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水处理中紫外线消毒器的应用选型和一般设计
发布时间:2015-06-04   点击次数:1202次

1、 紫外线消毒器应用领域的分类----紫外线消毒器在水处理领域有广泛的应用和用途。

  水处理(water treatment)中从紫外线消毒器的处理对象分,它包括废水污水紫外线消毒器、城市供水紫外线消毒器、饮用水紫外线消毒器、纯净水紫外线消毒器、养殖场水紫外线消毒器;从原理上分,有消毒、杀菌、光分解降解及其它光化反应;从使用紫外线消毒器的应用选型的方法来分,有直接把灯放入水中,称为浸没式;紫外线灯放入套管里使用,称为过流式。(目前主要采用的是过流式的方法。)
  紫外线消毒器在水处理主要应用它的杀菌功能,比如过流式的设备工作原理是这样的:经水泵产生压力的一定流速的水流流过能透紫外的石英套管外围,紫外线灯产生的254nm紫外线对水进行消毒、杀菌。
  对于功能要求较高的紫外线消毒器,过流式紫外线消毒器不仅要配较复杂的结构;还有复杂的控制系统,如紫外线强度监测系统,水温监测系统,消毒时间累积,紫外线灯监控、故障报警、自动声光报警等系统。此外,过流式紫外线杀菌器设备对环境与处理对象也有要求,如水的温度、水的透明度对消毒效果有很大的影响。紫外线消毒器工作时表面*温度为40℃,温度过高或过低都会影响紫外线输出效果;水的透明度越差,紫外线越易被吸收,利用率就越低。
  在水处理,除消毒杀菌外,紫外线消毒器还可用于光催化反应,目前已经大量的投入运行。

2、紫外线消毒器的的一般设计
  -对紫外线消毒器的设计,除了相关结构和电控部份设计之外,一项重要指标是消毒效果,消毒效果我们一般用紫外线辐照剂量来衡量,即254nm紫外线辐照强度×照射时间。辐照强度可以根据外套管离灯管表面距离来测试强度,处理时间要根据水流量、水压力、进水管尺寸来定,也可实测。理论上,照射剂量要达到30000uw.s/cm2,剂量越高,对细菌杀灭率越高。
  实际上,照射剂量在紫外线消毒器系统工作时是很难测试的,主要是水体在设备中流过的时间往往难以估计和测试(这还和紫外线杀菌器设备内部结构设计有关),所以通常在紫外线消毒器的设计中,采用水流量和紫外线灯功率的比例关系来衡量紫外线消毒器的消毒效果。
  在紫外线消毒器的设计中,水流量一定,则需要一定总功率的紫外线消毒器,但总功率一定,还有多种选择方案。即使单只灯功率选定了,灯的长度还可以有多种选择方案。可选择较短的高强度灯,也可选择较长的率灯。具体设计时,要考虑紫外线消毒器设备的长度、体积,如果允许紫外线杀菌器设备长,直径不能太大,则采用细长的灯,这样支数相应减少,内腔空腔可缩小。相反,紫外线消毒器设备设计不能长,直径可大的,则选用紫外线灯管时,宜采用较小功率,支数较多的。对于选择支数较少紫外线灯时流过石英外套管的水层厚度要厚,紫外线在水中比在空气中更容易衰减,它的衰减系数比可见光在水中的衰减要大得多。只能允许水层厚度在1cm左右,如果更厚,则在紫外线消毒器的设计中,需浪费更多的紫外线来达到相同的消毒效果。即紫外线消毒器的应用效率会降低。

3、水处理中紫外线消毒器的的选型
  在水处理中紫外线消毒器的选用,尤其在废水处理中,应用高强度的紫外线灯是很有必要的。因为如果在污水紫外线消毒器的选型时选用较多数量的紫外线灯,那么镇流器数量也多,线路更复杂,控制部分也更复杂,往往坏一只灯,就要停机更换,检修。而污水紫外线消毒器的灯和镇流器使用数量越多,坏掉一只的概率也就越大。
  在传统的紫外线灯中,功率一般只能做到几十瓦,如传统规格40瓦、30瓦。如果用到大流量水处理,总功率需几千瓦,紫外线灯的数量要用到数十只到上百只,紫外线消毒器设备庞大,控制线路也很复杂。当在紫外线消毒器的选型时,选用大功率的紫外线灯,如300瓦,那么,污水紫外线消毒器的杀菌灯和镇流器数量将会大大减少,可简化紫外线消毒器设备,提高紫外线消毒器设备安全可靠性,特别是污水紫外线消毒器设备的安全可靠性,同时降低紫外线杀菌器设备的故障发生率。由以上可见,紫外线消毒器的选型具有关键性的重大意义。
    高强度的紫外线灯在水处理中使用,可分别选择有臭氧和无臭氧灯。所谓有臭氧灯,指这种灯能透185nm谱线(汞的特征谱线),这种谱线在空气中能电离空气产生臭氧。据国外的试验研究,185nm的紫外线在水中能产生光化反应,即电离H2O产生-OH(羟基),-OH有很强的氧化性,可矿化分解水中的有机物,降低TOC。但是一般的低压汞灯,本身功率不大,185nm紫外线只占灯管所耗电能的20%,其效果不显著,只有大功率的紫外线灯才能表现出一定效果。
  在水处理除了应用紫外线消毒器的消毒杀菌之外,还可用到紫外线灯的另外的作用原理。这就是光催化反应。这种原理现已被成功用于空气净化。我们在市场上看到的紫外线消毒器型的光催化空气净化器就是用到该原理。在饮用水和废水净化方面,国内目前有数十家大学和企业在研究,是国内外研究的热点。紫外线消毒器厂家石家庄凌卓环保设备有限公司的研究也认为紫外线消毒器型的光催化空气净化器是、zui有前景的废水、废气治理方法。
  目前,光催化活性较好的是TIO2。理论上,波长小于387nm的紫外线都能对TiO2激化而产生羟基而起到催化氧化的作用。市场上,我们可看到两个波长的紫外线灯,一种是254nm,一种是365 nm的紫外线灯,这两种灯现都已成功用于光催化反应的应用中, 254nm的紫外线灯也就是通常的杀菌灯,是由汞原子发出的谱线。365nm谱线的灯,通常见到的是采用的黑色的透紫外线玻璃;另一种是采用石英玻璃,涂覆365nm的紫光粉,采用石英材料的透光率要高,但其成本也相应增高。
  用在水处理,通常选用254nm的紫外线灯做光催化反应,这实际用到了254nm的双从作用,一是直接杀菌,一是光催化产生羟基矿化降解和杀菌。在空气净化方面,目前365nm的黑光管和254nm的石英灯都已有人成功运用,紫外线消毒器厂家石家庄凌卓环保设备有限公司已开发利用峰值波长为312nm的紫外线灯的光催化型的紫外线消毒器,该设备光谱在UV-C、UV-B、UV-A等波段均有分布,可对光催化效率大大提高,是光催化应用!

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