紫外线灯处理

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在印度部帕博(Bhupalpur),阿肖克加吉尔(Ashok Gadgil)的紫外线水净化系统用于净化公共井中的水。照片: 阿肖克加吉尔。

紫外线照射 (灯照射)能够快速高效地对水杀菌,不留有害细菌和化学残留物,例如氯残留物。通常,它作为水处理的一个步骤,使水可以被饮用。其他步骤包括过滤和/或反渗透。但在一般情况下,经证明,紫外线(无论是来自于太阳还是灯)可杀死病原微生物,包括那些引发霍乱、 脊髓灰质炎、 伤寒、 肝炎和其他细菌、 病毒和寄生虫疾病的微生物。1 特殊的低压汞蒸气灯可产生 253.7 nm 辐射,这是用来杀菌的最优波长。2

针对少量水或家庭用水的紫外线杀菌设备包含水下灯(或空中灯,其位于需照射水源的水面上空,并贴近水面)。在包含水下灯的装置中,有一个紫外线可穿透的保护装置用来保护灯,以免灯j在接触水以后漏电。水可以分批进行处理,处理时将灯放进装水容器中几分钟或更长时间,或在房屋或沟槽中使用溢流法,水流与灯成平行或垂直状态。

在装有空气灯的装置中,紫外线灯外包裹着涂有反射层的金属壳,使得紫外线辐射可射到沟槽或容器中水的表层上。浸入式系统的优点是,灯与水可以更近距离接触,水可以使灯降温,并且,其外壳设计能够最大程度上加大紫外线对水的照射。

低成本维护
然而,灯具上方的防护套必须定期机械或化学清洗,以免在防护套表面形成物理、化学或生物污垢,降低紫外线的通过率。非浸入空气灯装置的优点是,不需要清理灯的表层污垢,但是大气和表成会吸收部分紫外线辐射。然而,两种类型的紫外消毒系统都可放置于家庭水源的用水点和入水点来进行消毒,或用于社区水消毒。

适用条件

优点 缺点
-可有效阻止水性病原体活动

-家庭和社区层面应用简便
-成本相对较低,成本取决于使用规模和紫外线灯系统的类型
-不含化学品,不产生气味、 臭味或有毒的化学副产品
紫外线灯安装简单,基本不需监督、 维护或空间
-紫外线灯的效果受温度和 ph 值影响较小。此外,研究人员发现,紫外线的应用不会将硝酸盐转化为亚硝酸盐,或将溴化物转化为溴或溴酸盐。3
-与氯不同的是,紫外线可防止隐孢子虫带来的危害

-对灯的需要,灯必须定期更换 (通常每年或每两年)

-需要可靠的电源来为灯供电
-需要定期清洗灯套表面,去除沉积物,保持紫外线射透率
-除非使用紫外线传感器来监测,否则不能确定有多少紫外线射入水中
-紫外线无法向水提供多余化学消毒剂以防止水在消毒后再次被污染,因此需谨慎防止紫外线消毒过的水再次受到污染,包括细菌再生或再次活跃。

建造,操作和维护

由Aqua Aero研制的紫外线防水墙。

家庭自制的紫外线灯系统不多,大部分都是小型且经济的。然而,紫外线灯的替代方法是使用阳光直接照射。构建您自己的紫外线处理/ 太阳能消毒 (SODIS) 系统有几种方法。

反之,可以进行购买,例如,Naiade 水净化装置或紫外线防水墙。Aqua Aero紫外线防水墙的技术层面。

成本

因为能源要求相对较低 (每个装置几十瓦或同白炽灯相同),紫外线水处理装置可以以较低的成本,使用太阳能电池板,风力发电机以及常规能源资源来供电。紫外线消毒装置的能源成本,比使用木材或木炭等能源将水煮沸来消毒的成本低得多。

在社区层面上,紫外线装置处理小批量 (1 到几升) 或低流量 (1 到每分钟几升) 的水,预计每1000 公升的水花费0.02美元,包括电力、耗材和每年的建造成本。在此基础上,每年社区紫外线处理的成本会低于1.00美元每户。然而,如果紫外线灯消毒装置用于家庭中,每个装置使用人数较少,每年的费用会高得多,大概在10-100美元。尽管成本较高,紫外线照射灯被认为是一种可行的家用水处理技术。

实地经验

紫外线的能量
在 1993 年的夏天,加吉尔(Gadgil)和一名研究生研究了紫外线的有效性和经济性。"我们完全震惊了,"他说。"用最简单的工程,半分钱就可以给一吨水消毒。这真是惊人的便宜。你可以给一个人全年的饮用水消毒,只需几美分。"

根据他在印度的经历,加吉尔(Gadgil)知道, 任何系统都不怎么需要维护,其中不包括基础设施,如电压和水压。他和他的学生所建的系统,后来被命名为紫外线水厂,是非常简单的。在一个紧凑、 密闭的盒子中,紫外线灯被悬挂在一个浅盘上。水在重力的作用下流入盘子,在那里水受到紫外线照射,然后流入一个贮存罐。只需要约 40 瓦的电来点亮灯,汽车电池可以提供这点电。该系统可以一分钟消毒四加仑的水,杀死 99.999%的细菌和病毒。这能产生足够1000多人饮用的清洁水。

水健康国际公司(Water Health International), 旨在于将技术推向市场,目前推广几个不同版本的加吉尔消毒系统(分别用于小规模和大规模消毒,紧急消毒,消毒外加过滤淤泥和其他较大污染物)。价格约1500 美元起。

紫外线水务系统曾在印度、 南非、 菲律宾、 洪都拉斯和其他国家使用。1998 年以来,墨西哥政府已在Guererro(太平洋上的一个州,位于墨西哥西南)安装了大约 100件。结果是非常乐观的。在 2000 年夏天,加吉尔报道,根据水健康国际公司的客户反馈的故事与数据,儿童和成年人患腹泻的几率急剧下降。净化水的最显著成效是预防死亡和疾病。它还能防止儿童身体和智力发育不良。"这样的故事真让我开心,"加吉尔继续说。"它让我早上起床的时候感觉很好。”

手册,视频和链接

[[Image:UV lamp unit.jpg|thumb|right|200|紫外线水厂商业装置。图片: 紫外线水厂。

引用

  1. Trojan UV: Introduction to UV Disinfection
  2. HiTech Ultraviolet Pvt. Ltd.
  3. Tech Brief: Ultraviolet Disinfection National Drinking Water Clearinghouse (NDWC) newsletter. Sept. 15, 2000.

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