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紫外線殺菌燈在水處理中的運用

一、應用中的一般(bān)常識   1、 應(yīng)用領域的分(fèn)類   ----紫(zǐ)外線殺菌燈在水處理(lǐ)領域(yù)有(yǒu)廣(guǎng)泛的用途。   ----水處理(water treatment)從處理對象分,它包括(kuò)廢水處理、城市供水處理、飲用(yòng)水(shuǐ)處理、純淨水處理、養殖場(chǎng)水處理;從原理上分,有(yǒu)消毒、殺菌、光(guāng)分解降解及其它光化反應;從使用紫外線殺菌燈(dēng)的方法來分,有直接把燈放入水中,稱(chēng)為浸沒式;紫(zǐ)外線燈放入套(tào)管裏使用(yòng),稱為過流式(shì)。(目(mù)前(qián)主要采用(yòng)的是過流式的方法。)   ----紫外線殺菌燈在水處理主要應用它的殺菌功能,比如過流(liú)式的設備工作原理是這樣的:經(jīng)水泵產生壓力的一定流速的水(shuǐ)流流過能透紫外的石英套管外圍,紫外線(xiàn)燈產生的(de)254nm紫外線對水進行(háng)消毒、殺(shā)菌。其(qí)特點是水流流速很快,一般在石英外套(tào)流過的時(shí)間為不超過1秒,因此(cǐ)要求殺菌燈的紫外線強度是很高(gāo)的,一般要求在(zài)表麵強度超過30000uw/cm2。要產生(shēng)如此高的紫外線強度,需選用高強度大功率的紫外線殺菌燈。如果仍(réng)然想通過(guò)延長時間來提高消毒效果,那(nà)麽一般選用較長(zhǎng)的燈,做(zuò)較長的(de)設備,或在不鏽鋼外壁上處理成渦(wō)流旋轉式結構,來延長水流過的時間。   ----對於高檔產品,過流式(shì)消毒方(fāng)法不僅(jǐn)要配較複雜的結構;還有複雜的控製係統,如紫外線強度監測係統,水溫(wēn)監測係統,消毒時間(jiān)累積,紫外(wài)線燈(dēng)監控、故障報警、自動(dòng)聲光報警等係統。此外,過流式(shì)設備對環境與處理對象也有要求,如水的溫度、水的透明度(dù)對(duì)消(xiāo)毒效果(guǒ)有很大的影響。紫外線殺菌燈工作時表麵******溫度為(wéi)40℃,溫度(dù)過高或過低都會影響紫外線(xiàn)輸出效果;水的透明度越差,紫外線越易被吸收,利(lì)用率就越低(dī)。   ----與(yǔ)過流式相比,浸沒式結構(gòu)簡單。紫外線殺菌燈直接放在水中,這(zhè)種方法可用於流動的動態水,也可用於靜態水。這種處理方法要注意燈管(guǎn)有可能由(yóu)於意外情況發生破裂;長時間處理,燈管表麵會被水中藻類等汙染物覆蓋,將嚴重影響紫外線透出。對不同對(duì)象的水體進(jìn)行消毒,主要要了解(jiě)水質變動情況和水對紫外線的透過率。 在水處理,除消毒殺菌外,紫外線燈還用於(yú)光催化反應,但目前(qián)隻停留在試驗室研究階段。   2、產品的一般設計   ----對設備的設計,除了相關結構和電控(kòng)部份設計之外,一項重要指標是消毒效果,消毒效果我們一般用紫外線輻照劑(jì)量來(lái)衡量,即254nm紫外線輻照強度×照射時間。輻照強度可(kě)以根據外套管離燈管表麵距離來測試強度,處(chù)理時間要根據水流量、水壓(yā)力、進水管尺(chǐ)寸來定,也可實測。理論上,照射劑(jì)量要達到30000uw.s/cm2,劑量越(yuè)高,對細菌(jun1)殺滅率越高。   ----實際上,照射劑量(liàng)在係統工(gōng)作時是很難(nán)測試的,主要是水體在設(shè)備中流過的時間往往難以估計和測試(這還(hái)和設備內部結構設計有關),所以通常用水流(liú)量和紫(zǐ)外線燈功率的比例關係來衡量消(xiāo)毒效果。   ----水流量(liàng)一定,則需要一定總功(gōng)率的紫(zǐ)外線燈,但總功率一定,還有多種選擇方案。如果選擇總功(gōng)率600瓦的紫外線燈,可(kě)選擇30隻20瓦的燈,也可選擇20隻30瓦的燈,還可選擇6隻100瓦的燈等(děng)。即(jí)使(shǐ)單隻燈功率一定(dìng)了,燈(dēng)的長度還不一定。可(kě)選擇較短(duǎn)的高強度燈,也可選擇(zé)較長的高效率燈。具體(tǐ)設計時,   考慮設備的長度、體積,如果允許設備長,不能太大,則采用細長的燈,這樣支數相應(yīng)減少,內腔空腔可縮小。相反(fǎn),設(shè)備設計不能長(zhǎng),可大的(de),則(zé)選用紫外線燈(dēng)管時,宜采用較小功率,支數較多(duō)的。對(duì)於選擇支數較少紫外線燈時流過石英外套管的水層厚度要厚,紫外線在水中比在空氣中更容易衰減,它(tā)的衰減係數(shù)比可見光(guāng)在水中的(de)衰減要大得多。隻能允許(xǔ)水(shuǐ)層厚度在1cm左右,如果更厚,則需浪費更多的(de)紫外線來達到相同的消毒效果。即紫外線燈應用(yòng)效(xiào)率(lǜ)會(huì)降低。   2、 燈的選用   ----在水處理中,尤其在廢水處理中(zhōng),應用高(gāo)強度的紫外線燈(dēng)是很有必要的。因為(wéi)如果使用較多數(shù)量(liàng)的紫外線燈,那麽鎮流器數量(liàng)也多,線路更複雜,控製部分也更複雜,往往壞一隻燈,就要停機更(gèng)換,檢修。而燈和(hé)鎮流器使用數量(liàng)越多,壞掉一(yī)隻的概率也就越大。   ----在傳統的紫外線燈中,功率一般隻能做到幾十瓦,如傳統規格40瓦、30瓦。如果用到大流量水處理,總功率需幾千瓦,紫外(wài)線燈的數量要用到數十隻到上百隻,設備龐大,控製(zhì)線(xiàn)路也很(hěn)複雜。當用大(dà)功率的(de)紫外線燈,如300瓦,那麽,燈和鎮流器數量將會大大減少,可簡化設備。提高設備安全可靠性(xìng),降低設備的故障發生(shēng)率。   ----高強度的紫外線(xiàn)燈在水(shuǐ)處理中(zhōng)使用,可分(fèn)別選擇有臭氧和無臭氧燈。所謂有臭氧燈,指這種燈能透185nm譜線(xiàn)(汞的特征譜線),這種譜線在空(kōng)氣中能電離空氣(qì)產生(shēng)臭氧。據國外的試驗研究,185nm的紫外線在水(shuǐ)中能產生光化(huà)反應,即電離H2O產生-OH(羥基),-OH有很強的氧化性,可礦化分解水中的有(yǒu)機   物,降低TOC。但是一般的低壓汞燈,本身功(gōng)率不大,185nm紫外線隻占燈管所耗電能(néng)的20%,其效果不顯著,隻有大功率的(de)紫外(wài)線燈才能表現(xiàn)出一定效果。   ----在水處理除了應用紫外線燈消毒殺菌之(zhī)外(wài),還可(kě)用到紫外線燈的另外的作用原理(lǐ)。這就是光催化反應。這種原理現已被成功用於空氣淨化。我(wǒ)們在市場上看(kàn)到的光催化空氣淨化器就是用到該原理。在飲用水和廢水淨化方(fāng)麵,國內目前有數十家大學和企業在研究,被認為是高效、最有前景的廢水、廢氣治(zhì)理(lǐ)方法,是國內外研(yán)究的熱點。   ----目前,光催(cuī)化活(huó)性較好的是TIO2。理論上,波(bō)長小於387nm的紫外線都能(néng)對TiO2激化而(ér)產生(shēng)羥基而起到催化氧化的(de)作用。市場上,我們可看到兩個波長的紫外線(xiàn)燈,一種是254nm,一種是365 nm的紫外線燈,這兩種燈現都已成功用於光(guāng)催化反應的應用中, 254nm的紫外線燈也就是通常的殺菌燈,是由汞原   子發出的譜線。365nm譜線的燈,通常見到的是采用專用的黑色的透紫外(wài)線玻璃;另一種是采用石(shí)英玻璃,塗覆365nm的紫光粉,采用石英材(cái)料的(de)透光率要高,但其成本也相應增高。   ----用在(zài)水處理,通常選用254nm的紫外線燈做光催化反應(yīng),這實際(jì)用(yòng)到了254nm的雙從作用,一(yī)是直接(jiē)殺菌,一是光催化產生(shēng)羥基礦化降解和殺菌。在空氣淨化方麵,目前(qián)365nm的黑光管和254nm的石英(yīng)燈都已有人成功運(yùn)用,本公司已開發峰值波長為312nm的紫外線燈,該燈種(zhǒng)光(guāng)譜在UV-C、UV-B、UV-A等波段均(jun1)有分布(bù),可對光催(cuī)化(huà)效率(lǜ)大(dà)大提(tí)高,是光催化應用(yòng)首選燈種!


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