紫外線燈在水處理中的應(yīng)用

1、紫外線燈在水處理中的應(yīng)用紫外線燈在水處理中的應(yīng)用水處理（watertreatment）從處理對(duì)象分，它包括廢水處理、城市供水處理、飲用水處理、純凈水處理、養(yǎng)殖場(chǎng)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(yīng)；從使用紫外線殺菌燈的方法來(lái)分，有直接把燈放入水中，稱為浸沒式；紫外線燈放入套管里使用，稱為過流式。（目前主要采用的是過流式的方法。）紫外線殺菌燈在水處理主要應(yīng)用它的殺菌功能，比如過流式的設(shè)備工作原理是這樣的：經(jīng)水泵產(chǎn)生壓

2、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(chǎn)生的254nm紫外線對(duì)水進(jìn)行消毒、殺菌。其特點(diǎn)是水流流速很快，一般在石英外套流過的時(shí)間為不超過1秒，因此要求殺菌燈的紫外線強(qiáng)度是很高的，一般要求在表面強(qiáng)度超過30000uwcm2。要產(chǎn)生如此高的紫外線強(qiáng)度，需選用高強(qiáng)度大功率的紫外線殺菌燈。如果仍然想通過延長(zhǎng)時(shí)間來(lái)提高消毒效果，那么一般選用較長(zhǎng)的燈，做較長(zhǎng)的設(shè)備，或在不銹鋼外壁上處理成渦流旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)，來(lái)延長(zhǎng)水流過的時(shí)間。對(duì)于高檔產(chǎn)品

3、，過流式消毒方法不僅要配較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)；還有復(fù)雜的控制系統(tǒng)，如紫外線強(qiáng)度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，水溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，消毒時(shí)間累積，紫外線燈監(jiān)控、故障報(bào)警、自動(dòng)聲光報(bào)警等系統(tǒng)。此外，過流式設(shè)備對(duì)環(huán)境與處理對(duì)象也有要求，如水的溫度、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(shí)表面最佳溫度為40℃，溫度過高或過低都會(huì)影響紫外線輸出效果；水的透明度越差，紫外線越易被吸收，利用率就越低。與過流式相比，浸沒式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。紫外線殺菌燈直接放在水中，這種方法可用于流動(dòng)

4、的動(dòng)態(tài)水，也可用于靜態(tài)水。這種處理方法要注意燈管有可能由于意外情況發(fā)生破裂；長(zhǎng)時(shí)間處理，燈管表面會(huì)被水中藻類等污染物覆蓋，將嚴(yán)重影響紫外線透出。對(duì)不同對(duì)象的水體進(jìn)行消毒，主要要了解水質(zhì)變動(dòng)情況和水對(duì)紫外線的透過率。在水處理，除消毒殺菌外，紫外線燈還用于光催化反應(yīng)，但目前只停留在試驗(yàn)室研究階段。2、產(chǎn)品的一般設(shè)計(jì)對(duì)設(shè)備的設(shè)計(jì)，除了相關(guān)結(jié)構(gòu)和電控部份設(shè)計(jì)之外，一項(xiàng)重要指標(biāo)是消毒效果，消毒效果我們一般用紫外線輻照劑量來(lái)衡量，即254nm紫外線

5、輻照強(qiáng)度照射時(shí)間。輻照強(qiáng)度可以根據(jù)外套管離燈管表面距離來(lái)測(cè)試強(qiáng)度，處理時(shí)間要根據(jù)水流量、水壓力、進(jìn)水管尺寸來(lái)定，也可實(shí)測(cè)。理論上，照射劑量要達(dá)到30000uw.scm2，劑量越高，玻璃，涂覆365nm的紫光粉，采用石英材料的透光率要高，但其成本也相應(yīng)增高。用在水處理，通常選用254nm的紫外線燈做光催化反應(yīng)，這實(shí)際用到了254nm的雙重作用，一是直接殺菌，一是光催化產(chǎn)生羥基礦化降解和殺菌。在空氣凈化方面，目前365nm的黑光管和254n

6、m的石英燈都已有人成功運(yùn)用，本公司已開發(fā)峰值波長(zhǎng)為312nm的紫外線燈，該燈種光譜在UVC、UVB、UVA等波段均有分布，可對(duì)光催化效率大大提高，是光催化應(yīng)用首選燈種！二、應(yīng)用中的技術(shù)難點(diǎn)1、結(jié)構(gòu)和控制在水處理主要用到紫外線燈的消毒殺菌功能，這種基本原理和方法在數(shù)十年就已被人發(fā)現(xiàn)。在歐美，紫外線消毒技術(shù)已是一種普及的技術(shù)。在我國(guó)，九十年代開始引進(jìn)該技術(shù)。十年來(lái)，這種技術(shù)做為一種“高科技產(chǎn)品“被努力地推向市場(chǎng)。然而，到目前為止，紫外線消毒

7、產(chǎn)品還遠(yuǎn)未在水處理應(yīng)用中普及。沒有普及化的重要原因之一是產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不過關(guān)。以家用飲水機(jī)為例。據(jù)衛(wèi)生部門的檢測(cè)，通過飲水機(jī)放出的水，大多數(shù)都是細(xì)菌嚴(yán)重超標(biāo)，一些名牌廠家的都是如此。細(xì)菌產(chǎn)生的主要原因就是飲水機(jī)內(nèi)部長(zhǎng)期不清洗而滋養(yǎng)了細(xì)菌。數(shù)年前，有人想把紫外線燈用到飲水機(jī)上，對(duì)系統(tǒng)環(huán)境和水進(jìn)行消毒和保潔?？傻浆F(xiàn)在，市場(chǎng)上也沒看到飲水機(jī)用上紫外線燈。造成這種現(xiàn)象主要是遇到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的難題。紫外線在水中的穿透力很差，一般僅適合于

8、10cm以內(nèi)厚度的靜態(tài)水層，隨水層厚度增加，紫外線強(qiáng)度將大幅度衰減。因此紫外線對(duì)水消毒最適合薄層動(dòng)態(tài)水。而普通的桶裝飲水機(jī)中的水流入到內(nèi)膽中是靜態(tài)，而且儲(chǔ)存時(shí)間無(wú)法確定，有可能只停留幾秒種（連續(xù)接水飲用），也有可能停留較長(zhǎng)時(shí)間。這就在時(shí)間控制上也增加了難度。有人想到，飲水機(jī)主要存在的是二次污染，不是桶裝水帶入的細(xì)菌，只要讓內(nèi)膽中的水不受二次污染就可以保持清潔。沒有必要達(dá)到紫外線消毒殺菌的劑量。但是，桶裝水不合格的報(bào)道我們經(jīng)常見到。顯然，

9、僅僅是對(duì)內(nèi)腔進(jìn)行消毒顯然是不夠的！2、光催化反應(yīng)光催化氧化反應(yīng)機(jī)理很復(fù)雜。一些納米材料如TiO2粉體復(fù)合光催化劑，被紫外線照射后，會(huì)產(chǎn)生“電子空穴“對(duì)?？昭ㄓ泻軓?qiáng)的撲獲電子的能力，遇到水分子后，水分子被奪去電子形成羥基（OH），羥基有很強(qiáng)的化學(xué)活性，它能破壞有機(jī)物的化學(xué)鍵，達(dá)到曠化分解有機(jī)污染物的目的。與其他的新技術(shù)、新方法一樣，光催化有他的新穎、實(shí)用的一面，也有其局限性的一面。從目前的國(guó)內(nèi)外的研究和一般客戶的應(yīng)用情況看，光催化有其以下