紫外線殺菌燈在水處理中的運(yùn)用
應(yīng)用中的一般常識(shí)
1、 應(yīng)用領(lǐng)域的分類
----紫外線殺菌燈在水處理領(lǐng)域有廣泛的用途。
----水處理（water treatment）從處理對(duì)象分，它包括廢水處理、城市供水處理、飲用水處理、純凈水處理、養(yǎng)殖場(chǎng)水處理；從原理上分，有消毒、殺菌、光分解降解及其它光化反應(yīng)；從使用紫外線殺菌燈的方法來分，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。）
----紫外線殺菌燈在水處理主要應(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。其特點(diǎn)是水流流速很快，一般在石英外套流過的時(shí)間為不超過1秒，因此要求殺菌燈的紫外線強(qiáng)度是很高的，一般要求在表面強(qiáng)度超過30000uw/cm2。要產(chǎn)生如此高的紫外線強(qiáng)度，需選用高強(qiáng)度大功率的紫
外線殺菌燈。如果仍然想通過延長(zhǎng)時(shí)間來提高消毒效果，那么一般選用較長(zhǎng)的燈，做較長(zhǎng)的設(shè)備，或在不銹鋼外壁上處理成渦流旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)，來延長(zhǎng)水流過的時(shí)間。
----對(duì)于高檔產(chǎn)品，過流式消毒方法不僅要配較復(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。紫外線殺菌燈工作時(shí)表面最佳溫度為
吸收，利用率就越低。
----與過流式相比，浸沒式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。紫外線殺菌燈直接放在水中，這種方法可用于流動(dòng)的動(dòng)態(tài)水，也可用于靜態(tài)水。這種處理方法要注意燈管有可能由于意外情況發(fā)生破裂；長(zhǎng)時(shí)間處理，燈管表面會(huì)被水中藻類等污染物覆蓋，將嚴(yán)重影響紫外線透出。
對(duì)不同對(duì)象的水體進(jìn)行消毒，主要要了解水質(zhì)變動(dòng)情況和水對(duì)紫外線的透過率。
在水處理，除消毒殺菌外，紫外線燈還用于光催化反應(yīng)，但目前只停留在試驗(yàn)室研究階段。
2、產(chǎn)品的一般設(shè)計(jì)
----對(duì)設(shè)備的設(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（這還和設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有關(guān)），所以通常用水流量和紫外線燈功率的比例關(guān)系來衡量消毒效果。
----水流量一定，則需要一定總功率的紫外線燈，但總功率一定，還有多種選擇方案。如果選擇總功率600瓦的紫外線燈，可選擇30只20瓦的燈，也可選擇20只30瓦的燈，還可選擇6只100瓦的燈等。即使單只燈功率一定了，燈的長(zhǎng)度還不一定?？蛇x擇較短的高強(qiáng)度燈，也可選擇較長(zhǎng)的高效率燈。具體設(shè)計(jì)時(shí)，考慮設(shè)備的長(zhǎng)度、體積，如果允許設(shè)備長(zhǎng)，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，設(shè)備設(shè)計(jì)不能長(zhǎng)，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
2、 燈的選用
----在水處理中，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)槿绻褂幂^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，設(shè)備龐大，控制線路也很復(fù)雜。當(dāng)用大功率的紫外線燈，如300瓦，那么，燈和鎮(zhèn)流器數(shù)量將會(huì)大大減少，可簡(jiǎn)化設(shè)備。提高設(shè)備安全可靠性，降低設(shè)備的故障發(fā)生率。
----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)用紫外線燈消毒殺菌之外，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，被認(rèn)為是高效、最有前景的廢水、廢氣治理方法，是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。
----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，通常見到的是采用專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，本公司已開發(fā)峰值波長(zhǎng)為312nm的紫外線燈，該燈種光譜在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)用首選燈種！
二、應(yīng)用中的技術(shù)難點(diǎn)
1、 結(jié)構(gòu)和控制
----在水處理主要用到紫外線燈的消毒殺菌功能，這種基本原理和方法在數(shù)十年就已被人發(fā)現(xiàn)。在歐美，紫外線消毒技術(shù)已是一種普及的技術(shù)。在我國(guó)，九十年代開始引進(jìn)該技術(shù)。十年來，這種技術(shù)做為一種"高科技產(chǎn)品"被努力地推向市場(chǎng)。然而，到目前為止，紫外線消毒產(chǎn)品還遠(yuǎn)未在水處理應(yīng)用中普及。
----沒有普及化的重要原因之一，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的紫外線殺菌燈質(zhì)量（主要是壽命）不過關(guān)。在水處理行業(yè)。由于設(shè)備一般都是24小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，燈的壽命要求高。而國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的紫外線燈一般也就是1000-2000小時(shí)，而且可靠性不高，易出故障。如果用于空氣消毒，壞一只燈可隨時(shí)更換；而在水處理設(shè)備里，如果壞一只燈，要影響到整個(gè)設(shè)備、系統(tǒng)，還可能影響其他供水系統(tǒng)和用戶?？梢哉f是安全質(zhì)量事故。因此，紫外線殺菌燈的壽命和可靠性尤其重要。
----第二個(gè)原因是產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不過關(guān)。以家用飲水機(jī)為例。據(jù)衛(wèi)生部門的檢測(cè)，通過飲水機(jī)放出的水，大多數(shù)都是細(xì)菌嚴(yán)重超標(biāo)，一些名牌廠家的都是如此。細(xì)菌產(chǎn)生的主要原因就是飲水機(jī)內(nèi)部長(zhǎng)期不清洗而滋養(yǎng)了細(xì)菌。數(shù)年前，有人想把紫外線燈用到飲水機(jī)上，對(duì)系統(tǒng)環(huán)境和水進(jìn)行消毒和保潔。可到現(xiàn)在，市場(chǎng)上也沒看到飲水機(jī)用上紫外線燈。
----造成這種現(xiàn)象主要是遇到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的難題。紫外線在水中的穿透力很差，一般僅適合于
----有人想到，飲水機(jī)主要存在的是二次污染，不是桶裝水帶入的細(xì)菌，只要讓內(nèi)膽中的水不受二次污染就可以保持清潔。沒有必要達(dá)到紫外線消毒殺菌的劑量。但是，桶裝水不合格的報(bào)道我們經(jīng)常見到。顯然，僅僅是對(duì)內(nèi)腔進(jìn)行消毒顯然是不夠的！
2、 光催化反應(yīng)
----光催化氧化反應(yīng)機(jī)理很復(fù)雜。一些納米材料如TiO2粉體復(fù)合光催化劑，被紫外線照射后，會(huì)產(chǎn)生"電子-空穴"對(duì)。空穴有很強(qiáng)的撲獲電子的能力，遇到水分子后，水分子被奪去電子形成羥基（-OH），羥基有很強(qiáng)的化學(xué)活性，它能破壞有機(jī)物的化學(xué)鍵，達(dá)到曠化分解有機(jī)污染物的目的。
----與其他的新技術(shù)、新方法一樣，光催化有他的新穎、實(shí)用的一面，也有其局限性的一面。從目前的國(guó)內(nèi)外的研究和一般客戶的應(yīng)用情況看，光催化有其以下的局限性：
----1、光催化不管用在空氣還是用在水里，其"光解"的作用效率是"有限的"。不能夸大他的作用。它只能處理雜質(zhì)含量很低的空氣和溶液，而且處理時(shí)間較長(zhǎng)。比如空氣凈化，只能用于污染氣體（如家居室內(nèi)）較輕的環(huán)境，而不能用于如廢氣、廢水等的凈化。
----2、光催化作用只能局限于光觸媒表面附近。也就是說，雜質(zhì)分子或離子只能經(jīng)過光觸媒表面才能被降解。因?yàn)楣獯呋a(chǎn)生的活性離子羥基（-OH）從產(chǎn)生到消亡的時(shí)間非常短，（小于10-6秒），他既不能在水中"游泳"，也不能在空中"飛舞"。而象紫外線可以穿透一定水層（盡管它在水中衰減嚴(yán)重），臭氧、氯氣可以溶解在水里，隨水漂流，作用時(shí)間可達(dá)數(shù)十分鐘。
----3、光催化活性易受外界因素影響。如水中某些離子對(duì)光催化分解有促進(jìn)作用，也有些離子或分子對(duì)光催化有"中毒"作用?？諝庵械臐穸葘?duì)光催化效果也有影響。還有一點(diǎn)：必需有水分子光催化才能進(jìn)行。在儀器設(shè)備工作過程中，光催化實(shí)際效果往往難以實(shí)測(cè)和加以判斷。消費(fèi)者難以通過"感性認(rèn)識(shí)"來感觸高科技的魅力！
----4、無法測(cè)定"光解因子"。以消毒殺菌為例，《消毒技術(shù)規(guī)范》介紹有生物滅菌試驗(yàn)方法。（這種試驗(yàn)方法程序復(fù)雜，成本較高，一般只有市級(jí)防疫部門試驗(yàn)室才有條件做。）通常情況，我們可測(cè)試消毒因子。如紫外線消毒，我們可測(cè)試254nm紫外線強(qiáng)度，化學(xué)消毒可測(cè)試化學(xué)因子如環(huán)氧乙烷、臭氧的濃度，而光催化反應(yīng)，目前無法測(cè)試所謂"因子"，如羥基（-OH）濃度就無法測(cè)試，原因是一其存在時(shí)間很
短，二也無恰當(dāng)方法測(cè)試。是"摸不著、看不見"的東西。
----正視其局限性，才能有針對(duì)性的進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，實(shí)施技術(shù)突破。我們?cè)谶@方面研究取得了相應(yīng)成果。
----我公司通過大量試驗(yàn)，掌握了光催化反應(yīng)的基本試驗(yàn)數(shù)據(jù)，研究成果正在推向產(chǎn)業(yè)化。我公司和一些企業(yè)合作已把光催化用于空氣、水的凈化，還成功把其他催化反應(yīng)和光催化結(jié)合用于實(shí)踐。在光觸媒的選用、涂覆，提高反應(yīng)效率，反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的制造，紫外線燈規(guī)格選用有較豐富的經(jīng)驗(yàn)。我們充分發(fā)揮了光催化的優(yōu)越性，突破了其局限性，是光催化產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的典范。
----我公司把取得的成果愿意與廣大想利用光催化反應(yīng)制造各種產(chǎn)品的廠家共同分享--其實(shí)我們?cè)缫堰@樣做。我們不僅為你提供優(yōu)質(zhì)、合適的紫外線燈產(chǎn)品，提供可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，也為你的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出謀劃策，直到產(chǎn)品成功！
三、華星光電紫外線燈產(chǎn)品和企業(yè)優(yōu)勢(shì)
1、 產(chǎn)品技術(shù)優(yōu)勢(shì)
----A、 大功率高強(qiáng)度
----前面我們已經(jīng)講到，在水處理，由于他的使用特點(diǎn)要求紫外線有很高的壽命和可靠性。
- ----對(duì)于低壓汞燈，如熒光燈，功率一般只有幾十瓦，如果把功率做到上百瓦，就被認(rèn)為"有很高的技術(shù)含量"。因?yàn)楣β首龃?，燈管的管壁?fù)載就會(huì)增加，這樣往往會(huì)縮短壽命，或者大大降低光的輸出效率。
----大功率紫外線燈我們現(xiàn)已可做到300瓦以上。這種燈的管流超過
----更大功率的紫外線殺菌燈我們正在研制，燈管電流超過
B、 高可靠性
----國(guó)產(chǎn)石英紫外線燈的突出問題是可靠性差，易出現(xiàn)的問題是慢性漏氣，這是石英紫外線燈的"超級(jí)殺手"。也是水處理行業(yè)領(lǐng)域最可怕的敵人。不難想象，當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)（比如：過濾、沉淀、離子交換、消毒殺菌、嚗氣、絮凝等設(shè)備）運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，突然一只或幾只紫外線燈熄滅，那么意味著，如不及時(shí)更換，消毒殺菌的效果要受到嚴(yán)重影響。另一方面，頻繁更換，也會(huì)增加成本。為防止此類現(xiàn)象發(fā)生，還要增加監(jiān)
視和報(bào)警系統(tǒng)。
----我們?cè)谏a(chǎn)工藝和設(shè)備上有較高的保障能力，確保產(chǎn)品的一致性；另一反面，我們特為水處理用的紫外線燈生產(chǎn)、檢驗(yàn)、測(cè)試、庫(kù)存制定一套"特殊程序"，即使有可能紫外線燈有質(zhì)量問題，我們也可通過"特殊程序"來發(fā)現(xiàn)，而做到出廠的燈合格率幾乎接近100%，這就是我們對(duì)水處理的重視和承諾！
2、 技術(shù)服務(wù)
----紫外線燈的應(yīng)用很專業(yè)，在水處理的運(yùn)用更專業(yè)。我們不僅可提供紫外線燈產(chǎn)品，還可提供相關(guān)技術(shù)服務(wù)。
----我公司技術(shù)發(fā)展中心既承擔(dān)新產(chǎn)品開發(fā)，也負(fù)責(zé)對(duì)客戶的技術(shù)咨詢和服務(wù)等工作。我們有來源廣泛的信息資源，有多學(xué)科的研究開發(fā)隊(duì)伍。有專業(yè)知識(shí)扎實(shí)的專材，也有掌握多門專業(yè)知識(shí)的廣材。我們還有全國(guó)聞名的資深望重的專家、顧問隊(duì)伍，這些都為我們技術(shù)設(shè)計(jì)和技術(shù)服務(wù)提供可靠的保障。
----紫外線燈在各行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用正處在開發(fā)初期。在水處理領(lǐng)域，既有廣泛的商機(jī)，也有很多的挑戰(zhàn)。
----我們?cè)谶^去幾年，我們甚至沒花一分錢的廣告，之所以迅速占領(lǐng)市場(chǎng)，除了我們的燈做得好，另一個(gè)重要原因就是有強(qiáng)大的技術(shù)服務(wù)能力。只要客戶真心需要，有機(jī)會(huì)與我們交流，我們合作的機(jī)會(huì)就很大。我們的技術(shù)有一半做產(chǎn)品，有一半提供給我們的客戶，幫助客戶發(fā)展。這種合作關(guān)系能為我們開發(fā)不斷提出新問題，指引發(fā)展方向；也能為客戶新產(chǎn)品開發(fā)少走彎路，提高成功機(jī)會(huì)。
----與我們成功合作的"樣板工程"有如下企業(yè)和產(chǎn)品：
·臺(tái)灣某科技企業(yè) 家用凈水機(jī)
·順德某著名飲水機(jī)企業(yè) 家用飲水機(jī)
·上海某科技公司 光催化空氣凈化機(jī)
·順德某電器公司 消毒柜
順德某空調(diào)設(shè)備公司 家用空調(diào)
----以上企業(yè)都是從產(chǎn)品的研發(fā)初期找到了我們。我們從產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，工作原理，選用紫外線燈的規(guī)格，市場(chǎng)情況，都給予了他們很大的支持。目前我們這些客戶的產(chǎn)品均已批量上市。
