紫外线灯在水处理中的应用

文章作者：JDB电子水务  

紫外线杀菌灯在水处理主要应用它的杀菌功毒。从使用紫外线杀菌灯的方法来分，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。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，对水进行杀菌、消毒，其特点是水流流速很快，一般在石英外套流过的时间为不超过1秒，因此要求杀菌灯的紫外线强度是很高的，一般要求在表面强度超过30000uw/cm2,要产生如此高的紫外线强度，需选用高强度大功率的紫外线杀菌灯。如果仍然想通过延长时间来提高消毒效果，那么一般选用较长的灯，做较长的设备，或在不锈钢外壁上处理成涡流旋转式结构，来延长水流过的时间。过流式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。紫外线杀菌灯工作时表面温度为 40C ，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。与过流式相比，浸没式结构简单。紫外线杀菌灯直接放在水中，这种方法要注意灯管有可能由于意外情况发生破裂；长时间处理，灯管表面会被水中藻类等污染物覆盖，将严重影响紫外线透出。

        在水处理中，尤其中废水处理中，应用高强度的紫外线灯是很有必要的。因为如果使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，设备庞大，控制线路也很复杂。当用大功率的紫外线灯，如300瓦，那么，灯和镇流器数量将会大大减少，可简化设备。提高设备安全可靠性降低设备的故障发生率。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H20 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灯消毒杀菌之外，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光催化空气净化器就是用到该原理。市场上，我们可看到两个波长的紫外线灯，一种是254nm，一种是365nm 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 的双重作用，一是直接杀菌，一是光催化产生羟基矿化降解和杀菌。