早在1878年人类就发现了太阳光中的紫外线具有杀菌消毒作用。1901年和1906年人类先后发明了水银光弧这一人造紫外光源和传递紫外光性能较好的石英材质灯管,法国马赛一家自来水厂很快在1910年首次使用紫外线消毒工艺。
20世纪70年代以后,人们发现传统的氯消毒会产生致畸、致癌、致突变的卤代烷等副产物,而UV消毒法则具有不投加化学药剂、不增加水的嗅和味、不产生有毒有害的副产物、消毒速度快、效率高、设备操作简单、便于运行管理和实现自动化等优点,近20年来逐渐得到广泛应用。
1 消毒原理
就杀菌速度而言,UVC处于微生物吸收峰范围之内,可在1s之内通过破坏微生物的DNA结构杀死病毒和细菌,紫外光消毒技术是基于现代防疫学、医学和光动力学的基础上,利用特殊设计的高效率、高强度和长寿命的UVC波段紫外光照射流水,将水中各种细菌、病毒、寄生虫、水藻以及其他病原体直接杀死,达到消毒的目的。
2 UV消毒器的结构形式
UV消毒器按水流边界的不同分为敞开式和封闭式。
2.1 敞开式系统
在敞开式UV消毒器中被消毒的水在重力作用下流经UV消毒器并灭活水中的微生物。敞开式系统又可分为浸没式和水面式两种。
浸没式又称为水中照射法,其典型构造如图1所示。将外加同心圆石英套管的紫外灯置入水中,水从石英套管的周围流过,当灯管(组)需要更换时,使用提升设备将其抬高至工作面进行操作。该方式构造比较复杂,但紫外辐射能的利用率高、灭菌效果好且易于维修。
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系统运行的关键在于维持恒定的水位,若水位太高则灯管顶部的部分进水得不到足够的辐射,可能造成出水中的微生物指标过高;若水位太低则上排灯管暴露于大气之中,会引起灯管过热并在石英套管上生成污垢膜而抑制紫外线的辐射。图1中采用自动水位控制器(滑动闸门)来控制水位。在自动化程度要求不高的系统中,也可以采用固定的溢流堰来控制水位。
水面式又称为水面照射法,即将紫外灯置于水面之上,由平行电子管产生的平行紫外光对水体进行消毒。该方式较浸没式简单,但能量浪费较大、灭菌效果差,实际生产中很少应用。