紫外消毒器在水處理應(yīng)用中的技術(shù)要點(diǎn)

                    來源：石家莊凌卓環(huán)保http://

【摘要】在水處理行業(yè)的應(yīng)用中，紫外滅菌器分為二中形式：　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

【關(guān)鍵詞】紫外線殺菌，水處理，技術(shù)

在水處理行業(yè)的應(yīng)用中，紫外滅菌器分為兩種形式：
1、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)測系統(tǒng)，水溫監(jiān)測系統(tǒng)，消毒時間累積，紫外線燈監(jiān)控、故障報警、自動聲光報警等系統(tǒng)。此外，過流式設(shè)備對環(huán)境與處理對象也有要求，如水的溫度、水的透明度對消毒效果有很大的影響。紫外線殺菌燈工作時表面*溫度為40℃，溫度過高或過低都會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。

2、浸沒式結(jié)構(gòu)
    紫外線殺菌燈直接放在水中，這種方法可用于流動的動態(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；長時間處理，燈管表面會被水中藻類等污染物覆蓋，將嚴(yán)重影響紫外線透出。 

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，九十年代開始引進(jìn)該技術(shù)。十年來，這種技術(shù)做為一種"高科技產(chǎn)品"被努力地推向市場。然而，到目前為止，紫外線消毒產(chǎn)品還遠(yuǎn)未在水處理應(yīng)用中普及。

----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，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，對系統(tǒng)環(huán)境和水進(jìn)行消毒和保潔。可到現(xiàn)在，市場上也沒看到飲水機(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。因此紫外線對水消毒薄層動態(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)，而且儲存時間無法確定，有可能只停留幾秒種（連續(xù)接水飲用），也有可能停留較長時間。這就在時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，桶裝水不合格的報道我們經(jīng)常見到。顯然，僅僅是對內(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，會產(chǎn)生"電子-空穴"對。空穴有很強(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，光催化有其以下的局限性：

2.1 光催化不管用在空氣還是用在水里，其"光解"的作用效率是"有限的"。不能夸大他的作用。它只能處理雜質(zhì)含量很低的空氣和溶液，而且處理時間較長。比如空氣凈化，只能用于污染氣體（如家居室內(nèi)）較輕的環(huán)境，而不能用于如廢氣、廢水等的凈化。 　

2.2 光催化作用只能局限于光觸媒表面附近。也就是說，雜質(zhì)分子或離子只能經(jīng)過光觸媒表面才能被降解。因?yàn)楣獯呋a(chǎn)生的活性離子羥基（-OH）從產(chǎn)生到消亡的時間非常短，（小于10-6秒），他既不能在水中"游泳"，也不能在空中"飛舞"。而象紫外線可以穿透一定水層（盡管它在水中衰減嚴(yán)重），臭氧、氯氣可以溶解在水里，隨水漂流，作用時間可達(dá)數(shù)十分鐘。 
2.3 光催化活性易受外界因素影響。如水中某些離子對光催化分解有促進(jìn)作用，也有些離子或分子對光催化有"中毒"作用。空氣中的濕度對光催化效果也有影響。還有一點(diǎn)：必需有水分子光催化才能進(jìn)行。在儀器設(shè)備工作過程中，光催化實(shí)際效果往往難以實(shí)測和加以判斷。消費(fèi)者難以通過"感性認(rèn)識"來感觸高科技的魅力！ 
2.4 無法測定"光解因子"。以消毒殺菌為例，《消毒技術(shù)規(guī)范》介紹有生物滅菌試驗(yàn)方法。（這種試驗(yàn)方法程序復(fù)雜，成本較高，一般只有市級防疫部門試驗(yàn)室才有條件做。）通常情況，我們可測試消毒因子。如紫外線消毒，我們可測試254nm紫外線強(qiáng)度，化學(xué)消毒可測試化學(xué)因子如環(huán)氧乙烷、臭氧的濃度，而光催化反應(yīng)，目前無法測試所謂"因子"，如羥基（-OH）濃度就無法測試，原因是一其存在時間很短，二也無恰當(dāng)方法測試。是"摸不著、看不見"的東西。 　　

紫外線消毒技術(shù)優(yōu)勢 　

A、大功率高強(qiáng)度

    前面我們已經(jīng)講到，在水處理，由于他的使用特點(diǎn)要求紫外線有很高的壽命和可靠性。 　　對于低壓汞燈，如熒光燈，功率一般只有幾十瓦，如果把功率做到上百瓦，就被認(rèn)為"有很高的技術(shù)含量"。因?yàn)楣β首龃螅瑹艄艿墓鼙谪?fù)載就會增加，這樣往往會縮短壽命，或者大大降低光的輸出效率。 　

    大功率紫外線燈管我們現(xiàn)已可做到300瓦以上。這種燈的管流超過1A，功率密度要比普通燈顯著大，達(dá)到1．2瓦/cm。300瓦紫外線燈在1．0米處254nm紫外線強(qiáng)度達(dá)到1200uw/cm2，相當(dāng)于10只40瓦燈的紫外線強(qiáng)度，表面紫外線強(qiáng)度更是高達(dá)70000 uw/cm2（在此強(qiáng)度下消毒時間不超過0.5秒）。在高功率密度情況下，仍有較高的紫外線輸出效率，而且可在較高管壁溫度（超過100℃）條件下工作。使用漏磁變壓器點(diǎn)燈，有很高的可靠性，燈管壽命達(dá)到13000小時以上。更大功率的紫外線殺菌燈我們正在研制，燈管電流超過2A，有更大的功率密度。 　
B、高可靠性

    國產(chǎn)石英紫外線燈的突出問題是可靠性差，易出現(xiàn)的問題是慢性漏氣，這是石英紫外線燈的"超級殺手"。也是水處理行業(yè)領(lǐng)域zui可怕的敵人。不難想象，當(dāng)整個系統(tǒng)（比如：過濾、沉淀、離子交換、消毒殺菌、嚗氣、絮凝等設(shè)備）運(yùn)轉(zhuǎn)時，突然一只或幾只紫外線燈熄滅，那么意味著，如不及時更換，消毒殺菌的效果要受到嚴(yán)重影響。另一方面，頻繁更換，也會增加成本。為防止此類現(xiàn)象發(fā)生，還要增加監(jiān)視和報警系統(tǒng)。