2019年6月14日

UV-tubes

作者/编译
Raju Shrestha(环境和公共卫生组织,恩菲)
Dorothee Spuhler(Seecon International GmbH)

执行摘要

浓缩紫外线(UV)光的杀菌作用在许多领域和许多装置中使用。对于饮用水处理,简单的,商业上可用的紫外线管可以用来杀死饮用水中的致病微生物。这种紫外线管水消毒装置是一种有效的,低成本和简单的手段,非常快速的消毒。它们通常由一根管子组成,水通过管子缓慢地流动,里面安装了一个紫外线灯泡,它可以用电力或太阳能供电。有许多设计UV管装置的方法,它们可以用于家庭、社区或机构层面。然而,尽管化学或物理污染(例如盐度、重金属浑浊度)非常有效,但无法处理,而且相对于氯,没有残留的消毒效果。

好处
可以快速获得大量的消毒水
所需的最小行为改变
可以用本地可用的材料构建
高效的广泛病原体,包括大肠杆菌,卫生和隐孢子虫
没有DBP形成的风险(例如三卤代甲烷)
与pH值和温度无关的失活
没有难闻的味道或气味(因为它可以出现在化学处理)
没有运输,储存或处理化学品
缺点
与氯溶液相比,设备的更高成本
需要常规电源运行
灯管每6-12个月需要更换一次
需要一些安装投资
由于其汞含量,需要定期清洁紫外线灯并用护理进行处理
只对微生物污染有效
无残留消毒效果,无再生或再污染风险
出去

淡水

饮用水

介绍

factsheet块体

浓缩紫外线(UV)的杀菌效果已被知道多年,并在许多领域和设施中使用。据报道,1910年法国首次使用紫外线对饮用水进行消毒。随着UV管的最新发展,使用当地可用的组件,这项技术现在是一种可行的家庭水处理方法(CAWST 2009)。面对高有机含量水氯化过程中产生的消毒副产物(DBPs)的挑战,简单的物理消毒方法取代化学消毒方法,如UV管获得了人们的兴趣(美国环保署,1999年)。

家庭/社区水平紫外线管消毒系统的不同设计。来源:Ucberkeley(N.Y.)和Brownell(N.Y.)
家庭/社区水平紫外线管消毒系统的不同设计。来源:Ucberkeley(N.Y.)和Brownell(N.Y.)

典型的UV系统提供围绕UV灯的流动路径,其构造成通过防止直接接触来提供沿着UV灯的长度的水流的近距离。

来自Fundacion Cantaro Azul的UV管设计概念。来源:CAWST (2009)
来自Fundacion Cantaro Azul的UV管设计概念。来源:CAWST (2009)

紫外线辐射消毒机制

factsheet块体

UV管基本上和商业上的荧光灯一样,除了它没有磷涂层,玻璃外壳被熔融石英取代。这意味着灯泡发出的主要是紫外光。紫外光一般定义为小于400nm的电磁辐射波长,又分为UV- a (315-400nm)、UV- b (280-315nm)和UV- c (200-280 nm)。UVA和UVB是晒黑和晒伤的原因。中波紫外线部分被大气过滤掉,只有少数能到达地球表面。这很好,因为中波紫外线可以被DNA直接吸收,从而导致细胞损伤。紫外线也能穿透细胞并破坏DNA,但它几乎完全被臭氧层过滤掉。用于消毒的紫外线管确实含有紫外线的全部光谱,包括UVB和UVC。当光到达微生物细胞时,会破坏遗传物质(DNA),使其无法复制。

灯泡悬挂在覆盖通道的较大管内。水进入一端并在另一端流过出口。虽然水流过管,但从灯泡发出的UV光灭活微生物。灭活与连续UV剂量直接相关,并取决于UV光的强度和紫外线阐述的持续时间。出口的高度决定了管中的水的深度,从而确定了液压保留时间(HRT,Cawast 2009)。理论上,液压保留时间等于微生物的曝光时间,并且应根据灯泡强度设计,以实现所有微生物的足够长的接触时间来灭活。对于HRT的计算,当紫外线衰减时,可以根据远离光源的最远点的水深调节灯泡的强度,因为它渗透到水。

有效性

factsheet块体

UV管可有效地灭活大多数病原体,包括细菌,病毒和囊肿形成原生动物,例如密码孢子(Cawst 2009)。然而,有效性在UV剂量上强烈取决于。

非常有效:

无效

细菌

病毒

原生动物

寄生虫

浊度

化学品

味道,气味,颜色

UV管的潜在处理能力。来源:CAWST (2009)

除微生物污染(化学污染和物理污染)外,紫外线管对所有污染都没有效果,目前在储存经处理的水期间仍有残留的消毒效果。由于有机物、铁、亚硫酸盐和亚硝酸盐的存在,紫外光灭活细菌的效率降低。浊度也可干扰紫外线辐射,保护微生物不被灭活,并在消毒步骤后成为再生的食物来源。因此,它是常见的紫外线管合并预过滤步骤,如一个沉降单元。

操作和维护

factsheet块体

UV管的操作和维护通常很低,只要存在更少的电灯泡的电灯泡。安装系统后,用户需要确保水的理论流速和相应的HRT被尊重,并且灯泡正常工作。如果灯泡变脏,则需要取出并清洁以保持发光强度。该系统通常具有较长的寿命垃圾邮件,但灯泡应至少每12个月替换一次(CAWST 2009)。在任何维护活动期间,重要的是,操作员或用户在紫外线辐射中保护其皮肤和眼睛,因为它对人类细胞也有破坏性。

适用性

紫外线广泛用于供水系统进行消毒,有可能杀死大多数细菌,病毒,原生动物或蠕虫。然而,需要或多或少的连续能量供应,并且该系统不适合去除化学污染物或浊度。在处理过的水的分配或储存期间也有可能重新污染,因为没有残留的消毒效应。然而,由于它只是物理治疗,因此形成有毒消毒副产品(DBP)的风险很低。紫外线管可以用局部可用的材料生产,只要提供电力,就可以在家庭,社区或机构水平上安装。

图书馆参考文献

评估低成本,使用点,紫外线水消毒技术

本出版物包含实验室和现场研究,以表征紫外管的性能在流量为5L/m。它提出了紫外管作为一种有前途的技术处理家庭饮用水在使用点。

Blbowell,S.A.;Chakrabarti,A.R.;Kaser,F.M.;Connelly,L.G.;Peletz,R.L.;雷加达斯,F.;郎,M.J.; KAMMEN, D.M. ; NELSON, K.L. (2008): Assessment of a low-cost, point-of-use, ultraviolet water disinfection technology. In: Journal of Water and Health: Volume 6 , 53-65.
进一步读物

评估低成本,使用点,紫外线水消毒技术

本出版物包含实验室和现场研究,以表征紫外管的性能在流量为5L/m。它提出了紫外管作为一种有前途的技术处理家庭饮用水在使用点。

Blbowell,S.A.;Chakrabarti,A.R.;Kaser,F.M.;Connelly,L.G.;Peletz,R.L.;雷加达斯,F.;郎,M.J.; KAMMEN, D.M. ; NELSON, K.L. (2008): Assessment of a low-cost, point-of-use, ultraviolet water disinfection technology. In: Journal of Water and Health: Volume 6 , 53-65.

用紫外光消毒水

本文件股份有关紫外线介绍,消毒机械,紫外剂量计算,微生物估计致死剂量等的信息。

国际潜逃(N.Y):用紫外线消毒水。Burnaby:国际潜逃URL.[访问:17.05.2019]

智能水解决方案

这本小册子在水上提供了使用阳光净化水,有效的低成本水过滤器,低成本滴灌和局部制作的手泵的实例,比进口泵便宜五倍。

NWP(2006):智能水解决方案。井,泵,储存,灌溉和水处理的创新,低成本技术的例子。(=智能水溶液)。阿姆斯特丹:荷兰水伙伴关系(NWP)URL.[访问:06.09.2011]

智能消毒解决方案

这本小册子是智能水解决方案系列的一部分,为农村地区的家庭水处理提供了广泛的方法和产品。

NWP(2010):智能消毒解决方案。用于安全饮用水的小型消毒产品的例子。(=智能水溶液)。阿姆斯特丹:套件发布商URL.[访问:17.05.2019]

紫外线水消毒

概述紫外线消毒的过程、优点、限制、监测和操作的概况。

技术简介(2000):紫外线水消毒。(=技术简报,国家饮用水信息交换所概况,15)。URL.[访问:19.05.2010]
实例探究

饮用水的紫外线消毒试验

本文总结了具有UV管的现场测试结果。

甘尼尔,A。;Dreascher,A。;格林,D。米勒,P.;Motau,C.;Stevens,F。(1997):野外饮用水的紫外线消毒。在:第23届WEDC会议的诉讼程序“全部水和卫生”,德班南非,1997年9月1日至5日:URL.[访问:17.05.2019]
训练材料

UV管项目设计

世界各国不同国家不同设计的紫外线设计。

Peletz,R. UV管项目设计。伯克利:可持续世界工程师世界的工程师URL.[访问:19.05.2010]
提高认识材料

选择版本