UV
高品质石英套管
UV
低劣或老化石英套管
2.5 石英套管品质外透光率的影响
2.6 水质及T10定义
10 mm 20 mm 30 mm 40 mm 50 mm
溶解性 物质
100% 100%
90%
81%
73%
65%
60%
60%
悬浮物
100%
100%
100%
100%
100%
100%
3.1 紫外线在水处理中应用
UV在水处理中的应用
1.1什么是紫外线
波长(m) 10-13 10-12 10-11 10-10 10-9 10-7 Visible 10-6 10-3 10 Radio Frequencies 105
g Rays
X-Rays
Ultraviolet
Infrared
电磁波谱
UV…
电磁波的一种 介于X射线和可见光之间 波长范围5到400nm之间
Re-designed using CFD RED modelling
Dose Table Prediction. 5MGD T1088% Dose 45.0 Bioassay result 5.07MGD T1088% Dose 42.8
4.15 介质温度对灯管的影响
UV (%) UVC Relative output
1.2 不同波长紫外线特征
100 nm 200 280 315 400 nm
VUV
UVC
UVB
UVA
能量增加 穿透能力增强
2.1紫外线如何产生
低压紫外灯管
气压＜103pa,单色紫外光谱输出，单只灯 管功率小于100W
中压紫外灯管
气压104～106pa,多谱段连续紫外光谱输出 单只灯管功率高达7000W
UV
消毒 光化学分解
臭 氧 分 解
脱 除 余 氯
氯 胺 分 解
TOC 降 解
4.1紫外消毒机理
Capsule Adenine Thymine
Cell wall
Cytosine
Guanine
Nuclear material Cell membrane
典型细菌结构
DNA
4.2 紫外杀菌机理
紫外线
完整DNA
4.13 CFD平均计量模式和RED计算模式
4.14 Average or RED?
Sold using numerical Average Dose maths and Intensity profile software.
Dose Table Prediction. 5MGD T1088% Dose 40.3 Bioassay result 5MGD T1088% Dose 11.6
5.3 不同分子键的键能
Bond C C C C C C C C C C C C H N N N N N N O O O C C C Cl F H N N N O O (aldehydes) O (ketones) H N N N H (NH) H (NH3) O O (O2) O H (water) Dissociation Energy 82.6 145.8 199.6 81.0 116.0 98.7 72.8 147.0 212.6 85.5 176.0 179.0 104.2 52.0 60.0 226.0 85.0 102.2 162.0 119.1 47.0 117.5 Maximum Wavelength for Dissociation 346.1 196.1 143.2 353.0 246.5 289.7 392.7 194.5 134.5 334.4 162.4 159.7 274.4 549.8 476.5 126.6 336.4 280.3 176.5 240.1 608.3 243.3 Possibility of Dissociation with 185 nm UV yes yes no yes yes yes yes yes no yes no no yes yes yes no yes yes no yes yes yes
6.1臭氧分解
臭氧分子吸收200-300nm范围内的紫外线发生如下反 应： O3 + h → O2 + O O + H2O → [2 OH] → H2 O 2
O3分解所需UV剂量：
1 Log 去除率需要90 mJ/cm2
7.1余氯脱除
自由氯在水中存在形式
氯气
Cl2 + H2O HCl + HOCl HOCl- H+ + OCl-
汞齐灯管
基于汞合金，单色紫外光谱输出，单只灯 管功率可达500W
2.2 不同紫外科技的光谱特征
2.3 如何预定紫外处理效果
UV 剂量 =
(mJ/cm2)
or
mW.s/cm2
UV 强度
(mW/cm2)
X
停留时间
(s)
灯管输出功率(W) 水质 (T10)
处理量(m3/h) 反应器尺寸
2.4 石英套管品质对紫外透光率影响
i.e. e.g
-
1 Log 去除率 E coli 5.4 mJ/cm-2 = 90% kill 10.8 mJ/cm-2 = 99% 16.2 mJ/cm-2 = 99.9% etc...
4.8 不同微生物D10值
4.9 UV设备不同剂量计算方式
数学平均计量模式 CFD（计算机流体力学软件）平均计量模式 CFD RED计算模式
RED-Reduction Equivalent Dose 等效剂量模式
4.10 CFD模拟腔体流体动力学特征
4.11 不同形状腔体的流体力学特征
S性腔体
L性腔体
4.12 如何进行生物试验验证
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 选定目标微生物 制定该微生物的不同紫外剂量的杀菌 效率曲线. 设定待测试系统流量. 测定水的紫外透光率. 待测系统进口注入目标微生物. 进出口同时取样并测试微生物数量 计算该系统在设定流量下的实际杀菌效率 根据系统实际杀菌效率逆向推算系统的紫 外照射剂量
破坏后DNA
4.3 低压单色光谱杀菌过程
低压单色光谱
DNA
proteine
enzyme
仅破坏DNA
低压单色光谱
4.4中压多谱段杀菌过程
多谱段紫外线
OH
DNA
proteine OH enzyme
全面破坏
多谱段紫外 线
多谱段紫外线
4.5 低压紫外灯的细菌光复活
1. PRE Binds to Dimerised Site
2. Light promotes Enzymatic action
3. Damaged DNA is repaired fully
※研究表明，中压多谱段杀菌能有效克服细菌光复活
4.6 不同波长杀菌效率曲线
紫外线最佳杀菌波长为265nm
4.7 D10 概念
D10--杀灭90%微生物所需要的紫外线剂量.
次氯酸纳
NaOCl + H2O NaOH + HOCl
HOCl and ClO- 紫外吸收光谱
250
HOCl
Molar Absorption -1 -1 Coefficient / M cm
200 150 100 50 0 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 Wavelength / nm
188 nm
190 nm
193 nm
254 nm
185 nm
189 nm
192 nm
195 nm
5.6 有效的强度监测
5.7 节约占地和配套管接成本
Hanovia 中压紫外系统
Hanovia低压紫外系统
5.8 中高流量时中压TOC降解对比优势
1. 2. 3. 4.
减小系统占地 降低工程的首期投资 运行维护简单，降低运行维护成本 在线监测系统更为真实反映系统运行情况，可 实现高智能化运行
100 90 80
Medium Pressure
70
60 50 40 30 20 10 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85
Low Pressure
介质温度 (°C) 消毒介质温度（℃）
5.1 紫外线TOC降解原理
TOC降解光化学机理
5.4 低压UV在水中穿透距离
>2 m
低压系统
r= 177 mm
7 mm
TOC Reduction Zone
185 nm
254 nm
5.5 中压UV在中水穿透距离
230 mm
>2 m
中压系统
r= 177 mm 140 mm 100 mm 25 mm 7 mm 43 mm 55 mm Entire Chamber is TOC Reduction Zone
1.
2. 3.
通过激发水分子生成羟基自由基（.OH）氧化去除水中有机 物； 通过高能光子，直接打断有机分子分子链； 将水中有机分子离子化，通过后续离子交换工艺去除。 理论依据：
在ppm水平，1 Log去除率需UV Dose 为300mJ/cm2 在ppb水平，1 Log 去除率需UV Dose 为600mJ/cm2
Hydrochloric Acid Oxygen Nitrogen
氯胺分解最佳紫外波长
MCA
Hanovia Medium-Pressure Arc Tube Low-Pressure Lamp
DCA
TCA
180