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紫外线(UV)消毒技术在水处理方面的发展新趋势

来源:http://www.40daqf.com 作者:必发365天天乐趣网投 人气:55 发布时间:2020-01-29
摘要:随着人们对消毒技术的不断认识和对水质安全性要求的不断提高,紫外线消毒技术作为多级屏障消毒策略的重要单元日益广泛地应用于世界各地给水厂中。紫外线消毒技术是一种物理消

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随着人们对消毒技术的不断认识和对水质安全性要求的不断提高,紫外线消毒技术作为多级屏障消毒策略的重要单元日益广泛地应用于世界各地给水厂中。紫外线消毒技术是一种物理消毒,具有杀菌广谱性、无二次污染、运行安全可靠等优点,可以灭活一些传统化学药剂不能杀死的有害微生物,如隐孢子虫和贾第鞭毛虫等。因此,越来越多的给水厂采用了紫外线消毒技术以提高微生物控制的覆盖面。

引言一方面经济飞速发展,人口密度的大幅增长,导致局部地区水源短缺;另一方面伴随着经济的迅猛增长,人们提高了的对生活品质的要求,这样一来,饮用水安全成了人们关注的重要问题之一。为了保障饮水的安全问题,满足人民不断提高的生活需要,2007年7月1日卫生部和国家标准化管理委员会对原有的饮用水标准)进行了修订,联合发布新的强制性国家《生活饮用水卫生标准》。新标准加强了对水质有机物、微生物和水质消毒等方面的要求。其中微生物学指标由两项增至6项,增加了对蓝氏贾第虫、隐孢子虫等易引起腹痛等肠道疾病、一般消毒方法很难全部杀死的微生物的检测,特别对“两虫”有了明确的描述。可见消毒环节的重要性和确保饮水安全的重要性。 早在1910年,法国巴黎就已开始使用紫外线消毒器对饮用水进行消毒了,50年代以后紫外线消毒技术得到了空前的发展。从70年代末期开始,紫外线消毒技术被广泛的应用于饮用水和市政污水的消毒工艺。常规的化学消毒剂会在消毒的同时在一定程度上产生有害的消毒副产物,而成熟的紫外线消毒技术的特点在于可以有效的灭活水中的有害微生物和病毒,并且不伴生消毒副产物,紫外线消毒产品在不断进步的同时也逐渐得到国内设计师和终端用户的青睐。 紫外线消毒技术原理紫外线光谱是介于可视光和X射线之间的广播,波长范围在100nm与400nm之间。根据波长的不同,紫外线被人们定义为紫外线A、B、C和真空紫外线。紫外线C又被称为短波紫外线,其波长范围为200nm至280nm,是对液体消毒最为有效的光波。紫外线主要是通过破坏微生物的遗传物质,使之不能继续分裂和复制,以达到消毒的目的。同时,紫外线还可以对微生物的细胞质和和细胞壁的产生一定的破坏作用。失去分裂和复制能力的微生物不会对人体都成威胁,得当的紫外线消毒技术和有效的紫外线剂量可以确保饮用水安全。每天,全世界范围内有超过3000万吨的饮用水是经过紫外线消毒处理的。

引言在过去的20中,紫外消毒行业经历了快速的增长阶段。在这段时期,紫外线技术的发展成为了产业投资满足市场需求的完美案例。随着紫外消毒技术在水厂中的应用,全世界每天超过三十亿升水的处理量,证明了紫外线技术已经不再是一种“新兴”技术,而是一项被工程师广泛采用的用于保护人类健康的技术。紫外线技术仍然在改变、成长,新产品和新的应用也在不断的被发现。本文简要介绍了紫外线技术的发展趋势。行业成熟度几乎所有紫外线技术领军企业,如博生 (Berson) ,海诺威 (Hanovia) ,特洁安 (Trojan) 和威德高(Wedeco) ,他们都隶属于一些综合性的产业、财务集团,例如豪迈 (Halma) ,丹纳赫 (Danaher) 和飞力。这些集团在稳定市场的同时,能提供专业的产品系列,这就意味着这些子公司必须产生或保持利润,由此证实前期并购投资的正确性。相应的紫外线标准的制定和新型紫外线反应器设计的认证标准都表明该技术将转变为主流应用技术。在过去 20 年,紫外线消毒设备实现了两位数的销售增长,全世界紫外线消毒产品总年销售额很快将超过 40 亿人民币。新技术利用流体力学软件建模的方法,大大提高了制造商对自身产品处理程度和能力的预测力,使他们对自己的产品更有信心。系统的选型也不再是魔术,因为制造商能与设计工程师共同合作,最终更加精确的预计在不同水质和流速条件下的处理级别和能力。紫外线设备制造商们很快就能利用该工具来优化反应器内的紫外线剂量,和减小能耗。在制造商开发和改良反应器之后,他们采用一系列的认证协议来验证设计,如欧洲的 DVGW 和 ÖNORM 认证,以及 NWRI 认证,美国的 USEPA 认证。在今后几年内,更为优化的反应器会随即被生产和推广。传统紫外线技术也会得到进一步的改进。中压灯会在能量效率,寿命和功率密度方面得到提高,与石英套管的有机结合可是灯管寿命超过 12,000 小时。这种技术结构紧凑、占地面积小,特别是在需要改建翻新或要求对适应套管能够自动清洗时,会受到设计师和使用者们的更多青睐。低压高强灯管的输出功率也会进一步提高,也许能达到 1kW ,这样会大大降低系统的占地面积和简化维护工作。对于低压紫外线设备而言,灯管的布置也是一个相当重要的问题,因为一套低压紫外线设备需要使用上千根的低压紫外线灯管。新的紫外线光源,如发光二极管 (LED) 被称为未来技术。LED 的优点在于它们能将所有的电能集中到 260nm-262nm 之间这样一个狭窄的波长范围,并且具有很高的功效和很长的使用寿命,因为自身的点光源,所以它们不会受到传统圆柱形设计的局限。这项颇具前景的技术也存在着在灯管功率驱动上的缺陷,因此这项技术还停留于概念阶段。其它灯管类型中,例如激态分子灯,它的优点在于无汞,不需要预热,但目前此项技术仍受到功效低和整流器成本高的限制。而且,激态分子灯常常比它们要替代的产品更具毒性。紫外线强度感应器也在过去的十年中得到了很大提升,现在已经有了稳定,可靠及精确的杀菌感应器以及一个制定完善的认证体系。另外,感应器、流量表和其它监控设备的数据可以帮助制造商改善控制系统和优化设备的性能。他们也可以通过操作平台与控制中心的操作人员进行联系。越来越多的微生物D10 值*被人们所了解,并且这个列表随时都在被更新。最显著的是,研究已确认了只要很低剂量的紫外线就能消灭隐孢子虫 (Cryptosporidium) 和贾第鞭毛虫 (Giardia),但是也发现了几种具有极高 D10 值的病毒。随着紫外线技术应用的更新,会有更多的微生物被加进到现有的 D10 值列表中。复活反应是紫外线技术领域内的一个重要关注点 —— 一些微生物在其 DNA 受紫外线照射后,显著特点在微生物可以做用于受损部分并完成修复过程。DNA 的修复过程可能发生在封闭的系统中,也可能发生在有光的开放系统中。紫外线剂量和紫外线灯的类型能决定复活反应是否能进行,低压紫外线灯会比中压紫外线灯更易产生光复活。在光复活领域需要进行更多的研究努力,在今后 5 年中很可能会有新的进展。还有大量关于紫外线消毒的研究正在进行中,尤其是如何去除水中以下常见的物质,比如氯,溴化物,硝酸盐,臭氧,NOM** 和铁。普通的紫外线消毒剂量不能明显去除以上物质。对更多的水中外来元素的研究也在进行中。新兴市场紫外线消毒技术最大的潜在市场是在饮用水领域。紫外线技术已被认可为适合杀灭隐孢子虫 (Cryptosporidium) 和贾第鞭毛虫 (Giardia) 消毒的技术,特别适用于地表水和其它易受感染水源。自 1997 年至今,由于以下几个因素市场增长速度略有减缓,其中包括隐孢子虫 (Cryptosporidium) 和贾第鞭毛虫 (Giardia)对紫外线敏感度的不确定,紫外线消毒技术标准框架的缺乏,指南和指导的缺乏,紫外线消毒在饮用水厂中的应用案例和工程知识的缺乏,水工业总体的保守,以及使用紫外线杀灭隐孢子虫 (Cryptosporidium) 和贾第鞭毛虫 (Giardia)专利技术的几项诉讼案件的结果还不确定。所有这些问题或者已经被解决了或者正在解决中,这些努力都将为这个市场的快速增长铺平道路。对于紫外线技术而言另外一颇具潜力的市场,是应用于灌溉的再生水和灰水。污水回用技术在美国西南部和其他淡水急剧短缺的地区已经很常见,比如中国北部,欧洲南部,中东和北非。针对这个市场,只要使用比饮用水系统更大的紫外线剂量,紫外线技术被证实有效。与饮用水标准类似的严格的伴生标准,将成为评估这些关键应用的重要方法。防止光复活反应,也将会成为处理和评估的关键因素。紫外线技术的另一新兴市场是经紫外线消毒后的水可以应用于含水层的恢复和地下水的储存。这种应用包括将深度处理过的废水注入蓄水层来补充饮用水供应。美国的加利福尼亚,德克萨斯和佛罗里达三个州都开始考虑使用此种技术,而且在世界上的其它地区对此种应用的兴趣也在不断提升。紫外线技术还可以起到氧化作用,单独使用紫外线技术,或将紫外线技术与氢氧根自由基相结合,可以破坏水中的污染物。这种技术已成功应用在地下水补充,工业废水处理和饮用水处理中。值得一提的是,美国几项大型的强氧化项目已经采用了紫外线技术,用来氧化处理 NDMA*** ,MTBE**** ,杀虫剂,异嗅异味复合物和氯化溶剂等。总结紫外线技术产业在过去十年来已经相当成熟,而今正由主流水处理公司进行着标准化的使用和推广。传统的紫外线技术经过实地测试,如今在广泛的应用中取得了相当优异的成绩。随着标准、版税、工艺和工程等一些列不确定性的降低,在今后 20 年中,预计紫外线技术的认可度将会迅速提高。传统的紫外线产品的设计很大程度上依赖于流体力学软件 ,但是在将来的设计中它将被作为一种常规的校准工具。在今后十年中,对传统灯管,紫外线强度感应器和控制器的改进将不会间断。例如LED 灯和微波灯这样的新技术,在效率,占地面积和能耗上的优势,都会给未来技术的革新提供了极大的空间。现阶段,特别是在新技术能带来更高效率和更低能耗的情况下,饮用水市场需求将会快速的增长,。而其它应用,例如废水再利用及含水层储存和补充的市场相比饮用水要小一些,增长速率相对缓慢,但仍具吸引力。紫外线技术应用在强氧化项目仍在处于启蒙阶段,很大程度上受到能耗的制约。如果新型的、更高能量效率的技术出现,此领域将会迎来飞速的增长。微生物的 D10 值*: 微生物在经过处理后,该生物群体数量降低至 99% 所需的紫外线剂量。紫外线剂量与杀死率呈对数关系。例如,如果对一种特定的微生物需要杀死率为 99.99% ,则所需的剂量为 D10 值乘以 4 。NOM** : 自然有机物NDMA*** : 亚硝基二甲胺MTBE**** : 甲基叔丁基醚(end)

世界上首次应用紫外线消毒的给水厂是法国马赛水厂,紧接着法国里昂水厂也开始应用,随后紫外线消毒技术得到全面推广。目前,西方发达国家有4 000多家给水厂使用紫外线消毒,其中包括德国的斯提罗姆-奥斯特水厂、荷兰的鹿特丹水厂、加拿大维多利亚水厂、美国西雅图和纽约等大型水厂。我国在20世纪60年代初就有关于紫外线用于饮用水消毒的报道,但直到80年代才开始应用,目前应用案例有天津开发区水厂、上海临江水厂、北京郭公庄水厂等。

图一:紫外线光谱图

紫外线消毒效果与紫外设备投射的紫外线剂量直接相关,紫外线剂量指单位面积上接收到的紫外线能量。与化学消毒不同的是,紫外线没有残留,因此不能通过监测剩余浓度来确定释放的剂量。紫外线传感器可以测量紫外光强,但是当微生物以不同的轨迹通过反应器时,传感器无法测量照射到微生物的紫外线剂量。因此,为了确保紫外线对微生物的灭活效果,保障饮用水安全,推动紫外线技术的健康发展,必须了解紫外线消毒设备的消毒性能是如何认定的。

对于隐孢子虫的灭活隐孢子虫属于原生动物,寄生于动物体中和人体中,可引起隐孢子虫病。寄生于人体内部的微小隐孢子虫,是机会治病原虫,可以导致严重腹泻的一种腹泻病原,且具有感染性。在国外,由于隐孢子虫而引起的大面积腹泻症状和致死报道和对其的研究,是隐孢子虫越来越受到全世界的关注。1984年隐孢子虫病被证实可经水质传播,英美欧等地区报道供水系统爆发隐孢子虫病的问题。1987年在美国的佐治亚州,大约有1.3万居民同时发生了肠炎症状,在自来水中找到了隐孢子虫的囊卵,这是历史上第一次隐孢子虫病通过市政供水系统大规模爆发。1993年,美国威斯康星州的市政供水系统又一次被隐孢子虫污染,40万人同时腹泻。1987年在国内也发现了人体隐孢子虫病的病例,随后其他一些省市也相继报到了一些病例,在腹泻患者中,隐孢子虫的检出率达13.3%。在发生疫情的引用水处理系统中,消毒工艺均采用氯化消毒法,经检验氯化消毒系统运行正常,并且保障足够的余氯量和接触时间。大量事实和研究表明,传统的氯化消毒方法不能提供足够的剂量,在隐孢子虫侵入时不足以确保饮用水的供水安全。 紫外线消毒技术的不断进步和紫外线消毒反应器的不断完善,从1993年对隐孢子虫90%除率,达到1999年99.99%的去除率。紫外线技术已被认可为适合杀灭隐孢子虫 (Cryptosporidium) 和贾第鞭毛虫 (Giardia) 消毒的技术,特别适用于地表水和其它易受感染水源。 紫外线消毒在饮用水系统中的应用紫外线杀菌与化学消毒剂杀菌不同,属于一种物理反应,紫外光子辐射导致的光化学反应来完成消毒任务,而不向水体内投加任何的化学药剂。如果水体能不受到外来污染物影响,经中压紫外线技术消毒后的水体可以一直确保消毒效果,有效避免复活反应发生。但是无论是饮用水或是污水,在消毒之后的都会在不同程度上再次被污染,比如管线内壁的污染物或是管线可能存在的渗漏点。因此建议将紫外线消毒工艺与其他一种化学方法相结合,将紫外线消毒系统置于过滤池和清水池之间,保证组合消毒工艺更加合理的同时,确保化学消毒剂与水有充分的接触和反应时间。 欧洲一些国家比如荷兰、德国、法国和北欧等国家采用紫外线单一消毒工艺,可以确保供水安全性。主要由于供水管网相对较短,水源水质比较好,并采用高压供水方式可以有效的避免管网的二次污染。而对于管网长,且相对老旧的供水管网,自来水厂则采用紫外线再加氯的组合消毒工艺,以保证自来水在市政管网内不受二次污染,例如美国、西班牙和意大利。为了有效避免光复活现象和确保有效的紫外线剂量,紫外线消毒系统也可以安装在二次供水的水泵出口、贮水池、居住区高位水箱出水口或其它靠近用水点的管道上。 博生紫外线消毒系统的发展博生BersonInLine+ 反应器,根据流体动力学原理计算、建模型设计而成,因此其消毒效率得到了充分优化。独立的生物鉴定证实了,改进后的水力学设计能够在消耗更少能源的同时达到更佳的消毒效果。该技术不仅削减了系统的初次投资成本,而且降低了运营成本。 独立的微生物研究也表明,博生 (Berson) 中压紫外线消毒系统所采用的管道式设计消除了光复活的可能。光复活是一种能使微生物修复其受损DNA的生物现象。低压灯发出的紫外线,特别是在开放管道系统中,可能会发生光复活现象。 系统的紫外线感应器能确保消毒效率,通过对系统运行状况监测的改造,从而提高系统的可靠性,同时降低了工厂校准的频率。博生BersonInLine+ 的一大特点就是采用了博生 (Berson) 最新的 UVtronic 控制系统,该控制系统操作简便并能记录运行数据,以供存档和分析。故障警告也能帮助操作人员分析运行问题。此外,此控制系统还能使博生 (Berson) 的技术人员在荷兰总部对系统进行远程的系统维修,从而将因维修造成的停产损失降到最少,并降低了维修成本。 该系统的自动清洁部分也得到了进一步的改善,在减少维护量的同时增加了运行的可靠性。对于附着污垢极厚的污水管道,可以采用化学辅助清洁,同时有助于清除石英管套和紫外线感应器探头表面的顽垢。和博生 (Berson) 公司的所有闭管中压紫外线消毒系统一样,博生BersonInLine+ 系统紧凑的设计降低了对安装空间的要求。 紫外线消毒系统是一个综合的系统,可能受到很多因素的影响,这些影响可能导致系统设计的不合理,造成能量或资金的浪费,有甚者不能达到预期的消毒效果。因此,一套合理的与紫外线消毒系统相关的法规和标准的设定至关重要。在欧洲,只有拥有独立第三方认证的紫外线消毒系统才允许在市场中销售,特别是在严谨的德国,德国水气技术协会针对紫外线消毒系统特别制定了一个名为德国DVGW的标准。只有拥有同类认证的技术和产品才才能确保设计的合理性和消毒效果的稳定性。博生BersonInLine+ 符合众多严格的国际标准,包括德国 DVGW标准,W294中有关饮用水的标准,以及美国 NWRI为污水再利用制定的标准。 工程案例分享荷兰鹿特丹自来水厂位于荷兰西部的鹿特丹市拥有荷兰现存最早的紫外线消毒系统,系统从1983年开始运行,至今每天仍然为当地居民供应5万立方米的饮用水。系统采用单一紫外线消毒工艺,末端与活性炭相结合。整套系统由四台小型反应器组合而成,每一个反应器均配有手动清洗装置,防止消毒效果受到石英套管结垢的干扰。经过博生紫外线消毒系统处理的自来水厂,可以达到直饮水标准,为当地居民每天都在使用。

本文介绍了目前常用的紫外线消毒设备剂量认定方法,简要分析了各类方法的特点,并对国际上的剂量验证标准做了简要概述,对比分析了我国的标准及现状,为紫外线消毒技术的推广与应用提供支持。

图二:荷兰鹿特丹自来水厂紫外线消毒系统

1、主要的紫外线消毒效果认定方法

德国Essen自来水厂位于德国中部的Essen自来水厂,日处理量20万立方米。系统采用单一紫外线消毒工艺,整套系统由四台大管径反应器并联组合而成,由于水源水质较高,整套设备没有配套石英套管的清洗系统。经过博生紫外线消毒系统处理的自来水厂,可以达到直饮水标准,并满足当地DVGW认证标准。

目前,认定紫外设备消毒性能,即其投射的紫外线剂量的方法主要有以下几种:计算模型法、化学法、生物法、荧光微球法、紫外线强度监控法。

图三:德国Essen自来水厂紫外线消毒系统

1.1、计算模型法

法国巴黎自来水厂法国首都的巴黎自来水厂,日处理量18万立方米。系统采用单一紫外线消毒工艺,整套系统由五台反应器并联组合而成,水源水质硬度较高,整套设备配套自动清洗系统,石英套管的清洗系统,防止消毒效果受到石英套管结垢的干扰。经过博生紫外线消毒系统处理的自来水厂,可以达到直饮水标准。

计算模型法是理论方法,包括紫外线强度分布模型和计算流体力学模型。其中,紫外线强度模型是基于光学和几何学原理,通过计算紫外线在反应器中的辐照情况,获得紫外线强度分布模型,从而推算紫外线剂量。常见的紫外线强度分布模型有MPSS、MSSS、LSI、RAD-LSI和DO。

图四:法国巴黎自来水厂紫外线消毒系统

1970年,Jacob和Dranoff开发了MPSS模型,将线光源等分成n段相等的点光源,采用多点源叠加的方法计算反应器接收到的紫外线强度。1997年,Blatchley在MPSS基础上提出LSI模型,该模型不考虑紫外线在传播介质中的吸收,改进了MPSS模型有限个点的限制,将MPSS模型中的点光源个数趋近于无穷,简化计算。2000年,James R Boltan提出MSSS模型,采取分段等分的方式,将光源等分成若干个圆柱形立体光源,再采用多段叠加的方式计算接收点的光强,是MPSS模型的扩展,且MSSS模型除了考虑介质对紫外线的吸收作用外,还增加了反射和折射的影响。RAD-LSI模型是LSI模型的改良,将近灯管区域部分采用线光源的模型计算紫外线强度。DO模型是求解热辐射的方法,考虑热量通过各介质时的吸收与分散作用,应用有限。针对紫外线强度分布模型,市场上开发了计算软件,常见的有UV Calc软件和UVDIS软件等。其中,很多紫外设备厂家使用UVDIS软件,用这个软件计算出来的紫外线剂量也叫UVDIS剂量,它实际上是基于紫外线光强均匀分布以及所有微生物颗粒的暴光时间,也是均匀分布的假设。

小结紫外线消毒技术开始逐渐的取代或半取代传统的化学消毒方法,除了投资和运行成本上占优势外,还有以下的特点:属于物理消毒方法,在确保消毒效果的同时,不伴生有毒有害的消毒副产物;对于一些化学消毒方法无效的微生物,紫外线具有高效的杀菌效率;占地面积小,系统结构紧凑,潜在风险小,确保操作人员安全。随着人们生活水水平的进一步提高,健康意识的加强,紫外线消毒技术在饮用水中的应用会越来越普遍,这同时也能促进紫外线技术的进一步发展和产品的革新。 参考文献 1. Hu J. Y., Chu, S. N., Quek, P. H., Feng, Y. Y., and Tan, X. L. (2005). Repair and re-growth of Escherichia coli after low- and medium-pressure ultraviolet disinfection. Water Science and Technology: Water Supply, Vol. 5, No. 5, 101-108.2. Oguma, K., Katayama, H., and Ohgaki, S. (2005). Spectral impact of inactivating light on photo-reactivation of Escherichia coli. Journal of Environmental Engineering and Science, Suppl. 1: S1-S6.3. Zimmer, J. L. & Slawson, R. M. (2002). Potential repair of Escherichia coli DNA following exposure to UV radiation from both medium- and low-pressure UV sources used in drinking water treatment. Applied & Environmental Microbiology, Vol. 68, No. 7, 3293-3299.4. Huffman D.E., Gennaccaro. A. (2001)., Low and medium pressure UV inactivation of microsporidia Encephalitozoon intestinalis, Water research.5. 杨辉,饮用水紫外线消毒研究与应用的进展,沈阳建筑工程学院学报,2002.6. 李伟英,日本最新饮用水水质标准及相关管理,中国给水排水,2004 Vol.20.7. 金云霄,饮用水中隐孢子虫的紫外线灭活,洛阳大学学报,2004 Jun.8. 周伟良,紫外线在饮用水生产中的应用,2001.9. 张辰,紫外线消毒的理论研究,给水排水,2004 Vol.30.

流体力学模型是基于模拟流体流动的计算机技术,计算微生物通过紫外线消毒系统的轨迹,研究反应器的水力特性。在20世纪80年代,Romero等就已经建立了关于环形紫外线消毒系统的流体动力学控制方程,后期随着计算机的普及,人们开始用CFD技术建立流体模型,解决涉及流体工程的问题。目前,常见的CFD软件有Phoenics、Cham、Fluent等。Unluturk等使用CFD技术计算紫外消毒系统的效果,结果显示,消毒效果的预测与模型的建立、参数的设定有很大的关系。Lyn等在二维模型中加入了拉格朗日算法和颗粒流数值,结合紫外线强度分布模型,对比了欧拉的预测方案和拉格朗日粒子轨迹方法。

建立好紫外线光强分布模型和CFD模型后,将二者进行耦合,利用消毒动力学参数,计算紫外线设备有效剂量,最后用试验对其进行验证和完善。

1.2、化学验证法

化学法是利用化学反应来测量紫外系统的消毒效果的。选择合适的化学物质,加入到紫外设备进水中,通过检测经过紫外线消毒设备前后化学物质发生光化学反应的情况,计算照射到水中上的紫外线剂量,得到紫外系统的消毒效果。化学物质要求具有感光性、在紫外线的辐照下可发生光化学反应,且易定量检测等特点。常用的感光物质有碘化钾、尿苷、碘酸钾等。化学验证往往应用于验证高剂量区间的紫外设备。

1.3、生物验证法

生物验证法是国际上广泛认可的剂量认定方法,很多国家制定了手册,将其作为标准方法来规范认定紫外线消毒设备的剂量。

生物验证是通过向紫外线消毒系统加入目标微生物,测定目标微生物的灭活率,反推紫外设备的剂量及消毒性能的。首先,用紫外平行光仪均匀照射已知浓度的目标微生物样品,检测照射后微生物浓度以确定灭活率。根据紫外强度、暴光时间等试验因素,计算微生物的紫外线照射剂量,最终得到目标微生物的紫外线剂量-灭活率曲线。然后,进行紫外线反应器的测试,将验证微生物加入到紫外线消毒系统的上游,在确定流量、UVT、UV功率等条件下,测定目标微生物的灭活率。根据检测结果以及上述紫外线剂量-灭活率曲线,可得在不同紫外灯输出功率和不同紫外线穿透率条件下,紫外线水消毒设备处理流量-剂量关系曲线,如图1所示。图1中UVT为水体紫外穿透率,横坐标为设备所处理的流量,纵坐标为设备的实际剂量。

图1紫外设备处理流量与剂量关系曲线

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