选择方案。若是选择总功率600瓦的紫外线灯，可选择30只20瓦的灯，也可选择20只30瓦的灯，还可选择6只100瓦的灯等。即便单只灯功率必然了，灯的长度还不必然。可选择较短的高强度灯，也可选择较长的高效率灯。具体设计时，

考虑设备的长度、体积，若是许诺设备长，不能太大，那么采纳细长的灯，如此支数

相应减少，内腔空腔可缩小。相反，设备设计不能长，可大的，那么选用紫外线灯管时，宜采纳较小功率，支数较多的。关于选择支数较少紫外线灯时流过石英外衣管的水层厚度要厚，紫外线在水中比在空气中更易衰减，它的衰减系数比可见光在水中的衰减要大得多。只能许诺水层厚度在1cm左右，若是更厚，那么需浪费更多的紫外线来达到相同的消毒成效。即紫外线灯应用效率会降低。

二、 灯的选用

----在水处置中，尤其在废水处置中，应用高强度的紫外线灯是很有必要的。因为若是利用较多数量的紫外线灯，那么镇流器数量也多，线路更复杂，操纵部份也更复杂，往往坏一只灯，就要停机改换，检修。而灯和镇流器利用数量越多，坏掉一只的概率也就越大。

----在传统的紫外线灯中，功率一样只能做到几十瓦，如传统规格40瓦、30瓦。若是用到大流量水处置，总功率需几千瓦，紫外线灯的数量要用到数十只到上百只，设备庞大，操纵线路也很复杂。当用大功率的紫外线灯，如300瓦，那么，灯和镇流器数量将会大大减少，可简化设备。提高设备平安靠得住性，降低设备的故障发生率。

----高强度的紫外线灯在水处置中利用，可别离选择有臭氧和无臭氧灯。所谓有臭氧灯，指这种灯能透185nm谱线（汞的特点谱线），这种谱线在空气中能电离空气产生臭氧。据国外的实验研究，185nm的紫外线在水中能产生光化反映，即电离H2O产生-OH（羟基），-OH有很强的氧化性，可矿化分解水中的有机物，降低TOC。可是一样的低压汞灯，本身功率不大，185nm紫外线只占灯管所耗电能的20%，其成效不显著，只有大功率的紫外线灯才能表现出必然成效。

----在水处置除应用紫外线灯消毒杀菌之外，还可用到紫外线灯的另外的作用原理。这确实是光催化反映。这种原理现已被成功用于空气净化。咱们在市场上看到的光催化空气净化器确实是用到该原理。在饮用水和废水净化方面，国内目前有数十家大学和企业在研究，被以为是高效、最有前景的废水、废气治

理方式，是国内外研究的热点。

----目前，光催化活性较好的是TIO2。理论上，波长小于387nm的紫外线都能对TiO2激化而产生羟基而起到催化氧化的作用。市场上，咱们可看到两个波长的紫外线灯，一种是254nm，一种是365 nm的紫外线灯，这两种灯现都已成功用于光催化反映的应用中， 254nm的紫外线灯也确实是通常的杀菌灯，是由汞原子发出的谱线。365nm谱线的灯，通常见到的是采纳专用的黑色的透紫外线玻璃；另一种是采纳石英玻璃，涂覆365nm的紫光粉，采纳石英材料的透光率要高，但其本钱也相应增高。

----用在水处置，通常选用254nm的紫外线灯做光催化反映，这实际用到了254nm的双从作用，一是直接杀菌，一是光催化产生羟基矿化降解和杀菌。在空气净化方面，目前365nm的黑光管和254nm的石英灯都已有人成功运用，本公司已开发峰值波长为312nm的紫外线灯，该灯种光谱在UV-C、UV-B、UV-A等波段均有散布，可对光催化效率大大提高，是光催化应用首选灯种！

二、应用中的技术难点

一、 结构和操纵

----在水处置要紧用到紫外线灯的消毒杀菌功能，这种大体原理和方式在数十年就已

被人发觉。在欧美，紫外线消毒技术已是一种普及的技术。在我国，九十年代开始引进该技术。十年来，这种技术做为一种\"高科技产品\"被尽力地推向市场。但是，到目前为止，紫外线消毒产品还远未在水处置应用中普及。

----没有普及化的重要缘故之一，国内生产的紫外线杀菌灯质量（主若是寿命）只是关。在水处置行业。由于设备一样都是24小时运转，灯的寿命要求高。而国内生产的紫外线灯一样也确实是1000-2000小时，而且靠得住性不高，易出故障。若是用于空气消毒，坏一只灯可随时改换；而在水处置设备里，若是坏一只灯，要阻碍到整个设备、系统，还可能阻碍其他供水系统和用户。能够说是平安质量事故。因此，紫外线杀菌灯的寿命和靠得住性尤其重要。

----第二个缘故是产品的结构和操纵系统的设计只是关。以家用饮水机为例。据卫生部门的检测，通过饮水机放出的水，大多数都是细菌严峻超标，一些名牌厂家的都是如此。细菌产生的要紧缘故确实是饮水机内部长期不清洗而滋养了细菌。数年前，有人想把紫外线灯用到饮水机上，对系统环境和水进行消毒和保洁。可到此刻，市场上也没看到饮水机用上紫外线灯。

----造成这种现象主若是碰到结构设计上的难题。紫外线在水中的穿透力很差，一样仅适合于10cm之内厚度的静态水层，随水层厚度增加，紫外线强度将大幅度衰减。因此紫外线对水消毒最适合薄层动态水。而一般的桶装饮水机中的水流入到内胆中是静态，而且贮存时刻无法确信，有可能只停留几秒种（持续接水饮用），也有可能停留较长时刻。这就在时刻操纵上也增加了难度。

----有人想到，饮水机要紧存在的是二次污染，不是桶装水带入的细菌，只要让内胆中的水不受二次污染就能够够维持清洁。没有必要达到紫外线消毒杀菌的剂量。可是，桶

装水不合格的报导咱们常常见到。显然，仅仅是对内腔进行消毒显然是不够的！

二、 光催化反映

----光催化氧化反映机理很复杂。一些纳米材料如TiO2粉体复合光催化剂，被紫外线照射后，会产生\"电子-空穴\"对。空穴有很强的扑获电子的能力，碰到水分子后，水分子被夺去电子形成羟基（-OH），羟基有很强的化学活性，它能破坏有机物的化学键，达到旷化分解有机污染物的目的。

----与其他的新技术、新方式一样，光催化有他的新颖、有效的一面，也有其局限性的一面。从目前的国内外的研究和一样客户的应用情形看，光催化有其以下的局限性：

----一、光催化不管用在空气仍是用在水里，其\"光解\"的作用效率是\"有限的\"。不能夸大他的作用。它只能处置杂质含量很低的空气和溶液，而且处置时刻较长。比如空气净化，只能用于污染气体（如家居室内）较轻的环境，而不能用于如废气、废水等的净化。

----二、光催化作用只能局限于光触媒表面周围。也确实是说，杂质分子或离子只能通过光触媒表面才能被降解。因为光催化产生的活性离子羟基（-OH）从产生到消亡的时刻超级短，（小于10-6秒），他既不能在水中\"游泳\"，也不能在空中\"飞舞\"。而象紫外线能够穿透必然水层（尽管它在水中衰减严峻），臭氧、氯气能够溶解在水里，随水漂流，作历时刻可达数十分钟。

----3、光催化活性易受外界因素阻碍。如水中某些离子对光催化分解有增进作用，也有些离子或分子对光催化有\"中毒\"作用。空气中的湿度对光催化成效也有阻碍。还有一点：必需有水分子光催化才能进行。在仪器设备工作进程中，光催化实际成效往往难以实测和

加以判定。消费者难以通过\"感性熟悉\"来感触高科技的魅力！

----4、无法测定\"光解因子\"。以消毒杀菌为例，《消毒技术标准》介绍有生物灭菌实验方式。（这种实验方式程序复杂，本钱较高，一样只有市级防疫部门实验室才有条件做。）通常情形，咱们可测试消毒因子。如紫外线消毒，咱们可测试254nm紫外线强度，化学消毒可测试化学因子如环氧乙烷、臭氧的浓度，而光催化反映，目前无法测试所谓\"因子\"，如羟基（-OH）浓度就无法测试，缘故是一其存在时刻很短，二也无适当方式测试。是\"摸不着、看不见\"的东西。