紫外線消毒器用于飲用水消毒，具有消毒快捷，不污染水質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)在防止高位水箱二次污染中應(yīng)用的較多，本文就其相關(guān)問(wèn)題做一探討。
1 紫外線消毒原理
水的紫外線消毒，是通過(guò)紫外線對(duì)水的照射進(jìn)行的。紫外線按波長(zhǎng)范圍分為A、B、C三個(gè)波段和真空紫外線，A波段320nm～400nm，B波段275nm～320nm，C波段200nm～275nm，真空紫外線100nm～200nm。水消毒用的是C波段紫外線。 光量子理論認(rèn)為，光是物質(zhì)運(yùn)行的一種特殊形式。是一粒粒不連接的粒子流。每一粒波長(zhǎng)253.7nm的紫外線光子具有4.9eV的能量。當(dāng)紫外線照射到微生物時(shí)，便發(fā)生能量的傳遞和積累，積累結(jié)果造成微生物的滅活，從而達(dá)到消毒的目的。
生命科學(xué)揭示了核酸是一切生命體的基本物質(zhì)和生命基礎(chǔ)。微生物體受到紫外線照射，吸取了紫外線的能量，實(shí)質(zhì)是核酸對(duì)紫外線能量的吸收。核酸分為核糖核酸(RNA)和脫氧核糖核酸(DNA)兩大類，其共同點(diǎn)是由磷酸二脂鍵按嘌呤與嘧啶堿基配對(duì)的原則而連接起來(lái)的多核苷酸鏈。
通常，水消毒用的紫外線燈的中心輻射波長(zhǎng)是253.7nm。顯然，紫外線的殺菌效果取決于紫外線的輻射強(qiáng)度和照射時(shí)間的乘積，即輻照劑量
在飲用水紫外線消毒的實(shí)際應(yīng)用中，考慮到消毒器的構(gòu)造結(jié)構(gòu)、水流分布、燈管使用過(guò)程中輻射強(qiáng)度的變化、進(jìn)水水質(zhì)、電源特性、環(huán)境條件，以及必要的安全系數(shù)，消毒器內(nèi)最初的紫外線輻射強(qiáng)度和所能提供的輻射劑量應(yīng)留有余量。
2 消毒器的結(jié)構(gòu)與部件
飲用水紫外線消毒按水流狀態(tài)分為敞開(kāi)重力式和封閉壓力式。目前使用的以封閉壓力式居多。
封閉式飲用水紫外線消毒器具用金屬圓筒把消毒燈管和被消毒的水封閉起來(lái)。筒體用不銹鋼或鋁制造，其內(nèi)壁多做拋光處理，以提高對(duì)紫外線的反射能力，增強(qiáng)筒體內(nèi)的紫外線輻射強(qiáng)度。有的消毒器還在筒內(nèi)加裝了導(dǎo)流板，改變水流的運(yùn)行狀態(tài)，避免水流死角。消毒器必須設(shè)有進(jìn)水、出水和泄水管路，進(jìn)水管上應(yīng)設(shè)流量指示儀表，為簡(jiǎn)化消毒器的構(gòu)造，也可以將泄水管和流量?jī)x表安裝在與消毒器相連的管路上。消毒器的醒目位置應(yīng)設(shè)有燈管點(diǎn)燃指示、點(diǎn)燃計(jì)時(shí)指示或紫外線強(qiáng)度指示儀表。
紫外線燈管是飲用水紫外線消毒器的核心部件，作用是把電能轉(zhuǎn)化為紫外線的光能。燈管內(nèi)充有惰性氣體和汞蒸氣，低壓紫外線燈管殼中的汞蒸氣壓力為0.8Pa。管殼用一種能有效吸收200nm以下致臭氧紫外線輻射的石英玻璃制造。管殼摻雜的石英玻璃對(duì)200nm以下紫外線有吸收能力，減少了紫外線燈管在使用過(guò)程中散發(fā)到空氣中的臭氧量。
臭氧對(duì)人有一定的危害，建議飲用水紫外線消毒器使用低臭氧紫外線燈，低臭氧紫外線燈的臭氧產(chǎn)量很低，小于1mg/h，正常點(diǎn)燃1h后，距燈管正中法線距離1m處采樣的臭氧濃度，用碘化鉀法測(cè)定低于0.3mg/m3。
單燈管的消毒器內(nèi)設(shè)一只燈管，燈管位于筒體斷面的中央。多燈管的消毒器中燈管的布置原則，是使筒體斷面內(nèi)各點(diǎn)具有大體相同的紫外線輻射強(qiáng)度。燈管的石英套管，透紫率不應(yīng)小于80%，工作壓力0.45MPa，試驗(yàn)壓力0.68MPa。
為了提高飲用水紫外線消毒器設(shè)備的總出水量，可以采用多個(gè)單筒體的串聯(lián)與并聯(lián)組合方式。實(shí)踐證明，輻照劑照明相同時(shí)，兩種組合方式的消毒效果無(wú)明顯差別。飲用水紫外線消毒器系列產(chǎn)品的規(guī)格，建議采用1、4、8、15、20、30、40、50 m3/h。在額定的流量下應(yīng)達(dá)到殺菌必須的輻照劑量。
消毒器選用的其他低壓電器產(chǎn)品應(yīng)符合各自的產(chǎn)品技術(shù)要求。低壓紫外線燈的啟動(dòng)電流與普通日光燈相同，其選用的鎮(zhèn)流器對(duì)燈管的工作狀況影響很大，并消耗電能。產(chǎn)品標(biāo)記均為40W、220V、50Hz，而內(nèi)阻分別為40Ω和37Ω的兩只鎮(zhèn)流器，分別配用5只30W的紫外線燈，測(cè)定距燈管中心1m外的紫外線輻射強(qiáng)度，后面一組的值高出前一組18μW/cm2～30μW/cm2。選用的鎮(zhèn)流器應(yīng)符合GB2313標(biāo)準(zhǔn)，選用的啟輝器應(yīng)符合ZBK 74 005標(biāo)準(zhǔn)。
紫外線消毒器進(jìn)水和出水水質(zhì)
GB 3838-88地面水環(huán)境質(zhì)量要求，適用于集中生活飲用水水源地保護(hù)區(qū)的水體，總大腸菌群值應(yīng)小于10 000個(gè)/L。對(duì)于地面水源，在進(jìn)行消毒做為飲用水之前，一般均經(jīng)過(guò)混凝、沉淀、過(guò)濾等處理。GB5749-85《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定，要求經(jīng)過(guò)凈化處理即供生活飲用水的水源，總大腸菌群值不應(yīng)大于1 000個(gè)/L。
飲用水紫外線消毒器的進(jìn)水是以經(jīng)過(guò)凈化處理的地面水、城市建筑物水池或水箱的二次供水、可做為直接供給生活飲用水水源的井水，其水質(zhì)應(yīng)符合生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定。消毒器進(jìn)水的細(xì)菌學(xué)指標(biāo)，可以取總大腸菌群值小于1 000個(gè)/L，細(xì)菌總數(shù)小于2 000個(gè)/mL，色度小于15度，總鐵含量小于0.3mg/L，濁度小于5度。
經(jīng)過(guò)飲用水紫外線消毒器消毒后的出水，總大腸菌群值應(yīng)不大于3個(gè)/L，細(xì)菌總數(shù)不大于100個(gè)/mL，其他水質(zhì)指標(biāo)應(yīng)符合GB 5749-85有關(guān)規(guī)定，與進(jìn)水相比也無(wú)明顯變化。
紫外線消毒器工作條件
環(huán)境溫度影響紫外線燈的輻射強(qiáng)度，從而影響消毒器的消毒效果。溫度在5℃～40℃的范圍內(nèi)對(duì)消毒效果的影響變化是隨溫度的降低，紫外線燈的輸出會(huì)減少，低于5℃時(shí)甚至?xí)斐蔁艄軉?dòng)困難。飲用水紫外線消毒器中，燈管套裝在石英管內(nèi)，其作用除了防止燈管破裂污染水質(zhì)外，也有減少由于水溫過(guò)低影響紫外線燈效率的功能。因此，消毒器的進(jìn)水溫度和環(huán)境溫度就在5℃以上。
紫外線消毒器工作環(huán)境的相對(duì)濕度宜小于65%，不大于90%。過(guò)高的相對(duì)濕度，嚴(yán)重惡化了電氣元件的工作條件，且空氣中的中、小水滴增加，阻擋紫外線，使輻射強(qiáng)度減少。
我國(guó)電網(wǎng)的工頻為50Hz。當(dāng)電源電壓變化時(shí)，紫外線燈的輻射強(qiáng)度隨電壓的升高而增強(qiáng)，紫外線消毒器的能力加大。紫外線消毒器的供電電壓宜穩(wěn)定在220V±10%的范圍內(nèi)，在此電源電壓的波動(dòng)范圍內(nèi)，紫外線消毒器的消毒能力將在15%～20%之間變化。
紫外線消毒器的運(yùn)行管理
消毒器的運(yùn)行管理并不復(fù)雜。平時(shí)應(yīng)注意燈管是否全部點(diǎn)燃，電源電壓是否正常，進(jìn)、出水是否通暢。定期進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)，在燈管監(jiān)近有效期終點(diǎn)時(shí)應(yīng)增加頻度，及時(shí)撤換失效燈管。每3個(gè)月對(duì)石英玻璃套管、燈管、消毒器的筒內(nèi)壁清洗一次，先用紗布蘸酒精擦洗，然后用柔軟布擦凈，工作中應(yīng)戴干凈手套，以防手油沾污，影響紫外線的透過(guò)率及反射率。
