紫外線消毒器水質(zhì)要求、工作條件及消毒能力

紫外線消毒器的主要技術特性
1　紫外線消毒器進水和出水水質(zhì)
GB 3838-88地面水環(huán)境質(zhì)量要求，適用于集中生活飲用水水源地保護區(qū)的水體，總大腸菌群值應小于10000個/L。對于地面水源，在進行消毒做為飲用水之前，一般均經(jīng)過混凝、沉淀、過濾等處理。GB5749-85《生活飲用水衛(wèi)生標準》中規(guī)定，要求經(jīng)過凈化處理即供生活飲用水的水源，總大腸菌群值不應大于1 000個/L。飲用水紫外線消毒器的進水是以經(jīng)過凈化處理的地面水、城市建筑物水池或水箱的二次供水、可做為直接供給生活飲用水水源的井水，其水質(zhì)應符合生活飲用水衛(wèi)生標準的有關規(guī)定。飲用水紫外線殺菌器進水的細菌學指標，可以取總大腸菌群值小于1 000個/L，細菌總數(shù)小于2 000個/mL，色度小于15度，總鐵含量小于0.3mg/L，濁度小于5度。
　　經(jīng)過飲用水紫外線消毒器消毒后的出水，總大腸菌群值應不大于3個/L，細菌總數(shù)不大于100個/mL，其他水質(zhì)指標應符合GB 5749-85有關規(guī)定，與進水相比也無明顯變化。
2　紫外線消毒器的工作條件
　　環(huán)境溫度影響紫外線燈的輻射強度，從而影響飲用水紫外線殺菌器的消毒效果。溫度在5℃～40℃的范圍內(nèi)對消毒效果的影響變化是隨溫度的降低，紫外線燈的輸出會減少，低于5℃時甚至會造成燈管啟動困難。飲用水紫外線消毒器中，燈管套裝在石英管內(nèi)，其作用除了防止燈管破裂污染水質(zhì)外，也有減少由于水溫過低影響紫外線燈效率的功能。因此，紫外線消毒設備的進水溫度和環(huán)境溫度就在5℃以上。
　　飲用水紫外線殺菌器工作環(huán)境的相對濕度宜小于65%，zui高不大于90%。過高的相對濕度，嚴重惡化了電氣元件的工作條件，且空氣中的中、小水滴增加，阻擋紫外線，使輻射強度減少。
　　我國電網(wǎng)的工頻為50Hz。當電源電壓變化時，紫外線燈的輻射強度隨電壓的升高而增強，紫外線消毒器的能力加大。紫外線消毒器的供電電壓宜穩(wěn)定在220V±10%的范圍內(nèi)，在此電源電壓的波動范圍內(nèi)，飲用水紫外線殺菌器的消毒能力將在15%～20%之間變化。
3　紫外線消毒器的消毒能力
　　飲用水紫外線消毒器的消毒能力是指在額定進水量情況下對水中微生物的殺滅功能。其物理表達式表示在該狀態(tài)下的輻照劑量：
W=IXV/Q×3.6　　　　　　　　(1)
式中　W——輻照劑量，µW/(cm²·s)；
I——輻射強度，µW/cm²；
V——消毒器的有效水容積，L；
Q——紫外線消毒設備的額定進水量，m³/h。
　　確定紫外線消毒設備消毒能力的核心問題是如何決定輻照劑量。殺滅不同微生物需要不同的輻照劑量，而存在于水中的微生物是各種各樣的。選定的輻照劑量過高會浪費不必要的能量，過低又達不到消毒的目的。水的消毒應該側(cè)重于殺滅通過水污染疾病的腸道細菌，一般認為飲用水紫外線消毒器所能提供的輻照劑量zui小不小于9 000µW/(cm²·s)，產(chǎn)品出廠時應大于12 000µW/(cm²·s)。
　　在飲用水紫外線消毒器中，各點的紫外線輻射強度是不同的。燈管發(fā)出的紫外線穿過石英套管造成一定的衰減，在穿過水層的強度隨水層深度增加而減少，即存在下述關系：
I=I_0e^-kd　　　　　　　　　(2)
式中　I——不同水深的輻射強度，µW/(cm²·s)；
I₀——超始輻射強度，µW/(cm²·s)；
k——水層深度，cm；
d——水的吸取系數(shù)，cm^-1。
　　上式中，水的吸取系數(shù)依次與濁度、色度、含鐵量有關。
　　飲用水紫外線消毒器中有多只燈管的情況下，飲用水紫外線殺菌器筒體斷面內(nèi)的紫外線輻射強度的分布計算比較復雜，保證各點強度大體一致是結(jié)構(gòu)設計中的首要問題。
　　在紫外線消毒器的有效使用過程中，輻照劑量隨時間的增加而減少，這主要是因為燈管的輻射強度的變化，飲用水紫外線殺菌器筒體內(nèi)表面和石英套管表面結(jié)垢造成紫外線的反射率和透紫降低也是一個重要的原因。燈管的有效使用時間是指其輻射強度從出廠的標準值下降30%的累積時間，國產(chǎn)燈管的有效壽命應不低于10000h，一般在12000h以上，進口品質(zhì)良好的燈管可達13000h。
　　表3列出了合格與失效燈管的紫外線輻射強度。
　　　　　　　　　　　　表3　合格燈管與失效燈管的輻射強度/µW/cm²

　　紫外線消毒器消毒器在接近紫外線消毒器廠家規(guī)定的有效使用期前，應加強出水水質(zhì)的監(jiān)測，及時更換失效的燈管。在實際運行中，在必要情況下，使用按上述標準值失效的燈管，適當?shù)販p少消毒器的進水量，保證必需的輻照劑量，仍然可以獲得滿意的水質(zhì)，一般30W的燈管輻射強度不宜小于50µW/cm²。
4　微生物受紫外線照射后的光復活
　　在飲用水紫外線消毒器中，各種不同的微生物均由于紫外線的照射受到損傷以致死亡。但任何生物均對損傷有一定的修復能力，微生物也不例外。微生物的紫外線損傷能被可見光所逆轉(zhuǎn)稱為光復活，有效的波長范圍包括330nm～480nm的可見光和近紫外光。修復情況因微生物的種類和受紫外線的打擊的程度而異。一些缺乏光復活酶的微生物無光復活能力。紫外線的注量增加，光復活率降低，當照射劑量達到60 000µW/cm²時，大腸桿菌的光復活消失。光復活的機制是：在光復活酶的作用下，連接在一起的可以逆轉(zhuǎn)的光產(chǎn)物胸腺嘧二聚體解聚而形成單體，使DNA恢復正常功能和結(jié)構(gòu)以及在DNA復制時將損傷部位忽略和繞過，實現(xiàn)切割修復和重組修復。
　　為了避免光復活現(xiàn)象，飲用水紫外線消毒器應保證一定的紫外線輻照劑量，消毒器應安裝在水箱的出水管上，經(jīng)消毒后的水隨取隨用，避免與光長時間接觸。