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 水處理專用UV殺菌器系列

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一、讓我們了解紫外線
　 我們都了解，最便宜、最方便的消毒殺菌方式是太陽光，實際上，我們只是運用太陽光源中之紫外線作為殺菌工具。紫外線一直被人們普遍采用，因為它不但方便、便宜、無污染且無殘留物，其惟一缺點是在良好的天氣環(huán)境下才能取得。
　 在1878年，Downee and Blunt已發(fā)現(xiàn)紫外線的殺菌能力，但當時仍沒有產生紫外線的方法，故這一發(fā)現(xiàn)未能應用。
　 1901年，Cooper and Hewitt發(fā)明了水銀電弧紫外線燈，但受制于當時燈絲材料、真空技術、石英純度等技術的局限，水銀電弧燈的壽命不長，而UV-C的效率也低，但水銀電弧燈的發(fā)明，為人類使用紫外線殺菌打開了大門。
　 1940年美國發(fā)明了水銀燈后才有所改變。低壓水銀燈的特點是工作穩(wěn)定，紫外線效率高（能量中30-40%轉化為殺菌功耗），再加上石英提純，及真空技術提高，低壓水銀紫外線燈壽命可長達10000小時（原強度的80%）。低壓水銀燈的發(fā)明，使紫外線應用有很大的發(fā)展。
　　美國對UV消毒設備應用比歐洲略慢，這種情況到20世紀70年代有所改變。在此之前，美國主要用氯消毒。隨著急劇城市化及城市生活污水廠的大量興建，大量的污水經氯消毒后排入自然水體并作為飲用水水源，造成污水廠下游水體嚴重的氯污染。這些污染有：
　�、儆嗦龋何鬯畯S為維持殺菌效果，要在排放水中保持余氯，余氯排入自然水體，會把水中的微生物、藻類等殺死。把水體② 自1801食物鏈的最低層摧毀，微生物及藻類死亡，使小魚、蝦及其它殼類生物的食物不夠而數(shù)量減少，進而影響其它水產物的數(shù)量及平衡。
　�、诼认�毒還會產生致癌的氯氮化合物，氯在殺死微生物的過程中和致癌的細胞中的有機物產生氧化反應，其中的副產品有氯氨及氯鹵化合物，其中THM（trihalgen methane）是致癌物質。THM在水產物體內累積，人類食用后也會留在人體內，引發(fā)癌癥。

二、紫外線消毒原理

     紫外線是一種人的肉眼無法看見的光線,是電磁波的一種(紫外線原子中的電子從高能階跳到低能階時，會把多余能量以電磁波釋出)。電磁波的能量越強，波長越短，人類肉眼能看見的波長為400nm-780nm（1nm=10-9m）;對肉眼來說，400nm的電磁波顯示成蘭色、紫色，780nm的電磁波顯示成橙色、紅色。紫外線通指是波長在100-400nｍ的電磁波，因其光譜在紫色區(qū)之外，故名為紫外線（Ultraviolet，簡稱UV）。
　　 100-400nm波長的紫外線，按其對人體的影響及功能，UV-A，UV-B，UV-C和V-UV。
　　 UV-A是指波長在315-400nm的紫外線，UV-A能使人的皮膚產生黑色素，使皮膚變黑。
      UV-B是在波長在280-315nm的紫外線，UV-B能致癌，令皮膚起皺紋老化。
      UV-C的波長在200-280nm，其中有254nm波段有殺菌、消毒效能。
      波長在240-270nm的UV-C能直接破壞細胞、病毒的DNA（脫氧核糖核酸）和RNA（核糖核酸），使微生物迅速死亡。

     UVC最易被DNA（核糖核酸）吸收，紫外線消毒系統(tǒng)就是使用UVC。
      波長在100-200nm的VUV185nm能產生臭氧，而在空氣中或溶解在水中的臭氧，能把微生物的細胞壁以氧化作用破壞，使微生物立刻死亡。
      奧聯(lián)牌紫外線殺菌設備集光學、微生物學、機械、化學、電子、流體力學等綜合學科于一體。采用特殊設計的高效率、高強度和長壽命的UV-C光波發(fā)生裝置產生的強紫外C光照射流水。當水中的細菌、病毒、藻類生物等受到一定劑量的紫外C光（波光253.7nm）照射后，其細胞的DNA、RNA結構被破壞，細胞再生無法進行，從而達到水的消毒和凈化的目的。

      在地球上所有以知的生命形式，都是以DNA及RNA作為繁殖、遺存的基礎。DNA及RNA都以4種化學物單元組成
      A--Adenine腺嘌呤
      T--Thymine胸腺嘧啶
      C--Cytosine胞核嘧啶，氧氨嘧啶
      G--Guanine烏嘌啶（核酸的基本成分）
      細胞繁殖時，DNA中的長鏈打開，打開后每條長鏈長的A單元會尋找T單元連合，每條長鏈都可復制出與剛分離的另一條長鏈同樣的鏈條，恢復原來分裂前的完整DNA，成為新生細胞的基礎。波長在240-270nm的紫外線能打破DNA生產蛋白質及復制的能力。細菌病毒的DNA，RNA受破壞后其生產蛋白質的能力和繁殖能力均已喪失。因細菌，病毒一般生命周期很短，不能繁殖的細菌，病毒就會迅速死亡 。
      波長185nm譜線在空氣中產生臭氧，而臭氧可起到殺菌、除味的效果。185nm的譜線還可以分解水中的有機物分子，產生氫基自由基并最終將水中的有機物分子氧化為二氧化碳，達到卻除TOC的目的。

        紫外線消毒不產生任何二次污染物，屬于國際上最新一代的消毒技術，它以其高效率、廣譜性、低成本、長壽命、大水量、無污染等其他消毒手段無法比擬的優(yōu)點，目前已在西方發(fā)達國家逐漸成為一種主流消毒手段 。

三、紫外線消毒技術的優(yōu)勢
　 紫外C-消毒技術對細菌病毒以及其它致病體的消毒效果已得到全世界的公認。紫外C-消毒技術具有下列明顯的優(yōu)點。
1．紫外C-消毒技術具有其它技術無可比擬的殺菌效率
表1列出紫外C-技術對常見幾種細菌病毒的殺菌效率。由表1可見，紫外線對細菌、病毒的殺菌作用一般在一秒以內。而對傳統(tǒng)紫外、氯氣以及臭氧方法來說，達到紫外線的效果一般需要20分鐘至一小時的時間。 
表1 紫外C-水消毒設備對常見細菌病毒的殺菌效率 (紫外輻射強度:30,000μW/cm2)
　

2．高效殺菌廣譜性
    紫外線技術在目前所有的消毒技術中，殺菌的廣譜性是最高的。它對幾乎所有的細菌，病毒都能高效率殺滅。并且對一些對人類危害極大的，而氯氣以至臭氧無法或不能有效殺滅的寄生蟲類（例如隱性包囊蟲 cryptosporidium，賈第鞭毛蟲giardia等）都能有效殺滅。表1也可看出紫外線水消毒設備的殺菌廣譜性。
3． 無二次污染
    由于紫外線技術可以被控制為僅僅是殺菌，并且不加入任何化學藥劑，因此它不會對水體和周圍環(huán)境產生二次污染。不改變水中任何成分。對氯消毒來說，其與水中有機物產生的有機氯已被公認為對人體有致癌作用，并且水中含有的氯化合物在某些場合下會起到反作用，對水中生物以及水環(huán)境產生毒害。臭氧方法也有類似的問題。大量難聞的未溶解到水中的臭氧揮發(fā)到空氣中，有害于附近工作人員的身心健康。
4． 運行安全、可靠
    傳統(tǒng)的消毒技術如采用氯化物或臭氧，其消毒劑本身就是屬于劇毒、易燃、易爆的物質。這些物質的使用對操作現(xiàn)場人員以及周圍環(huán)境和居民安全產生潛在的威脅，需要特別小心。我國的公安、消防及環(huán)保等部門對這些高危物質的使用有嚴格的運輸、保存和操作規(guī)定。這些都極大地增加了基層使用單位領導、操作人員和周邊居民的心理負擔和不安全感�，F(xiàn)代紫外C-消毒系統(tǒng)不存在這樣的安全隱患，是一種對周邊環(huán)境以及操作人員相對安全可靠得多的消毒技術。

5． 運行維護簡單，費用低
    通常一種高效率的技術總是和高成本，高運行費用聯(lián)系在一塊。但是，紫外技術卻是例外。由于九十年代對紫外核心技術的完善，紫外C消毒技術不僅消毒效率是所有消毒手段中最高的，而且消毒運行維護最簡單，運行成本最低，在千噸處理量水平可達到每噸水4厘人民幣甚至更低，因此，其性能價格比是所有消毒技術中最高的。它既具有其它消毒技術無法比擬的高效率，又具有成本和運行費低的優(yōu)點。在千噸水處理量水平，它的成本只是氯消毒的1/2，是氯加脫氯消毒的2/5，更只有臭氧消毒成本的1/9。即使在十萬噸處理量水平，紫外消毒設備的投資及運行成本也遠遠低于其它消毒技術。

6． 占地小，無噪音
    我公司生產的紫外C-消毒設備。對每小時處理80噸水的NLC-2000設備來說，其占地只有1.7米×0.8米，高1.5米，重220斤。若預留足夠空間，該系統(tǒng)共需4平米的運行操作空間。如果處理水量減少，設備占地體積相應減少。另外，紫外消毒設備如果靠自流式供水（無水泵），將不產生任何噪音。
7． 連續(xù)大水量消毒
    九十年代末紫外C消毒技術的另一特點是一年365天，一天24小時連續(xù)運行。除定期需一、二小時以內的例行保養(yǎng)外，其最佳操作條件是24小時連續(xù)運行。大水量消毒是現(xiàn)代紫外的另一大特征。除了可以消毒小水量（每小時幾十升），也可以消毒大水量。目前紫外技術在實際應用中最大已達到每小時6萬噸。如果實際需要，還可以更大。
8． 應用領域廣
    在目前所有的消毒技術中，沒有一種像紫外技術一樣，具有如此廣泛的應用領域。它不僅可以消毒淡水，還可以消毒海水；不僅可以消毒飲用水，還可以消毒廢水。它可廣泛應用在各種各樣需要水消毒的領域。例如，養(yǎng)殖業(yè)海水消毒，貝類凈化，農業(yè)加工用水，飲用純凈水，電子，醫(yī)藥，生物工業(yè)用超純凈水，各種飲料，啤酒以及食品加工，污水處理后的消毒，自來水消毒，游泳池，城市噴泉裝飾用水，中央空調及電站等冷卻水，和軍事基地，艦船，潛艇用水等。
    現(xiàn)代紫外消毒技術與傳統(tǒng)消毒技術的比較由表2給出。它克服了現(xiàn)有傳統(tǒng)消毒技術的缺點。在消毒過程中，不添加任何化學物質，也不產生或在水體中留下任何有害物質，運行安全、可靠，安裝、維修簡單，特別是投資及運行維修費用低以及極好的消毒效果。歐洲許多國家以及北美的加拿大和美國已在九十年代分別修改了環(huán)境立法，在廢水處理后的消毒，以及飲用水的消毒上，推薦采用紫外-C消毒技術。

表2   紫外C消毒技術與幾種傳統(tǒng)消毒技術的比較

水病菌培養(yǎng)比較圖

六、紫外消毒器應用范圍

      廣泛應用在各種水體（自來水、凈水、污水、海水等）和空氣消毒領域，適合各行各業(yè)的消毒要求。

其主要應用領域有：
　　 ●凈水消毒：自來水，二次供水、直飲水、純凈水、水產養(yǎng)殖、食品水產品加工用水、飲料用水、醫(yī)藥用水、電子高純水等
　　 ●污水消毒：市政污水、中水回用、醫(yī)院污水、屠宰場廢水、油田回注水
　　 ●循環(huán)水消毒：游泳池水、景觀水、工業(yè)循環(huán)冷卻水
　　 ●貝類凈化、農業(yè)灌溉用水消毒、大水量水體除藻
　　 ●軍事基地、野外作業(yè)、飛機、艦船、潛艇等野外供水系統(tǒng)用水消毒
　　 ●中央空調系統(tǒng)空氣消毒·城鎮(zhèn)污水消毒，最大處理量可達每天100萬噸以上。
      ●游泳池、水上其它娛樂用水消毒。
      ●冷卻水消毒，包括火電、核電站冷卻水、工業(yè)生產冷卻水、中央空調系統(tǒng)冷卻水。
      ●生物、化學制藥、化妝品生產用冷卻水。
      ●海水、淡水育苗、養(yǎng)殖（魚、鰻、蝦、鮑魚、貝殼類等）用水，總處理水可達每天20萬噸以上。
      ●農業(yè)用水消毒，包括溫室用水、灌溉等。
　

 七、使用效果
·經紫外水消毒系統(tǒng)處理過的海水、淡水或者其他水體，其各式病毒、細菌率可達到來99.99%以上。
·在水體病毒、細菌除去率達99.99%以上前提下，每噸水處理成本在4厘至此1分錢人民幣（取決水體干凈程度）。
·提高海水、淡水育苗，養(yǎng)殖成活率至今50%以上（取決無消毒時的存活率）
·加快養(yǎng)殖群體生長速度。
·提高育苗，養(yǎng)殖群體整體健康水平，培育出健康苗，健康成體。
·在不改變各種飲料以及其它流體食品的原有成份，味道和顏色的前提下，病細菌等致病體除去率可達99.99%以上。
·對游泳池水消毒采用紫外線前消毒處理，水中加氯含量可降至0.5毫克/升對病毒、細菌除去率達99.99%以上。
·對應用水終端加用紫外消毒，可達到直接應用水的標準。
·對城鎮(zhèn)污水消毒，細菌總量降至200個/100ml以下，大腸桿菌20個/100ml以下。

八、紫外線殺菌特點
1、廣普殺菌，幾乎對所有的微生物、細菌、病毒和澡類生物都起作用。且對隱包子蟲 cryptosporidium，賈第鞭毛蟲giardia等對人類危害極大，而氯氣以至臭氧無法或不能有效殺滅的寄生蟲類都能有效殺滅
2、殺菌快，滅菌率高，一般的微生物和細菌在幾秒鐘內就可以殺死
3、環(huán)保安全，無二次污染，純物理殺菌，不產生其它任何素副作用  
4、運行維護費用低
 5、連續(xù)大流量消毒
6、結構緊湊，占地面積小
7、安裝快速、簡單，容易保養(yǎng)維護

九、紫外殺菌器最佳使用條件

（1） 水溫：5℃~50℃；使用環(huán)境溫度：-5℃~50℃；周圍相對濕度：不大于93%（溫度25℃時）
（2） 電壓：交流電220V±10V，50Hz。
（3） 飲用水：進入處理設備的水質其1cm的透射率（T254）：95%~100%；在原水質低于國家飲用水標準時（如：色度高于15度、濁度高于5度、含鐵量高于0.3毫克/升），先采用其他凈化和過濾等方法，使其凈化達標后用紫外C水質處理設備凈化。
（4） 養(yǎng)殖用水：經過砂濾或其它處理過濾后的淡水、海水。
（5） 污水：根據(jù)殺菌要求，進入處理設備的水質其1cm的透射率（T254）：≥40%；其它要求滿足國家《污水綜合排放標準》GB8978-1996中的二級標準。
（6） 需要處理的水，如水質不能達到上述要求，應先經過適當?shù)那疤幚�，如絮凝、沉淀、過濾等方法，以除去水中各種雜質。

十、紫外殺菌器維護、保養(yǎng)

（1）定期檢查，確保紫外燈的正常運行。
（2）連續(xù)使用9000小時或一年之后，應更換紫外線燈管，以確保高殺菌率。請?zhí)貏e注意紫外線應持續(xù)在開的狀態(tài)，因反復的開、關會嚴重影響燈管的使用年限。
（3）更換紫外線燈管時，先將燈管電源插座拔掉，拿出紫外線燈管。更換新的燈管時，注意勿以手指觸及新燈管的石英玻璃，因為污點會影響殺菌燈光，同時小心地將燈管放入不銹鋼殺菌器內
（4）如果水中有硬度(鈣或鎂)物質、鐵或錳，那么石英管需要定期清洗。清洗石英管后應戴上專用塑膠手套將石英管小心地裝入反應器，裝完密封圈要檢查有無漏水現(xiàn)象，插上電源，確使偵測燈穩(wěn)定發(fā)光。

注：
注意：紫外線對細菌有強大的殺傷力，對人體同樣有一定的傷害，人體最易受傷的部位是眼睛之眼角膜，因此在任何時候都不可用眼睛直視點亮著的燈管，以免受傷，萬一必須要看時，應用普通玻璃(戴眼鏡)或透光塑膠片，作為防護面罩。千萬勿錯用石英玻璃，因為普通玻璃對紫外線幾乎完全無法透過的。一旦受傷，不必驚慌，面部灼傷，幾天后表皮脫落，不治而愈。眼睛受傷會紅腫、流淚、刺痛，約三、四天才能痊愈。不論如何，一遇到傷害，仍然建議立即至醫(yī)生處求診。

UV殺菌器工作原理
UV殺菌工程實例
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