水處理中紫外線消毒器的應(yīng)用選型和一般設(shè)計(jì)

1、 紫外線消毒器應(yīng)用領(lǐng)域的分類----紫外線消毒器在水處理領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用和用途。

　　水處理（water treatment）中從紫外線消毒器的處理對(duì)象分，它包括廢水污水紫外線消毒器、城市供水紫外線消毒器、飲用水紫外線消毒器、純凈水紫外線消毒器、養(yǎng)殖場(chǎng)水紫外線消毒器；從原理上分，有消毒、殺菌、光分解降解及其它光化反應(yīng)；從使用紫外線消毒器的應(yīng)用選型的方法來分，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。）
　　紫外線消毒器在水處理主要應(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。
　　對(duì)于功能要求較高的紫外線消毒器，過流式紫外線消毒器不僅要配較復(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，過流式紫外線殺菌器設(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。紫外線消毒器工作時(shí)表面*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。
　　在水處理，除消毒殺菌外，紫外線消毒器還可用于光催化反應(yīng)，目前已經(jīng)大量的投入運(yùn)行。

2、紫外線消毒器的的一般設(shè)計(jì)
　　-對(duì)紫外線消毒器的設(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衡量，即254nm紫外線輻照強(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)水管尺寸來定，也可實(shí)測(cè)。理論上，照射劑量要達(dá)到30000uw.s/cm2，劑量越高，對(duì)細(xì)菌殺滅率越高。
　　實(shí)際上，照射劑量在紫外線消毒器系統(tǒng)工作時(shí)是很難測(cè)試的，主要是水體在設(shè)備中流過的時(shí)間往往難以估計(jì)和測(cè)試（這還和紫外線殺菌器設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有關(guān)），所以通常在紫外線消毒器的設(shè)計(jì)中，采用水流量和紫外線燈功率的比例關(guān)系來衡量紫外線消毒器的消毒效果。
　　在紫外線消毒器的設(shè)計(jì)中，水流量一定，則需要一定總功率的紫外線消毒器，但總功率一定，還有多種選擇方案。即使單只燈功率選定了，燈的長(zhǎng)度還可以有多種選擇方案。可選擇較短的高強(qiáng)度燈，也可選擇較長(zhǎng)的率燈。具體設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮紫外線消毒器設(shè)備的長(zhǎng)度、體積，如果允許紫外線殺菌器設(shè)備長(zhǎng)，直徑不能太大，則采用細(xì)長(zhǎng)的燈，這樣支數(shù)相應(yīng)減少，內(nèi)腔空腔可縮小。相反，紫外線消毒器設(shè)備設(shè)計(jì)不能長(zhǎng)，直徑可大的，則選用紫外線燈管時(shí)，宜采用較小功率，支數(shù)較多的。對(duì)于選擇支數(shù)較少紫外線燈時(shí)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，它的衰減系數(shù)比可見光在水中的衰減要大得多。只能允許水層厚度在1cm左右，如果更厚，則在紫外線消毒器的設(shè)計(jì)中，需浪費(fèi)更多的紫外線來達(dá)到相同的消毒效果。即紫外線消毒器的應(yīng)用效率會(huì)降低。

３、水處理中紫外線消毒器的的選型
　　在水處理中紫外線消毒器的選用，尤其在廢水處理中，應(yīng)用高強(qiáng)度的紫外線燈是很有必要的。因?yàn)槿绻谖鬯贤饩€消毒器的選型時(shí)選用較多數(shù)量的紫外線燈，那么鎮(zhèn)流器數(shù)量也多，線路更復(fù)雜，控制部分也更復(fù)雜，往往壞一只燈，就要停機(jī)更換，檢修。而污水紫外線消毒器的燈和鎮(zhèn)流器使用數(shù)量越多，壞掉一只的概率也就越大。
　　在傳統(tǒng)的紫外線燈中，功率一般只能做到幾十瓦，如傳統(tǒng)規(guī)格40瓦、30瓦。如果用到大流量水處理，總功率需幾千瓦，紫外線燈的數(shù)量要用到數(shù)十只到上百只，紫外線消毒器設(shè)備龐大，控制線路也很復(fù)雜。當(dāng)在紫外線消毒器的選型時(shí)，選用大功率的紫外線燈，如300瓦，那么，污水紫外線消毒器的殺菌燈和鎮(zhèn)流器數(shù)量將會(huì)大大減少，可簡(jiǎn)化紫外線消毒器設(shè)備，提高紫外線消毒器設(shè)備安全可靠性，特別是污水紫外線消毒器設(shè)備的安全可靠性，同時(shí)降低紫外線殺菌器設(shè)備的故障發(fā)生率。由以上可見，紫外線消毒器的選型具有關(guān)鍵性的重大意義。
    高強(qiáng)度的紫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，指這種燈能透185nm譜線（汞的特征譜線），這種譜線在空氣中能電離空氣產(chǎn)生臭氧。據(jù)國(guó)外的試驗(yàn)研究，185nm的紫外線在水中能產(chǎn)生光化反應(yīng)，即電離H2O產(chǎn)生-OH（羥基），-OH有很強(qiáng)的氧化性，可礦化分解水中的有機(jī)物，降低TOC。但是一般的低壓汞燈，本身功率不大，185nm紫外線只占燈管所耗電能的20%，其效果不顯著，只有大功率的紫外線燈才能表現(xiàn)出一定效果。
　　在水處理除了應(yīng)用紫外線消毒器的消毒殺菌之外，還可用到紫外線燈的另外的作用原理。這就是光催化反應(yīng)。這種原理現(xiàn)已被成功用于空氣凈化。我們?cè)谑袌?chǎng)上看到的紫外線消毒器型的光催化空氣凈化器就是用到該原理。在飲用水和廢水凈化方面，國(guó)內(nèi)目前有數(shù)十家大學(xué)和企業(yè)在研究，是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。紫外線消毒器廠家石家莊凌卓環(huán)保設(shè)備有限公司的研究也認(rèn)為紫外線消毒器型的光催化空氣凈化器是、zui有前景的廢水、廢氣治理方法。
　　目前，光催化活性較好的是TIO2。理論上，波長(zhǎng)小于387nm的紫外線都能對(duì)TiO2激化而產(chǎn)生羥基而起到催化氧化的作用。市場(chǎng)上，我們可看到兩個(gè)波長(zhǎng)的紫外線燈，一種是254nm，一種是365 nm的紫外線燈，這兩種燈現(xiàn)都已成功用于光催化反應(yīng)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(fā)出的譜線。365nm譜線的燈，通常見到的是采用的黑色的透紫外線玻璃；另一種是采用石英玻璃，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菌。在空氣凈化方面，目前365nm的黑光管和254nm的石英燈都已有人成功運(yùn)用，紫外線消毒器廠家石家莊凌卓環(huán)保設(shè)備有限公司已開發(fā)利用峰值波長(zhǎng)為312nm的紫外線燈的光催化型的紫外線消毒器，該設(shè)備光譜在UV-C、UV-B、UV-A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！