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天津紫外线消毒器 石家庄睿汐环保科技有限公司


天津紫外线消毒器紫外线消毒系统中强度分布的理论计算与生物验证对比

紫外线消毒器系统中强度分布计算与生物验证

紫外线消毒器消毒机理是利用254nm及其附近波长区域的紫外线对微生物DNA的破坏,阻止蛋白质合成而使细菌不能繁殖。由于紫外线消毒器具有杀菌广谱性强、处理效率高、运行成本低、不产生消毒副产物等突出优势而越来越受到人们的关注,并被广泛应用于消毒饮用水和污水处理等行业,统称生活饮用水紫外线消毒器和污水紫外线消毒器(或再生水紫外线消毒器、中水回用紫外线消毒器、中水紫外线消毒器、回用水紫外线消毒器)

目前,国际上常用的消毒用的饮用水紫外线消毒器和污水,

天津紫外线消毒器紫外线发生器大规模的低压汞灯其波长维持在253.7nm。同时,新型中压紫外线消毒器( 1~ 5k ) W系统也越来越多地应用于水处理行业。紫外线消毒设备的消毒效果与紫外线剂量 (UV dose)的大小直接相关。紫外线剂量的定义为单位面积上接收到的紫外线能量 (城市给排水紫外线消毒设备规范,2005) 在理想推流状态下 (在实际的紫外线消毒器反应器中不可能达到) 紫外线剂量等于紫外线强度 (UVin tensity)乘以水在反应器里的停留时间, 这样得到的剂量称为设备紫外线平均剂量 (R eactor A verage Dose) (城市给排水紫外线消毒设备规范,2005) 因此,在紫外线反应器的设计中,计算紫外线强度的分布对于确定如何在反应器中*有效的布置灯管具有重要的意义。

天津紫外线消毒器紫外线强度的计算需要把光学原理和几何学应用于反应器。多点源叠加近似法 (MPSS) ( James 2000)把一个线光源分成反应,器轴上的一系列等空间点源,被证明是合适的计算方法。

实际上,因为影响紫外线消毒器消毒效果的因素很多,如颗粒物浓度、大小分布、微生物在反应器中的路径、水的透光率等等,通常通过理论计算而得到的设备紫外线平均剂量无法准确地反映紫外线反应器实际的消毒效果。决定一个紫外线消毒系统消毒效果的是反应器所能实现的设备紫外线有效剂量 (Reactor E ffect ive Dose),即由反应器的生物验证实验实际测得的紫外线剂量,也称当量灭活剂量 (equ iva lent reduct ion dose ERD)。要达到某一特定的消毒要求,

天津紫外线消毒器紫外线反应器的有效紫外线剂量必须达到设计紫外剂量 (Design UV Dose) 而设计紫外剂量的选取依据则是通过平行光管试验得出的微生物 (例如大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、MS2大肠杆菌、噬菌体等)达到一定灭活率时所需要的紫外生化剂量 (Colli ated Bea Dose),并考虑一定的安全系数得来的(通常这一安全系数要求紫外系统必须按峰值流量设计,而不是平均流量) (城市给排水紫外线消毒设备规范,2005)。针对一个实际的饮用水紫外线消毒反应器内的紫外剂量分布同时进行理论计算和生物验证,比较2种方法得到的结果,并分析差异性原因和影响因素,期望为紫外线消毒器反应器设计提供参考。 

实际上紫外线消毒器的反应器受水力条件等多方面的影响,很难达到理想推流状态。对于大流量的情况,理论计算的结果与生物验证比较接近,这是因为流量大的时候紫外线杀菌器反应器中的水流更接近理想推流状态,此时,停留时间成为紫外线剂量的主要影响因素之一。生物验证曲线的变化率明显低于理论计算的情况,这说明,

天津紫外线消毒器的反应器内各种复杂的因素减轻了流量对紫外线剂量的影响。

紫外线剂量随流量的增加而降低。在透光率为80% 时,紫外线剂量随流量的增加改变不大,也就是说,即使水流中的微生物在紫外线杀菌器反应器中停留比较长的间也不能够达到有效的灭活效果,这可能是因为某些微生物受到了颗粒物的保护,避开了紫外线的照射,此时透光率成为影响紫外线剂量的主要因素。在流量为2 5Q 时,透光率对于剂量的影响不。在流量比较大、透光率比较低的情况下,理论计算的数值比较接近于生物验证数值,两者的相对误差较小。这进一步说明,相对低的透光率和相对短的停留时间成为紫外线剂量的主要影响因素。由于不完全的混合状态和紫外线杀菌器反应器内部的其它影响因素,紫外线消毒器的反应器有效剂量要小于通过理论计算而得到的设备紫外线平均剂量。

天津紫外线消毒器的紫外线的剂量应该由实际使用中的生物验证来决定。

紫外线的内部强度分布存在比较大的差别。在2根灯管之间管壁附近区域的强度*小, 而在紫外线杀菌器的反应器中部的大部分区域紫外线强度都在平均强度以上。 

生物验证结果显示,紫外线剂量随流量的增加而降低,呈乘幂的关系在透光率为 80% 时,透光率成为影响紫外线剂量的主要因素。在流量比较高的情况下 ( 2.5Q ) 流量成为影响紫外线剂量的主要因素。

对比生物理论计算和生物验证对比发现,生物验证曲线的变化率明显低于理论计算的情况,这说明紫外线消毒器的反应器内各种复杂的因素减轻了流量对紫外线剂量的影响。统计学分析结果显示, 在流量大透光率低的情况下,理论计算的数值比较接近于生物数值。浅谈紫外线消毒器水消毒技术紫外线消毒器水消毒技术在水和污水处理领域得到日益广泛的应用,天津紫外线消毒器厂家石家庄睿汐环保科技有限公司通过分析紫外线消毒的原理、优点及不足之处,以及水和污水处理中的应用情况,研究了紫外线消毒后的细菌复活研究、流体力学模拟软件的应用和紫外线消毒高效低能耗光源的开发等紫外线消毒技术的研发与应用的主要方向。  

水中存在的伤寒杆菌、痢疾杆菌、霍乱弧菌、寄生虫、贾第抱子虫与隐抱子虫以及病毒等病原微生物对人体健康带来重大的威胁。污水中的细菌及致病微生物更多,其排放或回用时对环境以及人们的健康带来的影响更大。因此,水的消毒是水和污水净化处理中重要的一个单元环节。 常用的水的消毒方法有氯消毒、臭氧消毒和紫外线消毒等。氯消毒成本低廉、应用方便广泛,但是存在液氯的储存和运输、投配等风险,更主要的是氯消毒过程中余氯会与水中有机物反应并生成有致癌、致畸、致突变的THMs等有害消毒副产物,从而影响饮用水水质安全性,同时人们对二氧化氯、臭氧消毒技术的安全性也还存在争论。 

天津紫外线消毒器紫外线消毒原理 紫外线,简称UV,是由德国科学家里特发现的,紫外线是电磁波谱中波长从100-400nm纳米辐射的总称。紫外线是一种肉眼看不见的光波,存在于光谱紫外线端的外侧,故称之为紫外线,依据不同的波长范围,被割分为A, B, C三种波段,其中的C波段紫外线波长在240-260nm之间,为*有效的杀菌波段,其中杀菌能力*强是253.7nm波长。C段紫外光是*易被DNA核糖核酸吸收,当水中的细菌、病毒、藻类生物等受到一定剂量的紫外C光照射后,其细胞的DNA, RNA结构被破坏,细胞复制、转录封锁受到阻碍,从而引起其内部蛋白质和酶的合成障碍,细胞再生无法进行,从而达到水的消毒和净化的目。紫外线消毒器水消毒技术的现状 

天津紫外线消毒器水消毒技术虽然具有很多化学消毒无法比拟的优点,但也存在着一些制约其发展的因素,其中*突出的是紫外线无持续杀菌能力,另外紫外线消毒器水消毒技术对水体要求高,技术本身存在的一些限制使紫外线技术在应用中面临着诸多问题,如何有效地解决这些问题,是紫外线消毒器水消毒技术在水处理领域的推广应用所面临的巨大挑战。 病原微生物的光复活及紫外线无持续杀菌能力 

微生物自身具有修复机制,这使得已经被紫外线消毒器水消毒技术杀灭的细菌在光照条件下发生复活现象,影响出水水质。此外,当处理水离开紫外线杀菌器的消毒反应器之后,消毒过程既已经结束。对于远距离传输的饮用水或再生水,在管网传输过程中一些被紫外线杀伤的微生物有可能会修复损伤的分子,使细菌再生,也可能在沿途滋生新的细菌和病毒,从而对水质安全有构成威胁。一般通过提高UV剂量和采用UVUV-PAA(过氧乙酸)组合工艺来解决光复活问题及维持持续的消毒效果。

天津紫外线消毒器水消毒技术与其它消毒技术联用,如UV-氯胺组合消毒工艺,即可以利用紫外线的广谱杀菌能力和高效杀灭贾第鞭毛虫和隐孢子虫的能力,又可以利用氯胺消毒持久性*长和消毒副产物链很小的优势,不失为一种值得推广的多屏障消毒工艺。 

紫外线的穿透力低,这就使得其消毒效果受水质的影响比较大,水的色度、浊度、有机物和氨氮等都会吸收紫外线而降低其透过强度,影响紫外线的消毒效果。另外水体中的生物群、悬浮物、矿物质等容易积聚在灯套管的表面,形成结垢影响紫外光的透出,从而影响紫外线的消毒效果。因此,采用紫外线消毒器水消毒时需要对原水进行预处理,尽量降低水的浊度、有机物等对紫外线消毒的影响。在设计紫外线杀菌器消毒工艺时,应尽可能把此工艺放在处理末端,并通过改变流速、优化灯管布置等来提高水与紫外线的接触时间,以保证出水水质。要定期对灯套管进行清洗,以减少灯套管表面的结垢对紫外线的吸收。 

天津紫外线消毒器水消毒设备分类 紫外线消毒设备根据紫外灯类型可分为:低压灯紫外线消毒器系统,低压高强灯紫外线消毒器系统,中压灯紫外线杀菌器系统,其中低压紫外线消毒器系统是指紫外消毒设备中单根紫外灯输出功率为40W-100W,它主要用于小型水处理或低流量水处理系统的应用。低压高强紫外线消毒器系统指紫外线消毒设备中单根紫外灯输出为100 W-120W,它主要适用于中型污水处理的应用。中压紫外线消毒器系统指紫外线消毒设备中单根紫外灯输出在320W以上,它主要用于大型污水处理和高悬浮物,紫外线穿透率低的水处理系统。紫外线消毒设备按水流边界的不同分为敞开式和封闭式,其中敞开式主要有明渠式紫外线消毒设备,封闭式主要有压力式管道式消毒设备,其中明渠式紫外线消毒设备主要应用于市政污水、中水回用、自来水深度净化和其它工业领域。压力管道式紫外线消毒设备主要应用于水产养殖用水、食品加工用水、医药用水等消毒。  

天津紫外线杀菌器水消毒技术在水处理中的应用已经有四十多年的历史。但是由于其技术复杂,维护昂贵,使其应用受到限制。随着我国政府环保部门和民众对水消毒处理的日益重视,以及紫外线消毒器水消毒技术逐步在部分污水运行中的推广,其必将成为水消毒主流技术

睿汐天津紫外线消毒器在二次供水领域的应用紫外线消毒器系统对二次供水(低浊透明)水体进行消毒虽然具有极大的优势,但高效能的紫外线消毒器系统还须有相应的支撑要素,即紫外线系统良好的灭菌效果与辐射半径和辐照历时相关联,提高杀菌率必须减小辐射半径,使辐射层流值均≤2cm,并有效的控制过流水量,大幅延长水体过流行程和增加辐照时间,另外石英管外壁的清洗工作是运行和维修的关键,当水体流经系统时,其中有许多无机杂质会沉淀粘附在套管的外壁上,还因各类水质的不同(有机物含量较高)形成的污垢膜,微生物也极易形成生物膜,这些都会抑制紫外线的透射,影响系统装置消毒效果。

综上所述,由于环境污染的影响,人们逐步认识到安全用水的重要性,消费观念也正在发生着变化,因此,市场期待一种既能与二次供水设施工作环境相适应,又能够满足二次供水消毒技术要求的专用设备,其设计原则为:具有独创的结构设计,充分利用供水过程中低浊透明的良好外部条件,符合GB/T1983-2005 《城市给排水紫外线消毒设备》国家标准要求,技术先进、功能完备的水消毒防护设备,使方便快捷与经济实用和环保安全结合在一起。 这就是紫外线消毒器在市场呼唤中诞生的主要原因。

天津紫外线消毒器系统装置进出水口可与符合国家标准的法兰盘进行连接,在承压>0.8MPa和流量不变的状态下,能够大幅延长水的过流时间,增加紫外线辐照强度,极大地提高杀菌效率,单台腔体系统装置即能满足流量在10 m3 /h20 m3 /h净水处理需求(二次供水、自备水源蓄水设施),具有杀菌广谱、速度快、成本低、体积小、易安装、环保无副产物、不改变水质特性等特点。随着近年来国家新颁标准和规范的实施,将对我国紫外线消毒器水消毒技术领域的发展产生重要作用,对于阻断因水质污染而引发的介水传染病,保障安全用水具有重大的社会意义,同时也给紫外线消毒技术在给排水领域的应用带来了巨大商机。并能产生极大的经济效益。

由于国民经济的快速发展,各类大型及高层建筑日益增多,二次供水设施的使用也越来越普遍。二次供水是指生活饮用水经储存或加压再供给用户的一种供水方式。它可有效地解决管网水压偏低问题,并能满足高层建筑用水的需求。有关二次供水的卫生安全问题,日渐成为公众注目的焦点。用二次供水来解决水源和水量不足的问题,与此同时二次供水又存在着水质二次污染的隐患,究其原因,主要是管网输送过程中管道破损,引起的滴漏,还有二次供水的高层蓄水箱(池)等卫生防护措施不到位,以及卫生管理制度不健全造成的,污染的水质饮用后将对人体造成极大的危害。迄今为止,用于水质消毒净化处理的化学消毒剂没有一种对人是无毒的,使用氯制剂处理的水质中含有氯化副产物,即以三卤甲烷和卤乙酸分别代表了挥发性和非挥发性氯化副产物,具强致癌性,传统的水消毒采用氯及含氯化合物药剂,操作大多以人工投放方式或化学消毒设备进行,由于有机氯对人体具有致癌作用,这些已为越来越多的人们所认识。当前二次供水主要采用:单设水箱供水方式;设水池,水泵和水箱的供水方式:设水池、水泵和水箱部分加压的供水方式;水池、气压罐给水设备的供水方式:水池、变频恒压设备的给水方式。

天津紫外线消毒器据国内研究表明:二次供水水质下降率占饮用水水质下降的70﹪,普遍存在的问题是细菌学指标超标。有关部门监测结果表明;自来水在水箱中贮存24/h后,余氯为零,特别是在夏天,水温较高,水中余氯迅速减小,不宜直接饮用。当水温低于10℃时,滞留时间超过48/h时;当水温在15℃时,滞留时间超过36/h,当水温大于20℃时,滞留时间超过24/h,细菌、总大肠菌群指标明显增加。

分析各类用于二次供水消毒设备进行优势比较,研究各种二次供水设施及水质特点进行对照,我们不难发现,运用紫外线消毒器这种行之有效的物理方法置于管网的末梢进行消毒具有极大的优势,它所独特的优越性即在于:对广谱细菌的杀伤力强,不改变水的理化指标和水质特性,无有害副产物产生,现消毒现饮用,接触时间短,既安全环保,又具经济性。它的优越性在二次供水、自备水源消毒领域更是其它消毒方法所无可比拟的,而它的实用性、经济性和环保性也是其它水消毒设备所不具有的。

 

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