1、 紫外線消毒器應用領域的分類----紫外線消毒器在水處理領域有廣泛的應用和用途。
水處理(water treatment)中從紫外線消毒器的處理對象分,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、養殖場水紫外線消毒器;從原理上分,有消毒、殺菌、光分解降解及其它光化反應;從使用紫外線消毒器的應用選型的方法來分,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用它的殺菌功能,比如過流式的設備工作原理是這樣的:經水泵產生壓力的一定流速的水流流過能透紫外的石英套管外圍,紫外線燈產生的254nm紫外線對水進行消毒、殺菌。
對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雜的結構;還有復雜的控制系統,如紫外線強度監測系統,水溫監測系統,消毒時間累積,紫外線燈監控、故障報警、自動聲光報警等系統。此外,過流式紫外線殺菌器設備對環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。紫外線消毒器工作時表面*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。
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,目前已經大量的投入運行。
2、紫外線消毒器的的一般設計
-對紫外線消毒器的設計,除了相關結構和電控部份設計之外,一項重要指標是消毒效果,消毒效果我們一般用紫外線輻照劑量來衡量,即254nm紫外線輻照強度×照射時間。輻照強度可以根據外套管離燈管表面距離來測試強度,處理時間要根據水流量、水壓力、進水管尺寸來定,也可實測。理論上,照射劑量要達到30000uw.s/cm2,劑量越高,對細菌殺滅率越高。
實際上,照射劑量在紫外線消毒器系統工作時是很難測試的,主要是水體在設備中流過的時間往往難以估計和測試(這還和紫外線殺菌器設備內部結構設計有關),所以通常在紫外線消毒器的設計中,采用水流量和紫外線燈功率的比例關系來衡量紫外線消毒器的消毒效果。
在紫外線消毒器的設計中,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,燈的長度還可以有多種選擇方案。可選擇較短的高強度燈,也可選擇較長的率燈。具體設計時,要考慮紫外線消毒器設備的長度、體積,如果允許紫外線殺菌器設備長,直徑不能太大,則采用細長的燈,這樣支數相應減少,內腔空腔可縮小。相反,紫外線消毒器設備設計不能長,直徑可大的,則選用紫外線燈管時,宜采用較小功率,支數較多的。對于選擇支數較少紫外線燈時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計中,需浪費更多的紫外線來達到相同的消毒效果。即紫外線消毒器的應用效率會降低。
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,應用高強度的紫外線燈是很有必要的。因為如果在污水紫外線消毒器的選型時選用較多數量的紫外線燈,那么鎮流器數量也多,線路更復雜,控制部分也更復雜,往往壞一只燈,就要停機更換,檢修。而污水紫外線消毒器的燈和鎮流器使用數量越多,壞掉一只的概率也就越大。
在傳統的紫外線燈中,功率一般只能做到幾十瓦,如傳統規格40瓦、30瓦。如果用到大流量水處理,總功率需幾千瓦,紫外線燈的數量要用到數十只到上百只,紫外線消毒器設備龐大,控制線路也很復雜。當在紫外線消毒器的選型時,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流器數量將會大大減少,可簡化紫外線消毒器設備,提高紫外線消毒器設備安全可靠性,特別是污水紫外線消毒器設備的安全可靠性,同時降低紫外線殺菌器設備的故障發生率。由以上可見,紫外線消毒器的選型具有關鍵性的重大意義。
高強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生臭氧。據國外的試驗研究,185nm的紫外線在水中能產生光化反應,即電離H2O產生-OH(羥基),-OH有很強的氧化性,可礦化分解水中的有機物,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出一定效果。
在水處理除了應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。這種原理現已被成功用于空氣凈化。我們在市場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,國內目前有數十家大學和企業在研究,是國內外研究的熱點。紫外線消毒器廠家石家莊凌卓環保設備有限公司的研究也認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,波長小于387nm的紫外線都能對TiO2激化而產生羥基而起到催化氧化的作用。市場上,我們可看到兩個波長的紫外線燈,一種是254nm,一種是365 nm的紫外線燈,這兩種燈現都已成功用于光催化反應的應用中, 254nm的紫外線燈也就是通常的殺菌燈,是由汞原子發出的譜線。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,但其成本也相應增高。
用在水處理,通常選用254nm的紫外線燈做光催化反應,這實際用到了254nm的雙從作用,一是直接殺菌,一是光催化產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用,紫外線消毒器廠家石家莊凌卓環保設備有限公司已開發利用峰值波長為312nm的紫外線燈的光催化型的紫外線消毒器,該設備光譜在UV-C、UV-B、UV-A等波段均有分布,可對光催化效率大大提高,是光催化應用!
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