凌卓技術(shù)：紫外線消毒器紫外線劑量計算方法

市政供水和污水處理廠用到紫外線消毒器水消毒技術(shù)設(shè)備，紫外線消毒器通常有生活飲用水紫外線消毒器和污水紫外線消毒器兩種分類，由于這兩種紫外線消毒設(shè)備用途不同，所以平均處理每噸水的紫外線功率不同，也可以說每噸水采用紫外線劑量也不同。那么紫外線劑量是什么？紫外線消毒器的紫外線劑量的計算方法是什么？

紫外線劑量用毫焦耳/平方厘米（mJ/cm2）這個單位進(jìn)行測量，使用以下參數(shù)進(jìn)行計算：

- 紫外線強(qiáng)度（I），測量單位為毫瓦/平方厘米（mW/cm2）。

- 接觸時間（t）（秒）

需要注意的是，紫外線透過率（UVT）影響紫外線殺菌器反應(yīng)器內(nèi)任何一點上的紫外線強(qiáng)度。

圖4 – 劑量或作用量

需要知道的是，紫外線消毒器系統(tǒng)實際使用的公式比這里的公式更加復(fù)雜，而且由于紫外線殺菌器反應(yīng)器設(shè)計上的差異，各個紫外線殺菌器系統(tǒng)所使用的計算公式也有所不同。這些參數(shù)之間的關(guān)系通?？梢杂孟旅娴墓竭M(jìn)行描述。

(I/UVT) x t = 紫外線劑量或作用量

從這個關(guān)系中，可以看出紫外線強(qiáng)度（UVI）與紫外線劑量（或作用量）是兩個不同的參數(shù)，明白這一點很重要。這兩個參數(shù)經(jīng)常被人們（不正確地）互換使用或混淆使用。UVI（強(qiáng)度）用來衡量水中紫外線能量的“數(shù)量"；紫外線消毒器反應(yīng)器內(nèi)各個點的UVI會有所不同。穿透水的那部分紫外線能量乘以水接觸這部分能量的時間，所得到的積就是紫外線劑量/作用量；正是紫外線劑量/作用量決定了病原體的對數(shù)減少量。紫外線強(qiáng)度是用安裝在反應(yīng)器內(nèi)的紫外線強(qiáng)度監(jiān)測器來測量的。紫外線強(qiáng)度（UVI）和紫外線劑量（或作用量）不應(yīng)與紫外線透過率（UVT）混淆；UVT反映的是，紫外線從紫外線燈傳播到反應(yīng)器內(nèi)的終點（壁）時，被水吸收掉的紫外線能量的數(shù)量。

紫外線劑量通常是指“平均"劑量、或者計算流體力學(xué)劑量（CFD）或等效生物滅活劑量（RED）。在后面會更深入地討論RED的真正含義。

對于所有紫外線殺菌器反應(yīng)器，其輸出劑量都涵蓋一定的劑量范圍（劑量分布）。劑量分布區(qū)域越窄，則紫外線消毒設(shè)備反應(yīng)器的效率越高。對于設(shè)定的（所聲稱的）任何劑量，總是會有部分水接收到較少的劑量，而另一部分水則接收較多劑量。對于“對數(shù)殺滅"（病原體）而言，如果有一部分水接收到的劑量少于預(yù)定的劑量，那么這部分水的數(shù)量是很重要的；因為只要有1%的水未能接收到滅活（病原體）所需的目標(biāo)劑量（預(yù)定劑量），就會使滅活性能被限制在1 log減少量以下！顧名思義，平均劑量只不過是在整個紫外線殺菌器反應(yīng)器內(nèi)的劑量平均值。平均劑量并不考慮劑量分布，因此它會使人對紫外線消毒設(shè)備反應(yīng)器性能作出錯誤的判斷。平均劑量總是大于等效CFD劑量或RED劑量，通?？筛叱?/span>70%。

計算流體力學(xué)劑量（CFD）考慮到了劑量分布和目標(biāo)微生物的劑量反應(yīng)，可以用來預(yù)計等效生物滅活劑量（RED）。CFD使用計算模型，預(yù)測顆粒的速度及其通過反應(yīng)器的路徑。許多年以來，通過利用試驗數(shù)據(jù)不斷改進(jìn)自己的CFD模型，能夠預(yù)計真實的對數(shù)滅活性能──盡管這仍是一個理論計算。

用活著的微生物進(jìn)行真實活體試驗，從而得到生物劑量測定試驗的RED劑量；可以用RED劑量來衡量紫外線消毒設(shè)備反應(yīng)器的性能。這種試驗技術(shù)用于所有需要驗證的紫外線殺菌器系統(tǒng)。

紫外線消毒器廠家根據(jù)計算出的紫外線劑量，選定紫外線消毒設(shè)備的功率，可以測算出紫外線消毒器價格是多少。當(dāng)然，還要把水質(zhì)、水流量和需要滅活的病原體這些因素考慮進(jìn)去，才能選擇合適的紫外線消毒器系統(tǒng)。