紫外线消毒器的培训资料
导读：紫外线是电磁波的一种，原子中的电子从高能阶跳到低能阶时，会把多余能量以电磁波释出。电磁波的能量越强，波长越短，人类肉眼能看见的波长400nm-780nm（1nm=10-9m），对肉眼来说， 400nm的电磁波显示成兰色、紫色，780nm的电磁波显示成橙色、红色。紫外线是指波长比400nm还短的电磁波，因其光谱在紫色区之外，故名为紫外线（Ultraviolet，简称UV）。紫外线通指是波长在100-400nｍ的电磁波，人的眼睛不能看到紫外线。
一、紫外线杀毒原理&&
紫外线是电磁波的一种，原子中的电子从高能阶跳到低能阶时，会把多余能量以电磁波释出。电磁波的能量越强，波长越短，人类肉眼能看见的波长400nm-780nm（1nm=10-9m），对肉眼来说， 400nm的电磁波显示成兰色、紫色，780nm的电磁波显示成橙色、红色。紫外线是指波长比400nm还短的电磁波，因其光谱在紫色区之外，故名为紫外线（Ultraviolet，简称UV）。紫外线通指是波长在100-400nｍ的电磁波，人的眼睛不能看到紫外线。
100-400nm波长的紫外线，按其对人体的影响及功能，UV-A，UV-B，UV-C和V-UV。& 　　UV-A是指波长在315-400nm的紫外线，UV-A能使人的皮肤产生黑色素，使皮肤变黑。
UV-B是在波长在280-315nm的紫外线，UV-B能致癌，令皮肤起皱纹老化。UV-C的波长在200-280nm，其中有254nm波段有杀菌、消毒效能。
波长在240-270nm的UV-C能直接破坏细胞、病毒的DNA（脱氧核糖核酸）和RNA（核糖核酸），使微生物迅速死亡。
波长在100-200nm的VUV185nm能产生臭氧，而在空气中或溶解在水中的臭氧，能把微生物的细胞壁以氧化作用破坏，使微生物立刻死亡。
紫外线杀菌原理
在地球上所有以知的生命形式，都是以DNA及RNA作为繁殖、遗存的基础。DNA及RNA都以4种化学物单元组成
A--Adenine腺嘌呤
T--Thymine胸腺嘧啶
C--Cytosine胞核嘧啶，氧氨嘧啶
细胞繁殖时，DNA中的长链打开，打开后每条长链长的A单元会寻找T单元连合，每条长链都可复制出与刚分离的另一条长链同样的链条，恢复原来分裂前的完整DNA，成为新生细胞的基础。波长在240-270nm的紫外线能打破DNA生产蛋白质及复制的能力。细菌病毒的DNA， RNA受破坏后其生产蛋白质的能力和繁殖能力均已丧失。因细菌，病毒一般生命周期很短，不能繁殖的细菌，病毒就会迅速死亡 。
&二：紫 外 线 消 毒 应 用 范 围
1、食品加工工业水体消毒，包括果汁、牛奶、饮料、啤酒、实用油、及各类罐头、冷饮制品等用水消毒。
2、电子工业用超纯净水。
3、医院、各类实验室用水消毒，以及高含量致病体废水消毒。
4、应用水消毒，包括居民住户大楼、小区、办公大楼、旅馆、餐馆、自来水厂等。
5、水产加工净化消毒、贝类净化消毒、鱼类加工净化消毒等。
6、军事营区、野外供水系统。
7、城镇污水消毒，最大处理量可达每天100万吨以上。
8、游泳池、水上其它娱乐用水消毒。
9、冷却水消毒，包括火电、核电站冷却水、工业生产冷却水、中央空调系统冷却水。
10、生物、化学制药、化妆品生产用冷却水。
11、海水、淡水育苗、养殖（鱼、鳗、虾、鲍鱼、贝壳类等）用水，总处理水可达每天20万吨以上。
12、农业用水消毒，包括温室用水、灌溉等。
三：使用效果
1、 经紫外线消毒系统处理过的海水、淡水或者其他水体，其各式病毒、细菌率可达到来99.99%以上。
2、 在水体病毒、细菌除去率达99.99%以上前提下，每吨水处理成本在4厘至1分钱人民币（取决水体干净程度）。
3、 提高海水、淡水育苗，养殖成活率至今50%以上（取决无消毒时的存活率）
4、 加快养殖群体生长速度。
5、 提高育苗，养殖群体整体健康水平，培育出健康苗，健康成体
6、 在不改变各种饮料以及其它流体食品的原有成份，味道和颜色的前提下，病毒细菌等致病体除去率可达99.99%以上。&对游泳池水消毒采用紫外线前消毒处理，水中加氯含量可降至0.5毫克/升对病毒、细菌除去率达99.99%以上。&对应用水终端加用紫外消毒，可达到直接应用水的标准。
四：紫外线消毒技术具有下列明显的优点
1．高效率杀菌
紫外线消毒技术具有其它技术无可比拟的杀菌效率。
紫外线技术对常见细菌病毒的杀菌效率
& 种类 名称
100%杀菌所需的时间(秒)&&&&&& 种类名称&&& 100%杀菌所需的时间(秒)
0.25&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 霍乱弧菌&&&&&&&&&&& 0.64
破伤风杆菌
0.33&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 假单胞杆菌属&&&&&& 0.37
0.8&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 沙门氏菌属&&&&&&&& 0.51
0.10.30&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 结核(分支)杆菌&&&&&& 0.41
5&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 肠道发烧菌&&&&&&&& 0.41
0.36&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 鼠伤寒杆菌&&&&&&&& 0.53
钩端螺旋杆菌
0.2&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 至贺氏菌属&&&&&& &&&0.28
嗜肺军团菌属
0.2&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 葡萄球菌属&&&&&&&& 1.23
4-1.53&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 链球菌属&&&&&&&&&& 0.45
病菌类 腺病毒
0.10&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 病菌类& 流感病毒&& 0.23
噬菌胞病毒
0.20&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 脊髓灰质炎病毒&&&& 0.80
柯萨奇病毒
0.08&&&&&&&&&&&&&&&&&& &&&&&轮状病毒&&&&&&&&& 0.52
0.73&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 烟草花叶病毒&&&&& 16
爱柯病毒I型
0.75&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 乙肝病毒&&&&&&&&& 0.73
0.73-8.80&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 青霉菌属&&&&&&&& 2.93-0.87
8.0&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 产毒青霉&&&&&&&& 2.0-3.33
0.23-4.67&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 青霉其它菌类&&&& 0.87
0.93&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 绿 藻&&&&&&&&&&&& 1.22
3.40&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 原生动物属类&&&&& 4-6.70
2.67&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 病毒性出血病&&&&&& 1.6
2．高效杀菌广谱性
紫外线技术在目前所有的消毒技术中，杀菌的广谱性是最高的。它对几乎所有的细菌，病毒都能高效率杀灭。并且对一些对人类危害极大的，而氯气无法或不能有效杀灭的寄生虫类
（例如隐性包囊虫 cryptosporidium，贾第鞭毛虫giardia等）都能有效杀灭。
3． 无二次污染
由于紫外线技术可以被控制为仅仅是杀菌，并且不加入任何化学药剂，因此它不会对水体和周围环境产生二次污染。不改变水中任何成分。对氯消毒来说，其与水中有机物产生的有机氯已被公认为对人体有致癌作用，并且水中含有的氯化合物在某些场合下会起到反作用，对水中生物以及水环境产生毒害。。
4． 运行安全、可靠
传统的消毒技术如采用氯化物，其消毒剂本身就是属于剧毒、易燃、易爆的物质。这些物质的使用对操作现场人员以及周围环境和居民安全产生潜在的威胁，需要特别小心。我国的公安、消防及环保等部门对这些高危物质的使用有严格的运输保存和操作规定。这些都极大地增加了基层使用单位领导、操作人员和周边居民的心理负担和不安全感。现代紫外线消毒系统不存在这样的安全隐患，是一种对周边环境以及操作人员相对安全可靠得多的消毒技术。
5． 运行维护简单，费用低
通常一种高效率的技术总是和高成本，高运行费用联系在一块。但是，紫外技术却是例外。由于九十年代对紫外核心技术的完善，紫外线消毒技术不仅消毒效率是所有消毒手段中最高的，而且消毒运行维护最简单，运行成本最低，在千吨处理量水平可达到每吨水4厘人民币甚至更低，因此，其性能价格比是所有消毒技术中最高的。它既具有其它消毒技术无法比拟的高效率， 又具有成本和运行费低的优点。在千吨水处理量水平，它的成本只是氯消毒的1/2，是氯加脱氯消毒的2/5， 即使在十万吨处理量水平，紫外消毒设备的投资及运行成本也远远低于其它消毒技术。
6． 占地小，无噪小
我公司生产的紫外线消毒设备。对每小时处理80吨水的冀冠牌JG-75-7设备来说，其占地只有长1.7米&直径0.3米， 若预留足够空间，该系统共需4平米的运行操作空间。如果处理水量减少，设备占地体积相应减少。另外， 紫外消毒设备如果靠自流式供水（无水泵）， 将不产生任何噪音。
7． 连续大水量消毒
九十年代末紫外线消毒技术的另一特点是一年365天，一天24小时连续运行。除定期需一、二小时以内的例行保养外，其最佳操作条件是24小时连续运行。大水量消毒是现代紫外的另一大特征。除了可以消毒小水量（每小时几十升），也可以消毒大水量。
8． 应用领域广
在目前所有的消毒技术中，没有一种像紫外技术一样，具有如此广泛的应用领域。它不仅可以消毒淡水，还可以消毒海水；不仅可以消毒饮用水，还可以消毒废水。它可广泛应用在各种各样需要水消毒的领域。农业加工用水，饮用纯净水，电子，医药，生物工业用超纯净水，各种饮料，啤酒以及食品加工，污水处理后的消毒，自来水消毒，游泳池，城市喷泉装饰用水，中央空调及电站等冷却水，和军事基地，舰船，潜艇用水等。现代紫外消毒技术与传统消毒技术的比较。它克服了现有传统消毒技术的缺点。在消毒过程中，不添加任何化学物质，体中留下任何有害物质，运行安全、可靠，安装、维修简单，特别是投资及运行维修费用低以及极好的消毒效果。欧洲许多国家以及北美的加拿大和美国已在九十年代分别修改了环境立法，在废水处理后的消毒，以及饮用水的消毒上,推荐采用紫外线消毒技术。
&五、应用领域
中水回用消毒；　　　　　　　　　　水产养殖加工用水消毒；
小区二次供水消毒；　&&&&&&&&&&&&& 食品、饮料行业用水消毒；&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
市政污水处理消毒；　　　　　　　& 市政景观用水消毒
自来水、纯净水、矿泉水厂水消毒　　家庭小型饮水消毒
水上娱乐设施（游泳池等）用水消毒；大型家禽、家畜饲养用水消毒
医药、化妆品制造业无菌水消毒&& 商用大楼中央空调水处理系统用水消毒
&六、紫外线最佳使用条件
含铁量：不超过0.3ppm(0.3mg/L)　　　&&& 硫化氢：不超过0.05 ppm（0.05 mg/L）
固体悬浮物：不超过10 ppm（10 mg/L）　　 锰含量：不超过0.5 ppm（0.5 mg/L）
水质硬度：不超过120 mg/L　　　　　　　　色度：　不超过15度
水温： 5℃～60℃
&七、冠宇紫外线消毒器消毒设备特点
1、选用高效率的UV-C(LL或LH)紫外灯
选用世界领先的低压高强度紫外线灯管，灯管使用寿命保证在小时以上。
2、选用高透光率、高纯度的石英套管，保证紫外线透过在90%以上。
3、选用世界先进的恒定、高强度紫外线专用镇流器，能保证整个系统在复杂的情况下正常运行。
4、选用优质不锈钢作反应器（304或316材质）、反应器内壁进行特殊抛光处理，以提高杀菌效果。
&二、紫外线杀菌灯基本常识
杀菌灯实际上是属于一种低压汞灯。低压汞灯是利用较低汞蒸汽压（&10-2Pa）被激化而发出紫外光，其发光谱线主要有两条：一条是253.7nm波长；另一条是185nm波长，这两条都是肉眼看不见的紫外线。
&用来照明用的日光灯、节能灯也属于低压汞灯，依靠低压汞蒸汽被激发后发射紫外线，其中254nm波长的紫外线照射到荧光粉上再发出可见光，如果改变荧光粉的成分和比例，它就可以发出我们通常所见的不同颜色的光。
杀菌灯不需要转化为可见光，253.7nm的波长就能起到很好的杀菌作用，这是因为细胞对光波的吸收谱线有一个规律，在250~270nm的紫外线有最大的吸收，被吸收的紫外线实际上作用于细胞遗传物质即DNA，它起到一种光化作用，紫外光子的能量被DNA中的碱基对吸收，引起遗传物质发生变异，使细菌当即死亡或不能繁殖后代，达到杀菌的目的。
日光灯和节能灯使用普通玻璃做成的，253.7nm紫外线透不出来，不能用做杀菌用的灯，石英玻璃对紫外线透过率高，达90%，是做杀菌灯的最佳材料，但是石英玻璃的性能与普通玻璃在性能上有很大的差别(主要是热膨胀系数不同)，封接不能用普通的自动化程度较高的圆封的办法，这使得杀菌灯生产制造的技术含量要高于普通节能灯。
有一种透紫外线的玻璃，即通常所说的高硼玻璃，它对紫外透过率约是石英玻璃的60%，它的生产工艺与节能灯一样，使得它的成本与价格比石英玻璃生产的杀菌灯相差很远，几瓦的灯管只需几元，但它在性能上远比不上石英杀菌灯。表现在如下几方面：
1、透过率不同，在同样规格经同样镇流器测试，石英玻璃杀菌灯紫外线强度是高硼玻璃杀菌灯的1.5倍以上；
2、高硼玻璃灯紫外光强度很容易衰减，它点灯数百小时后其紫外光强度就大幅下降，降到初始时的50%-70%。在用户手上，虽然看到灯管还是亮的，但它可能已不起作用了。而石英玻璃的光衰减程度要远小于高硼灯，如果生产工艺过关，石英灯的光衰减在经点灯小时，光衰减到初始时的80%-70%，以后只要灯不灭，光衰的幅度会越来越小。
国内杀菌灯的客户可能会了解菲利浦的杀菌灯，菲利浦有一种杀菌灯是用一种接近普通玻璃的玻璃生产的，而非石英玻璃制造的，其透光率接近石英玻璃的透过率，比中国的高硼玻璃灯要高得多，可使用自动化程度较高的节能灯生产工艺生产，这种灯主要依靠他们炼制这种玻璃的技术。它的缺点是不能产生臭氧。
英杀菌灯的另一个特点是可发出臭氧。由于石英玻璃对短波185nm的紫外线透过率也高，185nm的紫外线能电离空气产生臭氧，臭氧浓度高对人体不利，但在无人场合时能使用，臭氧也能杀菌、消毒，恰好可弥补由于紫外线只沿直线传播、消毒有死角的缺点。
有些场合不能有臭氧，也可使用石英杀菌灯，这种石英玻璃在炼制的时候就加了一种元素--钛（Ti），使它透过紫外线在200nm以下发生截止，而对254nm紫外线透过基本无影响，即通常所说的无臭氧杀菌灯。
从以上分析，做杀菌灯用石英玻璃是最佳选择。在国内，医疗卫生领域，早已不推荐使用高硼杀菌灯，在美国、加拿大、日本生产紫外线杀菌灯普遍都采用石英玻璃。
但是,用石英玻璃生产的杀菌灯还不一定能做的好，因为还需要解决二个大问题。
1、成本较高
前面已提及，由于石英玻璃特殊性质，使得石英杀菌灯的生产不能规模化，机械化生产，而只能以手工来生产，使得石英杀菌灯的成本较高。国内厂家生产的紫外线杀菌灯数十元一只，国外进口中国的要上百元甚至几百元。价格高，阻碍它的进一步推广运用。
2、光衰较大
----石英杀菌灯还可能出现一个问题--寿命不长。寿命不长有两个概念：一个是点灯寿命不长，就是点不了多长时间，灯熄了，这主要是电极处理不好。在石英加工过程中，需用高温，如果处理不当，会导致阴极受损，点一段时间灯灭了；第二个概念是指有效寿命，即使灯不熄，但它的紫外光强度衰减快，达到30%，按行业标准YY/T0160-94规定，就算灯已寿终。YY/T0160-94规定石英杀菌灯的有效寿命必须大于1000小时，而美国、日本灯过有关标准杀菌灯需大于9000小时。显然说明我国的紫外线杀菌灯的质量水平比国外的要低得多。
根据这一现状，于2000年初开始组织力量研究高强度、长寿命的紫外线低压汞灯（通俗称法叫杀菌灯）经过一年多的努力，我们攻克了这一课题，并在以下二方面我们确定了优势。
成本 目前国内生产石英杀菌灯的厂家都以手工为主，尤其是主要工序--封接采用手工，使得产品成本普遍较高，产品的一致性差，可靠性难以保证。容易出现的问题是慢性漏气，慢性漏气的主要原因就是石英与电极封接不好。华星采用自动封接方法，生产效率和成品率大大提高，漏气现象&0.5%，可靠性大大提高，而且单位成本比同行显著降低，价格具有很强的竞争力。
二、有效寿命一般厂家生产的石英杀菌灯其点灯点数小时都无问题，但是很多时候灯管未熄就不能用了，比如说医院用的30瓦石英消毒灯，初始一般有100&W/cm2（1.0米处）用过一段时间后（约1500小时），再用紫外探头测（在1.0米处）低于70&W/cm2，此时灯管则要换新，以免消毒效果不好。
造成紫外线强度光衰减的原因从机理上分析很复杂，对于荧光灯（如节能灯）的光衰，理论上已有较为成熟的认识，如1999年复旦大学和合作研究了&紧凑型节能灯光衰机理分析&获教育部颁发的一等奖。但是石英紫外灯的光衰与荧光灯光衰从机理上分析不完全相同，因为石英玻璃与荧光灯的加工过程不同，石英玻璃要用到高温夹封；第二，石英玻璃本身与普通玻璃在其原料、生产过程就不同，其性质相差更大，它对于紫外光衰有一定影响。
对于&石英紫外灯光衰机理&的研究，华星光电有限公司技术发展中心正在进一步深入，但是对于如何减轻紫外光衰已有十分有效、可靠的办法。
这种办法是经过特殊的处理，使得紫外光强度衰减降低在整个寿命期间只有20%左右。比如30瓦灯初始时紫外光强为100&W/cm2（1.0米处），即使点到6000小时以上，其紫外光强还有80-90 &W/cm2，7000小时254nm紫外线强度还大于70&W/cm2，这种技术在菲利浦也有类似的应用。使得长寿命的紫外线杀菌灯成为可能。
紫外线杀菌灯一般用来对空气、物体表面、水来进行消毒灭菌。254nm波长能对细菌和病毒能有效的杀灭，前人早已进行过大量的研究，是不用怀疑的事实。紫外线杀菌的特点是广谱性，有些高温都难以消灭的病毒，用紫外线能很快的消灭，这是由于紫外线的杀菌机理与其它方法不同。
紫外线对细菌和病毒的杀灭与紫外线照射剂量有关，照射剂量=照射时间（S）&照射强度（&W/cm2），照射剂量理论上一般设计要求大于30000&W/cm2 如果紫外线强度低，只要时间长，可与强度稍高时达到同样的效果，如果在时间不允许久的情况下，需选择高强度大功率的紫外线灯。一般情况各种细菌和病毒所需杀灭的照射剂量不同，在被杀灭点测出照射强度就可计算出照射时间，对被消毒的对象不了解的情况下，一般需延长照射时间来确保杀菌效率。 由于紫外线会杀死细胞，因此紫外线消毒时要注意不能直接照射到人的皮肤，尤其是人的眼睛，紫外线杀菌灯点亮时不要直视灯管，由于短波紫外线不透过普通玻璃，戴眼镜可避免眼睛受伤害。如果不小心眼受伤，一般情况也无关大碍，就象被太阳光灼伤一样，严重的可滴眼药水或人乳，帮助复原。在有人的场合，不要使用有臭氧灯管，臭氧浓度高时对人不利。
紫外线消毒杀菌用途很广，医院、学校、托儿所、电影院、公交车、办公室、家庭等，它能净化空气，消除霉味，次外还能产生一定量的负氧离子，经紫外线消毒的房间，空气特别清新。在公共场合，经紫外线消毒，可避免一些病菌经空气传播或经物体表面传播。 长寿命的紫外线杀菌灯在水消毒、环保工程方面的应用意义重大，水消毒设备如纯水系统，一般在24小时都运转，紫外线杀菌灯的寿命和可靠性都要求高，如果灯管寿命短，更换灯管成本高，而且很不方便。
紫外线杀菌灯在水消毒方面的应用，八十年代开始在西方国家流行，九十年代开始在中国推行，它比传统的氯气消毒有无可比拟的优越性。氯气消毒：会在水中形成一种氯的化合物，这是一种致癌物，而且氯气浓度高时也会有一种味道，如果喝生水，会明显地闻到这股怪味。现在水消毒还有一种方法：臭氧，臭氧也能杀菌，但其浓度高时，臭氧分解的时间就要延长，很可能就会经近距离管道输送到居民房内。臭氧水据说能美容、洗菜，但不能喝，而且其味道难闻。如果浓度降低，杀菌能力又要减弱。此外臭氧消毒还要防止泄漏。
所以，紫外杀菌在水消毒有无可比拟的优势：紫外线强度可测、可监控，可做到在线控制，及时了解消毒效果，而且不会带有任何副作用，在水消毒领域有不可估量的前景。
紫外线灯在水处理中的应用
水处理（water treatment）从处理对象分，它包括废水处理、城市供水处理、饮用水处理、纯净水处理、养殖场水处理；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。（目前主要采用的是过流式的方法。）
紫外线杀菌灯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。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。
对于高档产品，过流式消毒方法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最佳温度为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。
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，这种方法可用于流动的动态水，也可用于静态水。这种处理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
对不同对象的水体进行消毒，主要要了解水质变动情况和水对紫外线的透过率
在水处理，除消毒杀菌外，紫外线灯还用于光催化反应，但目前只停留在试验室研究阶段。
2、产品的一般设计
对设备的设计，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（这还和设备内部结构设计有关），所以通常用水流量和紫外线灯功率的比例关系来衡量消毒效果。
水流量一定，则需要一定总功率的紫外线灯，但总功率一定，还有多种选择方案。如果选择总功率600瓦的紫外线灯，可选择30只20瓦的灯，也可选择20只30瓦的灯，还可选择6只100瓦的灯等。即使单只灯功率一定了，灯的长度还不一定。可选择较短的高强度灯，也可选择较长的高效率灯。具体设计时，考虑设备的长度、体积，如果允许设备长，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，设备设计不能长，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，则需浪费更多的紫外线来达到相同的消毒效果。即紫外线灯应用效率会降低。
2、 灯的选用
在水处理中，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。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，被认为是高效、最有前景的废水、废气治理方法，是国内外研究的热点。
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，通常见到的是采用专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，本公司已开发峰值波长为312nm的紫外线灯，该灯种光谱在UV-C、UV-B、UV-A等波段均有分布，可对光催化效率大大提高，是光催化应用首选灯种！
二、应用中的技术难点
1、 结构和控制
在水处理主要用到紫外线灯的消毒杀菌功能，这种基本原理和方法在数十年就已被人发现。在欧美，紫外线消毒技术已是一种普及的技术。在我国，九十年代开始引进该技术。十年来，这种技术做为一种&高科技产品&被努力地推向市场。然而，到目前为止，紫外线消毒产品还远未在水处理应用中普及。
没有普及化的重要原因之一，国内生产的紫外线杀菌灯质量（主要是寿命）不过关。在水处理行业。由于设备一般都是24小时运转，灯的寿命要求高。而国内生产的紫外线灯一般也就是小时，而且可靠性不高，易出故障。如果用于空气消毒，坏一只灯可随时更换；而在水处理设备里，如果坏一只灯，要影响到整个设备、系统，还可能影响其他供水系统和用户。可以说是安全质量事故。因此，紫外线杀菌灯的寿命和可靠性尤其重要。
第二个原因是产品的结构和控制系统的设计不过关。以家用饮水机为例。据卫生部门的检测，通过饮水机放出的水，大多数都是细菌严重超标，一些名牌厂家的都是如此。细菌产生的主要原因就是饮水机内部长期不清洗而滋养了细菌。数年前，有人想把紫外线灯用到饮水机上，对系统环境和水进行消毒和保洁。可到现在，市场上也没看到饮水机用上紫外线灯。
造成这种现象主要是遇到结构设计上的难题。紫外线在水中的穿透力很差，一般仅适合于10cm以内厚度的静态水层，随水层厚度增加，紫外线强度将大幅度衰减。因此紫外线对水消毒最适合薄层动态水。而普通的桶装饮水机中的水流入到内胆中是静态，而且储存时间无法确定，有可能只停留几秒种（连续接水饮用），也有可能停留较长时间。这就在时间控制上也增加了难度。
有人想到，饮水机主要存在的是二次污染，不是桶装水带入的细菌，只要让内胆中的水不受二次污染就可以保持清洁。没有必要达到紫外线消毒杀菌的剂量。但是，桶装水不合格的报道我们经常见到。显然，仅仅是对内腔进行消毒显然是不够的！
2、 光催化反应
光催化氧化反应机理很复杂。一些纳米材料如TiO2粉体复合光催化剂，被紫外线照射后，会产生&电子-空穴&对。空穴有很强的扑获电子的能力，遇到水分子后，水分子被夺去电子形成羟基（-OH），羟基有很强的化学活性，它能破坏有机物的化学键，达到旷化分解有机污染物的目的。
与其他的新技术、新方法一样，光催化有他的新颖、实用的一面，也有其局限性的一面。从目前的国内外的研究和一般客户的应用情况看，光催化有其以下的局限性：
1、光催化不管用在空气还是用在水里，其&光解&的作用效率是&有限的&。不能夸大他的作用。它只能处理杂质含量很低的空气和溶液，而且处理时间较长。比如空气净化，只能用于污染气体（如家居室内）较轻的环境，而不能用于如废气、废水等的净化。
2、光催化作用只能局限于光触媒表面附近。也就是说，杂质分子或离子只能经过光触媒表面才能被降解。因为光催化产生的活性离子羟基（-OH）从产生到消亡的时间非常短，（小于10-6秒），他既不能在水中&游泳&，也不能在空中&飞舞&。而象紫外线可以穿透一定水层（尽管它在水中衰减严重），臭氧、氯气可以溶解在水里，随水漂流，作用时间可达数十分钟。
3、光催化活性易受外界因素影响。如水中某些离子对光催化分解有促进作用，也有些离子或分子对光催化有&中毒&作用。空气中的湿度对光催化效果也有影响。还有一点：必需有水分子光催化才能进行。在仪器设备工作过程中，光催化实际效果往往难以实测和加以判断。消费者难以通过&感性认识&来感触高科技的魅力！
4、无法测定&光解因子&。以消毒杀菌为例，《消毒技术规范》介绍有生物灭菌试验方法。（这种试验方法程序复杂，成本较高，一般只有市级防疫部门试验室才有条件做。）通常情况，我们可测试消毒因子。如紫外线消毒，我们可测试254nm紫外线强度，化学消毒可测试化学因子如环氧乙烷、臭氧的浓度，而光催化反应，目前无法测试所谓&因子&，如羟基（-OH）浓度就无法测试，原因是一其存在时间很短，二也无恰当方法测试。是&摸不着、看不见&的东西。
正视其局限性，才能有针对性的进行相关试验，实施技术突破。我们在这方面研究取得了相应成果。
我公司通过大量试验，掌握了光催化反应的基本试验数据，研究成果正在推向产业化。我公司和一些企业合作已把光催化用于空气、水的净化，还成功把其他催化反应和光催化结合用于实践。在光触媒的选用、涂覆，提高反应效率，反应器结构的制造，紫外线灯规格选用有较丰富的经验。我们充分发挥了光催化的优越性，突破了其局限性，是光催化产业化应用的典范。
我公司把取得的成果愿意与广大想利用光催化反应制造各种产品的厂家共同分享--其实我们早已这样做。我们不仅为你提供优质、合适的紫外线灯产品，提供可靠的试验数据，也为你的结构设计出谋划策，直到产品成功！ 三、华星光电紫外线灯产品和企业优势
1、 产品技术优势
A、 大功率高强度
前面我们已经讲到，在水处理，由于他的使用特点要求紫外线有很高的寿命和可靠性。
对于低压汞灯，如荧光灯，功率一般只有几十瓦，如果把功率做到上百瓦，就被认为&有很高的技术含量&。因为功率做大，灯管的管壁负载就会增加，这样往往会缩短寿命，或者大大降低光的输出效率。
大功率紫外线灯我们现已可做到300瓦以上。这种灯的管流超过1A，功率密度要比普通灯显著大，达到1．2瓦/cm。300瓦紫外线灯在1．0米处254nm紫外线强度达到1200uw/cm2，相当于10只40瓦灯的紫外线强度，表面紫外线强度更是高达70000 uw/cm2（在此强度下消毒时间不超过0．5秒）。在高功率密度情况下，仍有较高的紫外线输出效率，而且可在较高管壁温度（超过100℃）条件下工作。使用漏磁变压器点灯，有很高的可靠性，灯管寿命达到5000小时以上。
更大功率的紫外线杀菌灯我们正在研制，灯管电流超过2A，有更大的功率密度。
B、 高可靠性
国产石英紫外线灯的突出问题是可靠性差，易出现的问题是慢性漏气，这是石英紫外线灯的&超级杀手&。也是水处理行业领域最可怕的敌人。不难想象，当整个系统（比如：过滤、沉淀、离子交换、消毒杀菌、嚗气、絮凝等设备）运转时，突然一只或几只紫外线灯熄灭，那么意味着，如不及时更换，消毒杀菌的效果要受到严重影响。另一方面，频繁更换，也会增加成本。为防止此类现象发生，还要增加监视和报警系统。
我们在生产工艺和设备上有较高的保障能力，确保产品的一致性；另一反面，我们特为水处理用的紫外线灯生产、检验、测试、库存制定一套&特殊程序&，即使有可能紫外线灯有质量问题，我们也可通过&特殊程序&来发现，而做到出厂的灯合格率几乎接近100%，
这就是我们对水处理的重视和承诺！
紫外线消毒对水中微生物的灭活效果
紫外线消毒具有较高的微生物灭活效果，对水中多种微生物都具有良好的灭活效果，并且杀菌速度快，大多数都是在1秒之内。紫外线对常见细菌和病毒的灭菌效果如表1所示：
表1 　紫外技术对常见细菌病毒的杀菌效率(紫外辐射强度30mW/ cm2)
100 %杀灭所需时间(秒)
100 %杀灭所需时间(秒)
结核(分支) 杆菌
破伤风杆菌
假单胞杆菌属
沙门氏菌属
肠道发烧菌属
鼠伤寒杆菌
噬菌胞病毒
脊髓灰质炎病毒
柯萨奇病毒
烟草花叶病毒
爱柯病毒I 型
青霉其它菌类
原生动物属类
感染性胰坏死病
病毒性出血病
另外，紫外线消毒技术对近些年发现的致病性病原微生物贾第虫和隐孢子虫也具有良好的灭活效果。隐孢子虫孢囊通过人畜的粪便排入环境，它们可在环境中存活很长时间，隐孢子虫卵囊和贾孢子虫孢囊比其它水传染病源微生物的存活时间长，因而可引起多次疾病的爆发。隐孢子虫引起的疾病非常严重，其普遍的的症状是腹泻、呕吐、低烧，类似流感的症状，而对免疫机能不健全的患者，如艾滋病患者，其疾病更为严重，导致死亡。如1994年美国拉斯维加斯市爆发隐孢子虫病，20名艾滋病患者死亡[6-9]。近年来的研究表明，使用低压汞灯和中压汞灯的辐射剂量在30J/m2时，能灭活隐孢子虫99.9 %以上，并且通过大量的实验证明低压汞灯和中压汞灯均能有效地灭活隐孢子虫[10~12]。紫外线消毒对军团菌也有良好的效果，Muraca比较了臭氧、紫外线和氯和加热对军团菌的灭活情况，紫外线和加热(60度)1个小时产生了5log的灭活，氯和臭氧需5个小时才能达到同样的灭活效果[13,14]。
3 紫外线消毒与其它消毒方法的比较
&&& 五种常用的消毒方法在消毒效果、费用及安全性方面的比较（见表2）。从表中可以看出，几种中化学消毒剂灭活微生物需要较长的时间，而紫外线消毒仅需几秒钟即可达到同样的灭活效果。化学消毒剂都会产生一些对人体健康有害的消毒副产物，并且操作及管理也比较复杂，紫外线消毒在灭菌的过程中不产生消毒副产物，而且运行操作简便，其基建投资及运行费用也低于其他几种化学消毒方法。
表2 紫外线消毒与其他消毒方法的比较
消毒副产物
三卤甲烷、卤乙酸、卤化腈
基建、运行费用较低
能有效灭菌
氯有毒、腐蚀性强、运行管理有一定的危险
卤乙酸、氯化腈、溴化腈
基建、运行费用较低
灭菌效果差、持久性灭菌效果好
管网腐蚀性小
亚氯酸盐、氯酸盐
基建和安装费用高、运行费用较低
灭菌效果较氯好
二氧化氯不稳定、强氧化性、有毒性和腐蚀性、操作管理要求高
溴酸盐、醛类、酮类、羧酸、二溴丙酮腈
基建投资较大、运行成本高
灭菌和杀灭病毒的效果均较好、无持续杀菌能力
有毒性、强氧化性、操作管理要求高
安装费用为二氧化氯的50%；运行费用为氯胺的25%
消毒效果好、迅速、无持续杀菌能力
4 紫外线消毒应用的优缺点
紫外线消毒工艺具有其他消毒工艺所无法比拟的优势，克服了现有传统消毒技术的缺点。欧洲许多国家以及北美的加拿大和美国已在九十年代分别修改了环境立法，在废水处理后的消毒，以及饮用水的消毒上，推荐采用紫外线消毒技术。紫外线消毒的优势主要表现在：
(1) 紫外线消毒技术具有较高的杀菌效率，运行安全可靠。紫外线消毒对细菌和病毒等具有较高的灭活效率并且由于不投加任何化学药剂，因此它不会对水体和周围环境产生二次污染。
(2) 对隐孢子虫和贾第虫有特效消毒效果，常规的氯消毒工艺对隐孢子虫和贾第虫的灭活效果很低，并且在较高的氯投量下会产生大量的消毒副产物，而紫外线消毒在较低的紫外线剂量下对隐孢子虫和贾第虫就可以达到较高的灭活效果。
(3) 不产生有毒有害副产物，不增加饮用水的AOC含量。紫外线消毒不改变有机物的特性，并且由于不投加化学药剂，不会产生对人体有害的副产物，并且不会增加AOC和BDOC等损害管网水生物稳定性的副产物。
(4) 能降低臭味和降解微量有机物，紫外线对水中多种微量有机物具有一定的降解能力，并且能够降低水的臭和味。
(5) 占地面积小，运行维护简单、费用低。对每天5万吨污水用氯消毒来说，需建有一个130米长、3米宽的接触渠。采用紫外线消毒只需20米长3米宽的面积；紫外线消毒运行维护简单，运行成本低，可达每吨水仅4厘人民币甚至更低，其性能价格比具有很大优势。
(6) 消毒效果受水温、pH影响小。
紫外线消毒技术在工程应用中也存在一定的缺点，主要有以下几个方面：
(1) 无持续杀菌能力，消毒后的水如果遇到新的污染源，会再次被污染，需与氯配合使用；
(2) 浊度及水中悬浮物对紫外杀菌有较大影响，降低消毒效果；
(3) 紫外灯套管容易结垢，影响紫外光的透出和杀菌效果，因此需要对套管进行定期的清洗以及采取表面降温措施来防止管垢的形成；
(4) 细菌的复活现象，一些细菌被紫外照射失活的病毒细菌可通过光的协助修复自身被破坏的组织，达到复活目的，另外一些细菌可能存在着暗复活现象(无需光照)；
(5) 国内使用经验少，在国内，虽然工程上已经逐渐开始使用紫外线系统，但是对于紫外线消毒技术的研究并没有完全开展起来，对于紫外线消毒的应用也还存在较多问题。
5 紫外线消毒技术应用前景
紫外线消毒具有广谱性，对多种病源微生物都有较好的作用效果。欧洲许多国家以及北美的加拿大和美国已在九十年代分别修改了环境立法，在废水处理后的消毒以及饮用水的消毒上，都推荐采用紫外线消毒技术[15]。目前紫外线在饮用水消毒、再生回用水消毒、生活污水、工业废水等的消毒处理中得到了一定的应用，尽管紫外线消毒技术存在无持久杀菌能力、细菌光修复问题及灯管的使用寿命等问题，但是相信随着人们对紫外线消毒技术研究的不断深入，杀菌效率更高的中压灯、脉冲灯的出现，灯管使用寿命的延长，以及对紫外线消毒系统设计研究的深入，紫外线消毒装置产品的商业化、国产化，高效的紫外线消毒技术在我国饮用水消毒中将具有良好的应用前景。
紫外线技术在全球各地被日益广泛地应用于各种水处理系统中&&Adam Donnellan
利用紫外线杀灭水生传染病菌的优点已经得到广泛确认。其实，工业界是最早使用这项技术的先驱之一。今天，几乎所有的工业都将紫外线技术应用到水处理系统中，包括食品和饮料业、制药业、化妆品业、保健品业、制造业、高技术产业等等。杀菌消毒是紫外线技术在水和废水领域中的主要应用。与此同时，工业界还将此技术应用在其他许多方面，其中包括消除臭氧、降低总有机碳（TOC）、液体糖消毒、降解氯气、表面和空气以及冷却塔消毒等。本文将对紫外线在工业界的一些用途进行简要的概述。
紫外线杀菌主要是利用254纳米波长的紫外线光。此波长的紫外线光，即使是在微量的紫外线投射剂量下，也可以破坏一个细胞的生命核心&&DNA，因此阻止细胞再生,丧失再生能力使细菌变得无害，从而达到灭菌的效果。象所有其它紫外线应用技术一样，这种系统的规模取决于紫外线的强度（照射器的强度和功率）和接触时间（水、液体、或空气暴露在紫外线下的时间长短）。
在工业生产中，臭氧常被用于消毒和净化水体。但是，由于臭氧有极强的氧化能力，水中剩余的臭氧如果不被去除会有可能对下一流程有所影响，因此，通常臭氧处理过的水在进入主要的工艺流程之前必须将水中剩余臭氧去除掉。254纳米波长的紫外线对于破坏剩余臭氧非常有效，它可以把臭氧分解成氧气。尽管不同的系统所需要的规模不同，但通常来讲，一个典型的臭氧消除系统所需的紫外线放射量是一个传统的灭菌消毒系统的三倍左右。
降低总有机碳量
在很多高技术和实验室装置中，有机物会妨碍高纯度水的生产。有很多方法可以把有机物从水中清除掉，较常用的方法包括使用活性炭和反渗透。波长较短的紫外线（185纳米）也可以有效地降低总有机碳量（值的一提的是这些放射器也产生254纳米波长的紫外线，因此可以同时进行消毒）。波长较短的紫外线具有更多的能量，因此能够分解有机物。紫外线氧化有机的反应过程虽然非常复杂，其主要原理是通过产生氧化能力很强的自由氢氧，将有机物氧化成水和二氧化碳。和臭氧清除系统一样，这种降解有机碳的紫外线系统的紫外线放射量是传统消毒系统的三到四倍。
液体糖消毒
大多数食品和饮料厂家都大量地使用液体糖。由于糖是很容易被细菌所利用的食物，因此很容易促成细菌繁殖。另外，液体糖是不透明的，所以很难进行彻底消毒。254纳米波长的紫外线可以用来对液体糖产品进行消毒。为了弥补液体的黏稠度和颜色造成的能量损耗，很多紫外线发射器需要被紧紧地排列起来组成所谓的 &薄膜& 反应器。这种放射器的紧密组合可以提供所要求的非常高的紫外线放射量，从而可以对液体糖进行有效的消毒。它的紫外线的能量输出大约是传统消毒系统的7到10倍。
在市政水处理和供水系统， 加氯消毒是非常必要的。 但在工业生产过程中，为了避免对产品产生不良影响，去除水中的余氯却经常是必要的前处理。消除余氯的基本方法有活性炭床和化学处理。活性碳处理的缺点在于它需要不断再生，而且经常遇到细菌滋生的问题。185纳米和254纳米波长的紫外线都被证实可以有效地破坏余氯和氯氨的化学键。虽然需要巨大的紫外线能量才能发挥作用，但它的优点在于此方法不需向水中添加任何药物，不需要储存化学物质，容易维修，而且同时还有杀菌和去除有机物的作用。
表面和空气消毒
用紫外线进行空气消毒和紫外线用于水消毒一样有很久的历史。空气消毒设备用于医院、诊所和净化房间已行之有年。现在，工厂、办公室和家庭也开始使用空气消毒设备。
空气消毒的原理和水消毒一样。通常，紫外线灯可安装在空气管道里，位于盘管的前端，或装在固定于墙上的架子上。当空气经过时，空气中的微生物就被杀死而变得无害了。表面消毒的原理也是这样。在食品和饮料生产业中，传送带上的产品就是由表面消毒设备进行消毒的。
冷却塔消毒 为了降低杀生剂的费用（购买、储存、保险）以及化学处理对健康的危害，紫外线系统可以安装在冷却塔的水循环系统中以起到杀菌的作用。如果和过滤器一并使用，紫外线可以有效的控制微生物在冷却塔中的生长。虽然冷却塔中仍然需要保留一定的杀生剂浓度，应用紫外线可以大大降低其使用量。
编辑：hbsjzysb
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