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紫外線殺菌(jun1)燈在水(shuǐ)處理中的運用(yòng)

一、應用中的一般(bān)常識   1、 應用領域的分類   ----紫外線殺菌燈在水處(chù)理領域有廣泛的(de)用途。   ----水處理(water treatment)從處理對象分,它包括廢水處理(lǐ)、城市(shì)供水處理、飲(yǐn)用水處理、純淨水處理、養殖場水處理;從原理上分,有消毒、殺菌、光分解降解及其它光化反應;從使用紫外線殺菌燈的方法(fǎ)來(lái)分,有直接把燈放入水中,稱(chēng)為浸(jìn)沒(méi)式(shì);紫外線燈放入套(tào)管裏使用,稱為過流(liú)式。(目(mù)前主要采用的是過流式的方法(fǎ)。)   ----紫外線殺菌燈在水(shuǐ)處理主要應用它的殺菌功能,比如過流式的設備工作原理是這樣的:經水泵產生壓力的一定流速的水(shuǐ)流流過能透(tòu)紫外(wài)的石英套(tào)管外圍,紫外線燈產生的254nm紫外線對水進行消毒、殺菌。其特點是水流(liú)流速很快,一般在(zài)石英(yīng)外套流過的時間為不超過1秒,因此要求殺菌(jun1)燈的紫外(wài)線強度是(shì)很高的,一(yī)般要求在表麵強度超過30000uw/cm2。要產生如此高的紫外線(xiàn)強度,需選用高強度大功率的紫外線殺(shā)菌燈。如果仍(réng)然想(xiǎng)通過延(yán)長時間來提高消毒效果,那(nà)麽一般選用較長的燈,做較長的設備(bèi),或在不鏽鋼外(wài)壁上處理成(chéng)渦流旋轉式結構,來延長水流(liú)過的(de)時間。   ----對(duì)於高檔產品,過流式消毒方法不(bú)僅(jǐn)要配較複雜的結構;還有複雜的控製係統,如紫外(wài)線強度監測係統(tǒng),水溫監測係統,消毒時間累積,紫外線燈監控、故障報警、自動聲光報警等係統。此外,過流(liú)式設備(bèi)對環境與處理對象也有要求,如水的溫度(dù)、水的透明(míng)度對消毒效果有很大的影響。紫外線殺菌燈工作(zuò)時(shí)表麵******溫度為40℃,溫度過高或(huò)過低都會影(yǐng)響紫外線輸出效果;水的透明度越差(chà),紫外線越易(yì)被吸收,利用(yòng)率就越低。   ----與過流式相比,浸沒式結構簡單。紫外線殺菌燈直接放在水中,這種方法可用(yòng)於流動的動態水,也(yě)可用(yòng)於靜態水。這種處理方法要注意燈管有可(kě)能由於意外情況(kuàng)發生破裂;長時間(jiān)處理(lǐ),燈管表麵會被水中藻類等(děng)汙染物(wù)覆(fù)蓋(gài),將(jiāng)嚴重影響紫外線透出。對不同對象的水(shuǐ)體進行消毒,主要要了解水質變動情況和水對紫外線的透過率。 在水(shuǐ)處理,除消毒殺菌外,紫(zǐ)外線(xiàn)燈還用(yòng)於光催(cuī)化反(fǎn)應,但目(mù)前隻(zhī)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(guān)結構和電控部份設計之外,一(yī)項重要指標是消毒效果,消毒效果我們(men)一般用紫(zǐ)外線輻照劑量來(lái)衡量,即254nm紫外線輻照強(qiáng)度(dù)×照射時間。輻照強度可以(yǐ)根據(jù)外套管離燈管表麵距離來測試強度,處理時間要根據水(shuǐ)流量、水壓力、進水管尺寸來定,也可實測。理(lǐ)論上,照射劑量要(yào)達到(dào)30000uw.s/cm2,劑量越高,對細菌殺滅率越高。   ----實(shí)際上,照射劑量在係統工作(zuò)時是很(hěn)難測試的,主要是水體在設備(bèi)中(zhōng)流過(guò)的時間往往難以估計(jì)和測試(這(zhè)還和設備內部結構設計有關),所以通常用水流(liú)量和紫外線燈功率的(de)比例關係(xì)來衡量消(xiāo)毒效(xiào)果。   ----水流量一定(dìng),則需要一定總功率的紫外線燈,但總功率一定,還有多種(zhǒng)選擇方案。如果選擇總功率600瓦的紫外線燈,可選擇(zé)30隻20瓦(wǎ)的燈,也可選擇20隻30瓦的燈,還可選擇6隻100瓦的燈(dēng)等。即(jí)使(shǐ)單隻燈功率一定了,燈的長度還不一定(dìng)。可選(xuǎn)擇(zé)較短的高強度燈,也可選擇較長的高效率燈。具(jù)體設計時,   考慮設備(bèi)的長度、體積(jī),如果允許設(shè)備長,不能太大,則采用細長的燈,這樣支數相應減少,內腔空腔可縮小。相反,設(shè)備設計不能長,可大的,則選用紫外線燈管時,宜采用較小功率,支數較多的(de)。對於選擇支數較少紫(zǐ)外線燈時流過石英外套管的(de)水層厚度要厚,紫外線在水中比在空氣中更容易衰減,它的衰減係數比可見光在水中的衰減要大得多。隻能允許水層厚度在1cm左右(yòu),如果更厚,則需浪費更多的紫外線(xiàn)來達到相同的消毒效果。即(jí)紫外線燈應用(yòng)效(xiào)率會(huì)降低。   2、 燈的(de)選用   ----在水處理中,尤其在(zài)廢(fèi)水處理中,應用高強度(dù)的紫外線燈是很有必要的。因為(wéi)如果使用較多數量的紫外線燈,那麽鎮流器數(shù)量也多,線路更複(fù)雜,控(kòng)製部(bù)分也更複雜,往往壞一隻燈,就要停機更換,檢修。而(ér)燈和(hé)鎮流器使用數量越多,壞掉一隻的概率也就越大。   ----在傳統的紫外線燈中,功率一般隻能做到幾(jǐ)十瓦,如(rú)傳統規格40瓦、30瓦。如果用(yòng)到大流(liú)量水處理,總功率需幾千(qiān)瓦,紫外(wài)線燈的數量要用到數十隻到上百隻,設備龐大,控製線路也很複雜。當用大功(gōng)率的紫外線燈,如300瓦,那麽,燈和鎮流器數量將會大大(dà)減(jiǎn)少,可簡化設備。提高設備安全可靠性,降(jiàng)低設備的故障發生率。   ----高強度的紫外線燈在水(shuǐ)處理中使用,可分別(bié)選擇有臭氧和無(wú)臭氧燈。所謂有臭氧燈,指這種燈(dēng)能透185nm譜線(汞(gǒng)的特征(zhēng)譜線),這種譜線在空(kōng)氣中(zhōng)能電離空氣產生臭氧。據國外的試驗研究,185nm的紫外線在(zài)水中能產生光化反應,即電離H2O產生-OH(羥基),-OH有很強(qiáng)的氧化性,可礦化分解(jiě)水中(zhōng)的有(yǒu)機   物,降(jiàng)低TOC。但是一般的(de)低壓汞燈,本身功率不大,185nm紫外線隻占燈管(guǎn)所耗電能的20%,其效(xiào)果不顯(xiǎn)著(zhe),隻有大(dà)功率的紫外線燈才能表現出一定效果。   ----在水處理除了應用紫外線燈消(xiāo)毒殺菌之外(wài),還可用到紫外線燈的另外的作用原理。這就是光催化反應。這種原理現已被成功用於空氣淨化。我們在市場上看到的光(guāng)催(cuī)化空氣淨化器就是用到(dào)該原理。在飲用水和廢(fèi)水淨(jìng)化方麵,國內目前有數十家大學和企業在研(yán)究,被認為是高效、最有前景的廢水、廢氣治理方法,是(shì)國內(nèi)外(wài)研(yán)究的熱(rè)點(diǎn)。   ----目前,光催化活性較好的是TIO2。理論上,波長小於387nm的紫外線都能對TiO2激化而產生羥基而起到(dào)催化氧化的作(zuò)用。市場上,我們(men)可看到兩個波長的紫外線燈,一種是254nm,一種是365 nm的紫外線燈,這兩種燈(dēng)現都已成功用於(yú)光催化反應的應(yīng)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(pǔ)線的燈,通常見到(dào)的是采用專用的黑色的透紫外線玻璃;另一(yī)種是采用石英玻璃,塗覆365nm的紫光粉,采用石英材料的透光率要高,但(dàn)其成本也相應增高。   ----用在水處理,通常選用254nm的紫外線燈做光催化反應,這(zhè)實際用到了254nm的雙從作用,一是直接殺菌,一是光催(cuī)化產生羥基礦化(huà)降解和殺菌。在空氣淨化方(fāng)麵,目前365nm的黑光管和254nm的石英燈都已有(yǒu)人成功(gōng)運用,本公司已開發峰值波(bō)長(zhǎng)為312nm的紫外線燈,該燈種光譜在UV-C、UV-B、UV-A等波段均有分布,可對光催化效率大大提高,是光(guāng)催(cuī)化應用******燈種!


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