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采用紫外线技术生产纯化水——消毒
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采用紫外线技术生产纯化水——消毒

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  • 发布时间:2013-05-17 15:49
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【概要描述】越来越多的制药生产厂家需要遵照各种生产标准和产品质量标准,制药、营养品、化妆品、医疗保健和生物科技等行业的纯化水质量标准也变得越来越严格。在这篇文章中,广州三晟环保科技有限公司的技术工程师向读者阐述了在纯化水制备过程中,紫外线技术如何将杀菌、降解TOC和脱除余氯结合起来,确保更高品质的纯化水,同时紫外线技术的应用可以有效地减少生产厂家对化学消毒剂的依赖,避免反渗透膜的生物污染。

采用紫外线技术生产纯化水——消毒

【概要描述】越来越多的制药生产厂家需要遵照各种生产标准和产品质量标准,制药、营养品、化妆品、医疗保健和生物科技等行业的纯化水质量标准也变得越来越严格。在这篇文章中,广州三晟环保科技有限公司的技术工程师向读者阐述了在纯化水制备过程中,紫外线技术如何将杀菌、降解TOC和脱除余氯结合起来,确保更高品质的纯化水,同时紫外线技术的应用可以有效地减少生产厂家对化学消毒剂的依赖,避免反渗透膜的生物污染。

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越来越多的制药生产厂家需要遵照各种生产标准和产品质量标准,制药、营养品、化妆品、医疗保健和生物科技等行业的纯化水质量标准也变得越来越严格。在这篇文章中,广州三晟环保科技有限公司的技术工程师向读者阐述了在纯化水制备过程中,紫外线技术如何将杀菌、降解TOC和脱除余氯结合起来,确保更高品质的纯化水,同时紫外线技术的应用可以有效地减少生产厂家对化学消毒剂的依赖,避免反渗透膜的生物污染。

简介

UV技术最初应用于市政饮用水的消毒。自从40多年前这项技术面市以来,它在全球范围内应用于包括制药、生物制品、化妆品和营养品生产等众多行业的纯化水消毒杀菌、降解TOC(总有机碳量/总可氧化碳量)、脱除余氯、和臭氧及氯胺的降解。

水在制药、生物制品、化妆品和营养品生产过程中是用量最大的物料。由于生产标准的日趋严格,人们采用了越来越复杂的技术屏障和消毒方式,来确保纯化水的安全。 

制药业和其他行业的生产过程,由于生产工艺要求易造成微生物污染和生物污染,而紫外线可以作为一道有效的屏障,确保纯化水水质不对任意生产工艺或阶段产生影响,同时确保工艺下游的处理设备也能最优运行,从而减少停机频次或时间。

紫外线工作原理

紫外线(UV)是介于可见光和X射线之间的电磁波谱。典型的紫外线消毒系统包含一个不锈钢的紫外线反应器,一支石英套管,一支紫外线灯管和相应的电器配件。待处理的水从不锈钢反应器的一端进入,经过整个处理器,再从另一端排出。

依据不同类型的紫外线灯,紫外线消毒技术可分为两种类型——低压和中压。低压紫外线灯是单色紫外线输出(单一波长限制在254nm),而中压紫外线灯是多频紫外线输出(输出范围是185-400nm)。通常来说,低压系统适用于流体小,间歇性流动的工况下,而中压系统技术更适合大流量项目的使用。

消毒

波长在185-400nm之间的紫外线(也称紫外线C)有强大的杀菌效果,其中波长为265nm时杀菌效果最佳。在这些波长范围内,紫外线通过穿透微生物的细胞膜,破坏微生物的DNA,使得微生物不能继续繁殖再生,从而有效地达到杀灭的效果。

相比其他杀菌方法,紫外线有很多明显的优势。特别是与化学杀菌剂不同处在于,紫外线杀菌 不会将有毒物质和残余物质带入纯化水中,不会改变流体的化学成分、气味和pH值。这一特点在制药业和相关行业至关重要——进水的化学剂量往往能改变产品的特性。

TOC的降解

波长小于200nm的紫外线能有效分解水中的有机微粒,特别是低分子量的污染物,比如总有机碳(TOCs)。在这些波长范围内,紫外线通过两种方式起作用:第一种是紫外线的能量直接分解有机物内部的化学键,叫做直接光解;第二种是水分子的光解,分离出带电羟基OH-同样对有机物有分解作用。

降低TOC在离子交换供水系统中特别重要。在离子交换供水系统中,有时官方药典规定的有机物水平很可能达不到。

使用紫外线减少TOC的另外一个优势就是,降解TOC的紫外线灯也能产生高强度波长为254nm的紫外线,从而提供了相应的紫外线消毒。

脱氯作用

许多制药厂的水源采用市政供水。50多年来,余氯被广泛应用于对水的消毒。当氯被加入水中,与水中自然形成的腐殖酸、富里酸和其他物质发生反应,就形成了三卤甲烷化合物(THMs)。由于某些三卤甲烷化合物已被证实对实验室动物有致癌作用,所以一些监管机构,比如美国环境总署(USEPA),就针对三卤甲烷设定了个人饮用水污染物的最大限值。(自1979年以来,美国环境总署规定水中的三卤甲烷的最大限值为100ppb)另外,由于氯的特性,会对净化水设备,例如反渗透膜和DI树脂设备造成损坏。因此,氯一旦完成了其消毒功能,就必须去除掉。

至今,有两种脱氯法使用最为广泛,一种是粒状活性炭(GAC)过滤器,另一种是添加中性化学物质,比如亚硫酸氢钠和偏亚硫酸钠。这两种方法有各自的优点,但它们也有许多严重的缺点。粒状活性炭过滤器因其自身多孔状特性和饱含营养的环境,很容易变成一个细菌的滋生地。脱氯化学物质比如亚硫酸氢钠,通常在反渗透膜之前的位置加入,一方面提供细菌滋生所需的条件,另一方面会导致生物膜的产生。另外,这些化学物质处理起来具有危险性,而且还会出现因人为失误而造成过量投加或不足量投加的危险。紫外线技术在脱氯方面的应用日益流行,它有效避免了粒状活性炭过滤器或者化学方法的缺点,并能够有效去除游离氯和氯化合物,去除余氯、杀菌双剑合并。

波长在180-400nm的紫外线能产生将游离氯分离生成盐酸的光化反应。分解游离氯的峰值波长是180nm-200nm,而分解氯化合物(mono-、di-、tri-氯化合物)的峰值波长范围245nm-365nm。用于脱氯的紫外线用量的多少取决于氯的总含量、游离氯和化合氯之间的比率,有机物的背景值以及余氯的预期的目标浓度。

使用紫外线脱氯的其他重要优势在于:

可以有效杀灭微生物,有效控制全线的微生物含量

可以有效降解总有机碳(TOC)

可以消除使用硫酸氢盐的安全隐患

可以排除微生物进入反渗透膜的风险(与活性炭或投加化学药剂方式相比)

可以总体改善水质 

和其他脱氯技术一样,在既定流量下的紫外线用量取决于多个工艺参数,其中主要包括:

工艺用水的紫外线穿透率 (T10)

水中有机物含量

水中原始的氯含量和预期达到的氯含量

紫外线系统的安装位置及作用

用于消毒、减少TOC、脱除余氯和其他非消毒应用的紫外线系统能安装在纯化水系统的各个环节,从专业角度分析我们为每一种应用定义了最佳安装位置。

大多数纯化水系统可分为两个阶段:纯化水生产系统和纯化水分配系统。在纯化水制备阶段,通常使用紫外线设备对水进行消毒,去除水中余氯,或者用于对总有机碳(TOC)进行分解。在纯化水的分配阶段,紫外线设备可用于消毒和臭氧的分解。需要注意的是,当紫外线设备用于TOC降解时,在系外线设备后应加装一套除盐设备。需要辅助设备的原因是,紫外线对有机物经行光化学分解后,会产生一部分带电分子,因此除盐设备中的离子交换树脂可将带点分子去除。

对现有管道和系统进行紫外线系统安装或改造非常简单, 只要做好场地的准备工作,安装只需很短的时间,不会长时间影响生产。一旦安装完成,处理厂可以一天24小时不间断运行,在进行日常的系统维护和清洗(CIP)时,无需关闭紫外线系统。最新的、经过验证的紫外线灯的使用寿命很长(通常超过12000小时)。当需要更换紫外线灯的时候,步骤相当简单,通常由没有经过专门训练的现场人员就可以完成。

结论

紫外线设备在纯化水生产过程中是非常关键的一部分,它可以实现对纯化水中微生物的全线控制和确保纯化水的品质。同时,它也大大减小了反渗透膜的生物污染,延长了两次CIP之间的时间间隔,并减少就地CIP过程中的化学物品使用量。

使用紫外线设备有诸多优势,如:它安装简单,不会对生产过程造成任何干扰或导致停产,设备维护简单,现场人员即能完成操作和维护。由于处理过程中没有化学物质的参与,所以不会影响产品的稳定性。另外,产品也不会含有任何不需要的化学残留物、颜色或者气味。

 

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紫外线灯管四个波段的划分

紫外线灯管四个波段的划分

根据生物效应的不同,可以将紫外线按照波长划分为一下四个波段: 一、1、UVA波段,波长320~400nm,又称为长波黑斑效应紫外线 。它有很强的穿透力,可以穿透大部分透明的玻璃以及塑料。日光中含有的长波紫外线有超过98%能穿透臭氧层和云层到达地球表面,UVA可以直达肌肤的真皮层,破坏弹性纤维和胶原蛋白纤维,将我们的皮肤晒黑。360nm波长的UVA紫外线符合昆虫类的趋光性反应曲线,可制作诱虫灯。300-420nm波长的UVA紫外线可透过完全截止可见光的特殊着色玻璃灯管,仅辐射出以365nm为中心的近紫外光,可用于矿石鉴定、舞台装饰、验钞等场所。09年10月德、意科学家发现【虾青素】能有效地消除【紫外线UVA】对皮肤细胞的伤害 。    2、UVB波段,波长275~320nm,又称为中波红斑效应紫外线。中等穿透力,它的波长较短的部分会被透明玻璃吸收,日光中含有的中波紫外线大部分被臭氧层所吸收,只有不足2%能到达地球表面,在夏天和午后会特别强烈。UVB紫外线对人体具有红斑作用,能促进体内矿物质代谢和维生素D的形成,但长期或过量照射会令皮肤晒黑,并引起红肿脱皮。紫外线保健灯、植物生长灯发出的就是使用特殊透紫玻璃(不透过254nm以下的光)和峰值在300nm附近的荧光粉制成。  3、UVC波段,波长200~275nm,又称为短波灭菌紫外线。它的穿透能力最弱,无法穿透大部分的透明玻璃及塑料。日光中含有的短波紫外线几乎被臭氧层完全吸收。短波紫外线对人体的伤害很大,短时间照射即可灼伤皮肤,长期或高强度照射还会造成皮肤癌。紫外线杀菌 灯 发出的就是UVC短波紫外线。 这部分可以制成紫外线杀菌灯,尤其是257.3纳米的紫外线杀菌灯,用来杀菌消毒是最好的。 4、UVD波段,波长100~200nm,又称为真空紫外线。 二、阳光的分类   1、太阳光线分为X线、X光、紫外线、可视光线、红外线等五种,其中到达地球表面的光线为紫外线A,B,可视光线及红外线,但对人体最有影响、最有害的是紫外线,它的简称为UV。    2、紫外线的特点   (1)优点:A、消毒杀菌;B、促进骨骼发育;C、对血色有益;D、偶尔可以治疗某些皮肤病;E紫外线照射直接影响人体维生素D的合成,不照紫外线就没有足量的维生素D。这也是紫外线杀菌灯的主要用途。   (2)缺点:A、使皮肤老化产生皱纹;B、产生斑点;C、造成皮肤炎;D、造成皮肤癌,E,造成皮肤粗糙  编辑本段紫外线的应用 应用方面   紫外线应用方面如下:   化学:涂料固化,颜料固化,光刻   生物学:紫外线灭菌法    仪器分析:矿石,药物,食品分析   应用:人体保健照射,诱杀害虫,油烟氧化,光触酶(二氧化钛)  化学-光化学   不饱和聚酯紫外线固化涂料    优点:   ●干燥固化时间很短   ●没有挥发性溶剂,无公害   ●不需加热固化   ●涂料不用密封保存 生物-灭菌   细菌中的脱氧核糖核酸、核糖核酸(RNA)和核蛋白的吸收紫外线的最强峰在254~257nm。 (DNA)   细菌吸收紫外线后,引起DNA链断裂,造成核酸和蛋白的交联破裂,杀灭核酸的生物活性,致细菌死亡。   优点:快速   紫外线杀局灯无二次污染     
发布时间 : 2023-03-30 点击 : 0
替代化学消毒解决生活用水遗氯问题,紫外线消毒灯无残留更环保

替代化学消毒解决生活用水遗氯问题,紫外线消毒灯无残留更环保

       针对生活用水处理 ,目前在我国化学杀菌消毒方法依旧占据主导地位。在欧美等发达国家生物方法及紫外线消毒 灯 在水处理 领域的应用已经成熟,不存在遗氯问题无残留更环保。 相关调查显示,在我国生活用水安全方面依旧存在很大问题。据了解含氯化合物是最为普遍使用的水质净化剂,由于采用化学消毒方式对自来水进行消毒多数城市自来水存在遗氯超标问题。 近年来在水处理 技术方面欧美等发达国家不断进行创新。美国新泽西州一个小镇的多年实验发现,用紫外线消毒 灯 来为水消毒,既能全面净化水质,又不会产生物质残留,是一种更为环保的净化方式。该小镇多年前就已经开始尝试使用紫外光灯净化城市生活污水。所有污水都会由当地的市政污水处理 设备统一收集,进行净化后排放到邻近的特拉华河。 当污水曝露于紫外线消毒 灯 所产生的紫外线中时,水中病原菌的DNA会被破坏而不能繁殖再生,一些不能被氯化合物破坏的病原菌,在紫外光面前也是无所遁形。虽然使用紫外光灯成本较高,但最大好处在于无需通过化学作用来净化城市污水,这样也就不存在化学残留物,环保更安全。 美国小镇在水处理 方面采用紫外线消毒 灯 的探索及成功,无疑对存在生活用水遗氯严重超标的国家是一种福音。相信进过不断的努力及科技创新未来几年里我国生活用水处理 方面也将能够获得突出进展。 本文关键词: 紫外线消毒灯    水处理    紫外线消毒    消毒灯
发布时间 : 2023-03-14 点击 : 0
水处理中紫外线消毒灯在不同位置安装的作用

水处理中紫外线消毒灯在不同位置安装的作用

为了保障用水安全,几乎所有水处理系统中均会具有紫外线消毒灯 。作为最常用消毒设备之一,紫外线消毒灯 在水处理行业应用极为普遍。在各种水处理系统中通常紫外线消毒灯 安装位置不同所发挥的作用也不相同。   关于水处理系统中紫外线杀菌器在不同安装位置中的具体作用,下面以RO系统为例进行简单介绍:   1、紫外线杀菌器安装在RO系统出水末端,常见水处理系统中均会选择将紫外线杀菌器安装在系统末端。安装在此位置可以对经过前段系统所处理过得水体进行进一步杀菌处理。经过前段处理一般水质均比较清澈,水体紫外线通透率更高,杀菌效果也更好;   2、紫外线杀菌器安装在RO系统预处理过滤器前端,通常将紫外线设备安装在这一位置比较少见。据康澈所接触到的此类客户介绍,将紫外线杀菌器安装在前端过滤器之前可以杀灭将要进入过滤器水体中的藻类等微生物,避免过滤器内表面不长青苔。需要指出的是一般在此位置安装紫外线设备以后,RO末端仍有必要加装紫外线设备;   3、紫外线杀菌器安装在RO设备之前,将紫外线杀菌器安装在这一位置一般是为了对RO设备进行保护,延长其适用寿命。我们都知道,在水处理系统中RO膜相对较贵,紫外线可以对大分子有机物及DNA进行分解,从而可以一定程度上防止RO膜被大分子有机物所堵塞,延长其适用寿命。如果对水质要求比较高的话,在地处安装紫外线设备以后末端也有必要加装一套紫外线杀菌器。   综上所述,在水处理系统中不管紫外线杀菌器安装在什么位置,其原理都是利用紫外线的杀菌作用。如果将安装在RO末端的紫外线杀菌器强度设为1倍的话,那么为了保证水质安装在RO设备前则应至少为1.5倍,安装在前段过滤器则至少应为2倍。 本文关键词: 紫外线消毒灯
发布时间 : 2022-10-24 点击 : 0
紫外线消毒灯的基本技术要求

紫外线消毒灯的基本技术要求

   紫外线消毒灯的基本技术要求                   水处理紫外线消毒灯 基本技术要求                   1. 紫外线消毒灯 的设计应符合GB 8988《电网电源供电的家用和类似一般用途的电子及有关设备的安全要求》的要求;                   2. 应按技术管理规定程序批准的图纸及技术文件制造;                   3. 同一型号消毒器的零部件应保证其互换性;                   4. 受紫外线照射面应做抛光处理;                   5. 承压筒体的工作压力不应小于0.60MPa,试验压力不应小于0.90MPa;                   6. 简体或箱体内宜设置导流板;                   7. 直管形石英紫外线低压汞灯及灯管的安装要求应符合YY/T0160《直管形石英紫外线低压汞消毒灯》;                   8. 在对环境有较高要求时,宜优先选用低臭氧型灯管,以减少臭氧对环境的污染;                   9. 灯管的布置应使受紫外线照射面上的紫外线强度分布均匀;                   10. 应设有灯管点燃指示、点燃累计时间指示或紫外线辐照强度的相对指示;                   11. 灯管应用石英玻璃套管与水隔开,石英套管253.7mm紫外线的透过率应大于85%;                   12. 选用的低压电器应符合相应产品的技术要求;                   13. 紫上应设有进出水管、泄水管、取样管。在消毒器不便安放泄水管时,也可以在与消毒器等同处的连接管路上安装;                   14. 消毒灯的规格及进、出水管管径宜按表选用;                   15. 紫按本标准的检验要求,装备新灯管的消毒器产品,测得的紫外线辐照剂量不得小于12000                   micro;WS/cm。(应充水),正常工作的消毒器测得的紫外线辐照剂量不得小于9000 micro WS/cm;                   16. 按本标准的使用条件,在额定消毒水量下工作,出水的细菌学指标应符合GB5749《生活饮用水卫生标准》要求;                   17. 材料应符合GB/T17219《生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准》要求。消毒器宜使用304;                   18. 在额定消毒水量下工作的水头损失应小于0.005MPa。                   紫外线杀菌原理被处理水经进水口进入过流式紫外线消毒器腔体,紫外线光波对水具有空化、混合、裂解、氧化、推流、杀菌、灭藻作用,实现了辅助杀菌和对有机物的降解,其产生的局部激波能使被处理水产生紊流现象,使水与紫外线更加充分均匀的接触,达到更加高效的杀菌效果;同时紫外线光波结合波长254nm的强紫外线C(UVC)照射水流,实现进一步广谱杀菌,使被处理水在很短的时间内达到杀菌效果。                   紫外线消毒灯 安装要点                   1. 不易安装在紧靠水泵的出水管上,防止停泵水锤损坏石英玻管和灯管。                   2. 应严格按照进出水方向安装。                   3. 应有高出建筑地面的基础,基础高出地面不应小于100mm。                   4. 紫外线消毒器及其连接管道和阀门应稳固固定,不得使紫外线发生器承担管道及附件的重量。                   5. 安装应便于拆卸检修和维护,所有管道连接处不得使用影响水质卫生的材料。                   石英紫外线消毒灯                   给排水工程中所说的紫外光消毒实际上就是指UVC消毒。紫外光消毒技术是基于现代防疫学、医学和光动力学的基础上,利用特殊设计的高效率、高强度和长寿命的UVC波段紫外光照射流水,将水中各种细菌、寄生虫、水藻以及其他病原体直接杀死,达到消毒的目的。                   紫外线消毒器应用环境要求:                   含铁量:不超过0.3ppm(0.3mg/L)                   硫化氢:不超过0.05 ppm(0.05 mg/L)                   固体悬浮物:不超过10 ppm(10 mg/L)                   锰含量:不超过0.5 ppm(0.5 mg/L)                   水质硬度:不超过120 mg/L                   色度:不超过15度                   水温: 5℃~60℃                   紫外线消毒器应用领域                   中水回用消毒;水产养殖加工用水消毒;小区二次供水消毒;                   食品、饮料行业用水消毒;市政污水处理消毒;市政景观用水消毒;自来水、纯净水、矿泉水厂水消毒;家庭小型饮水消毒;水上设施(游泳池等)用水消毒;大型家禽、家畜饲养用水消毒。                   本文关键词: 紫外线消毒灯    
发布时间 : 2022-10-20 点击 : 0

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