紫外線殺菌燈在水處理中的運用
應用中的一般常識
1、 應用領域的分類
----紫外線殺菌燈在水處理領域有廣泛的用途。
----水處理（water treatment）從處理對象分，它包括廢水處理、城市供水處理、飲用水處理、純凈水處理、養殖場水處理；從原理上分，有消毒、殺菌、光分解降解及其它光化反應；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。其特點是水流流速很快，一般在石英外套流過的時間為不超過1秒，因此要求殺菌燈的紫外線強度是很高的，一般要求在表面強度超過30000uw/cm2。要產生如此高的紫外線強度，需選用高強度大功率的紫
外線殺菌燈。如果仍然想通過延長時間來提高消毒效果，那么一般選用較長的燈，做較長的設備，或在不銹鋼外壁上處理成渦流旋轉式結構，來延長水流過的時間。
----對于高檔產品，過流式消毒方法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。紫外線殺菌燈工作時表面最佳溫度為
吸收，利用率就越低。
----與過流式相比，浸沒式結構簡單。紫外線殺菌燈直接放在水中，這種方法可用于流動的動態水，也可用于靜態水。這種處理方法要注意燈管有可能由于意外情況發生破裂；長時間處理，燈管表面會被水中藻類等污染物覆蓋，將嚴重影響紫外線透出。
對不同對象的水體進行消毒，主要要了解水質變動情況和水對紫外線的透過率。
在水處理，除消毒殺菌外，紫外線燈還用于光催化反應，但目前只停留在試驗室研究階段。
2、產品的一般設計
----對設備的設計，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（這還和設備內部結構設計有關），所以通常用水流量和紫外線燈功率的比例關系來衡量消毒效果。
----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，燈的長度還不一定�？蛇x擇較短的高強度燈，也可選擇較長的高效率燈。具體設計時，考慮設備的長度、體積，如果允許設備長，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，設備設計不能長，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
2、 燈的選用
----在水處理中，尤其在廢水處理中，應用高強度的紫外線燈是很有必要的。因為如果使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，設備龐大，控制線路也很復雜。當用大功率的紫外線燈，如300瓦，那么，燈和鎮流器數量將會大大減少，可簡化設備。提高設備安全可靠性，降低設備的故障發生率。
----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。這種原理現已被成功用于空氣凈化。我們在市場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，國內目前有數十家大學和企業在研究，被認為是高效、最有前景的廢水、廢氣治理方法，是國內外研究的熱點。
----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，本公司已開發峰值波長為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，可對光催化效率大大提高，是光催化應用首選燈種！
二、應用中的技術難點
1、 結構和控制
----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十年就已被人發現。在歐美，紫外線消毒技術已是一種普及的技術。在我國，九十年代開始引進該技術。十年來，這種技術做為一種"高科技產品"被努力地推向市場。然而，到目前為止，紫外線消毒產品還遠未在水處理應用中普及。
----沒有普及化的重要原因之一，國內生產的紫外線殺菌燈質量（主要是壽命）不過關。在水處理行業。由于設備一般都是24小時運轉，燈的壽命要求高。而國內生產的紫外線燈一般也就是1000-2000小時，而且可靠性不高，易出故障。如果用于空氣消毒，壞一只燈可隨時更換；而在水處理設備里，如果壞一只燈，要影響到整個設備、系統，還可能影響其他供水系統和用戶�？梢哉f是安全質量事故。因此，紫外線殺菌燈的壽命和可靠性尤其重要。
----第二個原因是產品的結構和控制系統的設計不過關。以家用飲水機為例。據衛生部門的檢測，通過飲水機放出的水，大多數都是細菌嚴重超標，一些名牌廠家的都是如此。細菌產生的主要原因就是飲水機內部長期不清洗而滋養了細菌。數年前，有人想把紫外線燈用到飲水機上，對系統環境和水進行消毒和保潔�？傻浆F在，市場上也沒看到飲水機用上紫外線燈。
----造成這種現象主要是遇到結構設計上的難題。紫外線在水中的穿透力很差，一般僅適合于
----有人想到，飲水機主要存在的是二次污染，不是桶裝水帶入的細菌，只要讓內膽中的水不受二次污染就可以保持清潔。沒有必要達到紫外線消毒殺菌的劑量。但是，桶裝水不合格的報道我們經常見到。顯然，僅僅是對內腔進行消毒顯然是不夠的！
2、 光催化反應
----光催化氧化反應機理很復雜。一些納米材料如TiO2粉體復合光催化劑，被紫外線照射后，會產生"電子-空穴"對�？昭ㄓ泻軓姷膿浍@電子的能力，遇到水分子后，水分子被奪去電子形成羥基（-OH），羥基有很強的化學活性，它能破壞有機物的化學鍵，達到曠化分解有機污染物的目的。
----與其他的新技術、新方法一樣，光催化有他的新穎、實用的一面，也有其局限性的一面。從目前的國內外的研究和一般客戶的應用情況看，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。它只能處理雜質含量很低的空氣和溶液，而且處理時間較長。比如空氣凈化，只能用于污染氣體（如家居室內）較輕的環境，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，雜質分子或離子只能經過光觸媒表面才能被降解。因為光催化產生的活性離子羥基（-OH）從產生到消亡的時間非常短，（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重），臭氧、氯氣可以溶解在水里，隨水漂流，作用時間可達數十分鐘。
----3、光催化活性易受外界因素影響。如水中某些離子對光催化分解有促進作用，也有些離子或分子對光催化有"中毒"作用。空氣中的濕度對光催化效果也有影響。還有一點：必需有水分子光催化才能進行。在儀器設備工作過程中，光催化實際效果往往難以實測和加以判斷。消費者難以通過"感性認識"來感觸高科技的魅力！
----4、無法測定"光解因子"。以消毒殺菌為例，《消毒技術規范》介紹有生物滅菌試驗方法。（這種試驗方法程序復雜，成本較高，一般只有市級防疫部門試驗室才有條件做。）通常情況，我們可測試消毒因子。如紫外線消毒，我們可測試254nm紫外線強度，化學消毒可測試化學因子如環氧乙烷、臭氧的濃度，而光催化反應，目前無法測試所謂"因子"，如羥基（-OH）濃度就無法測試，原因是一其存在時間很
短，二也無恰當方法測試。是"摸不著、看不見"的東西。
----正視其局限性，才能有針對性的進行相關試驗，實施技術突破。我們在這方面研究取得了相應成果。
----我公司通過大量試驗，掌握了光催化反應的基本試驗數據，研究成果正在推向產業化。我公司和一些企業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和光催化結合用于實踐。在光觸媒的選用、涂覆，提高反應效率，反應器結構的制造，紫外線燈規格選用有較豐富的經驗。我們充分發揮了光催化的優越性，突破了其局限性，是光催化產業化應用的典范。
----我公司把取得的成果愿意與廣大想利用光催化反應制造各種產品的廠家共同分享--其實我們早已這樣做。我們不僅為你提供優質、合適的紫外線燈產品，提供可靠的試驗數據，也為你的結構設計出謀劃策，直到產品成功！
三、華星光電紫外線燈產品和企業優勢
1、 產品技術優勢
----A、 大功率高強度
----前面我們已經講到，在水處理，由于他的使用特點要求紫外線有很高的壽命和可靠性。
- ----對于低壓汞燈，如熒光燈，功率一般只有幾十瓦，如果把功率做到上百瓦，就被認為"有很高的技術含量"。因為功率做大，燈管的管壁負載就會增加，這樣往往會縮短壽命，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
----國產石英紫外線燈的突出問題是可靠性差，易出現的問題是慢性漏氣，這是石英紫外線燈的"超級殺手"。也是水處理行業領域最可怕的敵人。不難想象，當整個系統（比如：過濾、沉淀、離子交換、消毒殺菌、嚗氣、絮凝等設備）運轉時，突然一只或幾只紫外線燈熄滅，那么意味著，如不及時更換，消毒殺菌的效果要受到嚴重影響。另一方面，頻繁更換，也會增加成本。為防止此類現象發生，還要增加監
視和報警系統。
----我們在生產工藝和設備上有較高的保障能力，確保產品的一致性；另一反面，我們特為水處理用的紫外線燈生產、檢驗、測試、庫存制定一套"特殊程序"，即使有可能紫外線燈有質量問題，我們也可通過"特殊程序"來發現，而做到出廠的燈合格率幾乎接近100%，這就是我們對水處理的重視和承諾！
2、 技術服務
----紫外線燈的應用很專業，在水處理的運用更專業。我們不僅可提供紫外線燈產品，還可提供相關技術服務。
----我公司技術發展中心既承擔新產品開發，也負責對客戶的技術咨詢和服務等工作。我們有來源廣泛的信息資源，有多學科的研究開發隊伍。有專業知識扎實的專材，也有掌握多門專業知識的廣材。我們還有全國聞名的資深望重的專家、顧問隊伍，這些都為我們技術設計和技術服務提供可靠的保障。
----紫外線燈在各行業領域的應用正處在開發初期。在水處理領域，既有廣泛的商機，也有很多的挑戰。
----我們在過去幾年，我們甚至沒花一分錢的廣告，之所以迅速占領市場，除了我們的燈做得好，另一個重要原因就是有強大的技術服務能力。只要客戶真心需要，有機會與我們交流，我們合作的機會就很大。我們的技術有一半做產品，有一半提供給我們的客戶，幫助客戶發展。這種合作關系能為我們開發不斷提出新問題，指引發展方向；也能為客戶新產品開發少走彎路，提高成功機會。
----與我們成功合作的"樣板工程"有如下企業和產品：
·臺灣某科技企業 家用凈水機
·順德某著名飲水機企業 家用飲水機
·上海某科技公司 光催化空氣凈化機
·順德某電器公司 消毒柜
順德某空調設備公司 家用空調
----以上企業都是從產品的研發初期找到了我們。我們從產品的結構設計，工作原理，選用紫外線燈的規格，市場情況，都給予了他們很大的支持。目前我們這些客戶的產品均已批量上市。