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紫外線殺菌燈在水處理中的運用

一、應用中的一般常識   1、 應用領域的分類   ----紫外線殺菌燈在水處理領域有廣(guǎng)泛的用途。   ----水處理(water treatment)從處理(lǐ)對(duì)象分,它包括廢水處理、城市供水處理、飲用水處理、純淨水處理、養殖場水處理;從原理上分,有消毒、殺(shā)菌、光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(dēng)放入水中,稱為浸沒式;紫外線燈放入套管裏使用,稱為(wéi)過流式。(目前(qián)主要采用(yòng)的是過(guò)流式的(de)方法。)   ----紫外線殺菌(jun1)燈在水處理主要應用它的殺菌功能,比如過(guò)流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流流過能透紫外的石英套管外圍,紫外線燈產生的254nm紫外線對水進行消毒、殺菌。其特點是水流流速很快,一(yī)般在石英外套流過的時間為不超(chāo)過1秒(miǎo),因此要求殺菌燈的紫外線強(qiáng)度是(shì)很高(gāo)的,一般要求在表麵強度超過30000uw/cm2。要產生如此高的紫外(wài)線強度,需選(xuǎn)用高強度大功率的紫外線殺菌燈。如(rú)果仍然想通過延長時間來提高消毒效果,那麽一般選用較長的燈,做較長的(de)設備(bèi),或在不(bú)鏽鋼外壁上處理(lǐ)成渦流旋轉式結構,來延(yán)長水流過的時間。   ----對於高檔產品,過流式消毒方法不僅要配較複雜的結構;還有複雜的控製係統,如紫外線強度監測係統,水溫監測係統,消毒時間累積,紫外線(xiàn)燈監控、故障報(bào)警(jǐng)、自動聲光報警(jǐng)等係統。此外,過流式設備對環境與處理對象(xiàng)也有要求,如(rú)水的溫度、水的透明度對(duì)消毒效果有很大的影響。紫外線殺菌燈工作時表麵******溫度為40℃,溫度過高或(huò)過低都會影響紫外線輸出效果;水的(de)透明度越差,紫外線越易被吸收,利用率(lǜ)就越低。   ----與過流式相比,浸沒式結構簡單。紫外線(xiàn)殺菌燈直接放在水中,這種方法可用於流動的動態水,也可用於靜態水(shuǐ)。這種處(chù)理方法要注意燈管有可能由於意外(wài)情況發生破裂;長時間(jiān)處理,燈管表麵會被(bèi)水中藻類等汙染物(wù)覆蓋,將嚴重影響紫外線透出。對不同對象的(de)水(shuǐ)體進行消(xiāo)毒,主要要(yào)了解水質變(biàn)動情況和水對紫外線的(de)透(tòu)過率。 在水處理(lǐ),除消毒殺(shā)菌外,紫外線(xiàn)燈還用(yòng)於光催化反應,但目前隻停留在(zài)試(shì)驗室研究階段。   2、產(chǎn)品的一般設計   ----對設備(bèi)的設(shè)計,除了相關結構和(hé)電控部份設計之外,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(zhào)劑量來(lái)衡量,即254nm紫外線輻照(zhào)強度×照射時間。輻照強度可以根(gēn)據外套管離燈管表麵距離來測試強度,處理時間要(yào)根據水流量、水壓力、進水管尺寸來定,也可實測。理論上,照射劑量要達到30000uw.s/cm2,劑量越高,對細(xì)菌殺滅率越高。   ----實際上,照射劑量在係統工作時是很難測試的(de),主要是水體在設備中流過的時間往往難以估計和測試(這還和設備內部(bù)結構設計有關),所(suǒ)以通常用水流量和(hé)紫外線(xiàn)燈功率的(de)比例關係來衡量(liàng)消毒效果。   ----水(shuǐ)流量一(yī)定(dìng),則需要一定總功(gōng)率的紫外(wài)線燈,但總功率一定,還有多種選擇(zé)方案。如果選擇總功率600瓦的紫外線燈,可選擇30隻20瓦的燈,也可(kě)選擇20隻30瓦的燈,還可(kě)選擇6隻100瓦的燈等(děng)。即(jí)使單隻燈功率一定了,燈的長度還(hái)不一定。可(kě)選擇較短的高強度燈,也可選擇較長的高效率燈。具體設計(jì)時(shí),   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,這樣支數相應減少(shǎo),內腔空腔可(kě)縮小。相反,設備(bèi)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。對於選擇支數較(jiào)少紫外線燈(dēng)時流過石(shí)英外套管的水層厚度要厚,紫(zǐ)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(dà)得多。隻能(néng)允許水層厚度在1cm左右(yòu),如果更厚,則需浪費更多的紫外(wài)線來達到相同的消毒效果。即紫外線燈應用效率會降低。   2、 燈的選用(yòng)   ----在水處理中(zhōng),尤其在廢水(shuǐ)處理中,應用高強度的紫外線(xiàn)燈是很有必要的。因為如果使(shǐ)用較多數量的紫外線燈,那麽鎮流器數量也多,線路更(gèng)複雜,控製部(bù)分也更複(fù)雜,往往壞一隻燈,就(jiù)要停(tíng)機更換,檢修。而燈和鎮流器(qì)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十瓦,如傳統規格40瓦、30瓦。如果用到大流量(liàng)水處理,總功(gōng)率(lǜ)需幾千瓦,紫外線燈的數量要用到數十隻到上(shàng)百隻(zhī),設備龐大(dà),控製線路也很複雜。當用大功率的紫外線燈,如300瓦,那麽,燈和鎮流器數量(liàng)將會大大減少,可(kě)簡化(huà)設備。提高(gāo)設備安全可靠性,降低設備的故障發生率。   ----高強度的紫(zǐ)外線燈在水處理中使用,可分別選擇有臭氧和無臭氧燈。所謂有臭氧燈,指這種燈能(néng)透185nm譜線(汞的特征譜線),這種譜線在空氣中能電(diàn)離空氣產生臭(chòu)氧。據國外的試驗研究,185nm的紫外線(xiàn)在水中能產(chǎn)生光化反應,即電離H2O產生-OH(羥基),-OH有很強的氧化性,可礦化分解(jiě)水中的有(yǒu)機   物,降低TOC。但是一般的低壓汞燈,本身功率不(bú)大,185nm紫外線隻占燈(dēng)管(guǎn)所(suǒ)耗電能的20%,其效果不顯著(zhe),隻有(yǒu)大功率的紫外線(xiàn)燈才能表現出一定效(xiào)果。   ----在水(shuǐ)處理除了應用紫(zǐ)外線燈消毒(dú)殺菌之外,還可(kě)用到紫外線燈的另(lìng)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(huà)。我們在市場上看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麵,國內目前有(yǒu)數(shù)十家大學和企業在研究,被認為是高效、最有前景的廢水、廢氣治理方法,是國內外研究的熱點。   ----目(mù)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催化氧化的作用。市場上,我們可看到兩個波長的紫外線(xiàn)燈,一種是254nm,一(yī)種是365 nm的紫外線燈,這兩種燈現都已成功用於光催(cuī)化反應的應用中, 254nm的(de)紫外線燈也就是通常的殺菌燈,是由汞原   子發出(chū)的譜線。365nm譜線的燈,通常(cháng)見到的是采用專用的黑色的透紫外線玻璃;另一種是采(cǎi)用(yòng)石英玻璃,塗(tú)覆365nm的紫光粉,采用石英材料的透光率要高,但其成本也相應增高。   ----用在水處理,通常選(xuǎn)用254nm的紫外線燈做光催化反應,這實際用到了254nm的雙從作用,一是直接殺菌,一是光催化產(chǎn)生羥基礦化降解和殺(shā)菌。在空(kōng)氣淨化方麵,目前365nm的黑光管和(hé)254nm的石英燈都已有(yǒu)人成功運用(yòng),本公司已開發峰值波長為(wéi)312nm的紫外(wài)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(dà)大提高,是光催化應用首選燈種!


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