UV在水处理中的应用
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氯胺分解
UV
Hydrochloric Acid
Nitrogen
Oxygen
氯胺分解最佳紫外波长
MCA
Hanovia Medium-Pressure Arc Tube Low-Pressure Lamp
DCA
TCA
180
200
220 240 260 280 300 320
Wavelength (nm)
5.07MGD T1088% Dose
42.8
4.15 介质温度对灯管的影响
100
UV (%) 90
80
Medium Pressure
UVC Relative output
70 60 50
40
30
Low Pressure
20
10
0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85
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
Bioassay result
5MGD T1088% Dose 40.3
5MGD T1088% Dose 11.6
Re-designed using CFD RED modelling
Dose Table Prediction.
5MGD T1088% Dose 45.0
Bioassay result
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 = UV 强度 X
(mJ/cm2)
(mW/cm2)
or
mW.s/cm2
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
8. 根据系统实际杀菌效率逆向推算系统的紫
外照射剂量
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 pro.
Dose Table Prediction.
5.3 不同分子键的键能
Bond
CC CC CC C Cl CF CH CN CN CN CO C O (aldehydes) C O (ketones) HH NN NN NN N H (NH) N H (NH3) NO O O (O2) OO O H (water)
Dissociation Energy
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. 选定目标微生物
2. 制定该微生物的不同紫外剂量的杀菌
效率曲线.
Байду номын сангаас3.
设定待测试系统流量.
4.
测定水的紫外透光率.
5.
待测系统进口注入目标微生物.
6.
进出口同时取样并测试微生物数量
7.
计算该系统在设定流量下的实际杀菌效率
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 10-6
10-3
10
105
g Rays
X-Rays Ultraviolet
Infrared
Radio Frequencies
Visible
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
yes yes no yes yes yes yes yes no yes no no yes yes yes no yes yes no yes yes yes
5.4 低压UV在水中穿透距离
低压系统
r= 177 mm
7 mm 185 nm
TOC Reduction Zone
>2 m 254 nm
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
5.5 中压UV在中水穿透距离
>2 m
230 mm
中压系统
r= 177 mm
140 mm
100 mm
55 mm 43 mm 25 mm 7 mm
Entire Chamber is TOC Reduction Zone
188 nm
190 nm
193 nm
185 nm
189 nm
192 nm
195 nm
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 → O3分解所需UV剂量：
[2 •OH] → H2O2
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-
UV
消毒
光化学分解
TOC
臭
脱
氯
氧
除
胺
降
分
余
分
解
解
氯
解
4.1紫外消毒机理
Capsule Cell wall
Adenine Thymine Cytosine Guanine
典型细菌结构
Nuclear material Cell membrane
DNA
4.2 紫外杀菌机理
紫外线
完整DNA
破坏后DNA
4.3 低压单色光谱杀菌过程
254 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. 减小系统占地 2. 降低工程的首期投资 3. 运行维护简单，降低运行维护成本 4. 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
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. i.e. - 1 Log 去除率 e.g - E coli
5.4 mJ/cm-2 = 90% kill 10.8 mJ/cm-2 = 99%
Wavelength / nm
余氯脱除光化学机理
自由氯 (此氯酸或次氯酸根)
UV 分解波长范围
2 HOCl + h → O2 + 2 HCl
2 OCl- + h →
O2 + 2 Cl-
(290 - 350 nm)
UV 剂量要求： 1 log 余氯脱除需 900mJ/cm2UV
8.1氯胺（氯臭）分解
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
1. 通过激发水分子生成羟基自由基（.OH）氧化去除水中有机 物；
2. 通过高能光子，直接打断有机分子分子链； 3. 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
5.2羟基自由基 .OH的生成
H2O Water
H
O
UV
H
H
OH Hydroxyl Radicals
H
Primary process for photolysis:
H2O + hv
H(2S1/2) + OH(2H)
*此反应在242nm波长以下紫外线照射条件下发生. J. Gilbert, J. Pitts, Photochemistry, 200
次氯酸纳
NaOCl + H2O NaOH + HOCl
HOCl and ClO- 紫外吸收光谱
Molar Absorption Coefficient / M-1 cm-1
250
HOCl
200
150
ClO-
100
50
0 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400
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
90%
81%
73%
65% 60% 60%
100%
100%
悬浮物
100% 100% 100% 100% 100% 100%
3.1 紫外线在水处理中应用
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
低压单色光谱
DNA
proteine
低压单色光谱
enzyme
仅破坏DNA
4.4中压多谱段杀菌过程
多谱段紫外线
OH
多谱段紫外线
DNA
OH
proteine enzyme
全面破坏
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
1.2 不同波长紫外线特征
100 nm
VUV
200
UVC
280 315
UVB
UVA
400 nm
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
Hydrochloric Acid
Nitrogen
Oxygen
氯胺分解最佳紫外波长
MCA
Hanovia Medium-Pressure Arc Tube Low-Pressure Lamp
DCA
TCA
180
200
220 240 260 280 300 320
Wavelength (nm)
5.07MGD T1088% Dose
42.8
4.15 介质温度对灯管的影响
100
UV (%) 90
80
Medium Pressure
UVC Relative output
70 60 50
40
30
Low Pressure
20
10
0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85
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
Bioassay result
5MGD T1088% Dose 40.3
5MGD T1088% Dose 11.6
Re-designed using CFD RED modelling
Dose Table Prediction.
5MGD T1088% Dose 45.0
Bioassay result
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 = UV 强度 X
(mJ/cm2)
(mW/cm2)
or
mW.s/cm2
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
8. 根据系统实际杀菌效率逆向推算系统的紫
外照射剂量
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 pro.
Dose Table Prediction.
5.3 不同分子键的键能
Bond
CC CC CC C Cl CF CH CN CN CN CO C O (aldehydes) C O (ketones) HH NN NN NN N H (NH) N H (NH3) NO O O (O2) OO O H (water)
Dissociation Energy
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. 选定目标微生物
2. 制定该微生物的不同紫外剂量的杀菌
效率曲线.
Байду номын сангаас3.
设定待测试系统流量.
4.
测定水的紫外透光率.
5.
待测系统进口注入目标微生物.
6.
进出口同时取样并测试微生物数量
7.
计算该系统在设定流量下的实际杀菌效率
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 10-6
10-3
10
105
g Rays
X-Rays Ultraviolet
Infrared
Radio Frequencies
Visible
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
yes yes no yes yes yes yes yes no yes no no yes yes yes no yes yes no yes yes yes
5.4 低压UV在水中穿透距离
低压系统
r= 177 mm
7 mm 185 nm
TOC Reduction Zone
>2 m 254 nm
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
5.5 中压UV在中水穿透距离
>2 m
230 mm
中压系统
r= 177 mm
140 mm
100 mm
55 mm 43 mm 25 mm 7 mm
Entire Chamber is TOC Reduction Zone
188 nm
190 nm
193 nm
185 nm
189 nm
192 nm
195 nm
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 → O3分解所需UV剂量：
[2 •OH] → H2O2
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-
UV
消毒
光化学分解
TOC
臭
脱
氯
氧
除
胺
降
分
余
分
解
解
氯
解
4.1紫外消毒机理
Capsule Cell wall
Adenine Thymine Cytosine Guanine
典型细菌结构
Nuclear material Cell membrane
DNA
4.2 紫外杀菌机理
紫外线
完整DNA
破坏后DNA
4.3 低压单色光谱杀菌过程
254 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. 减小系统占地 2. 降低工程的首期投资 3. 运行维护简单，降低运行维护成本 4. 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
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. i.e. - 1 Log 去除率 e.g - E coli
5.4 mJ/cm-2 = 90% kill 10.8 mJ/cm-2 = 99%
Wavelength / nm
余氯脱除光化学机理
自由氯 (此氯酸或次氯酸根)
UV 分解波长范围
2 HOCl + h → O2 + 2 HCl
2 OCl- + h →
O2 + 2 Cl-
(290 - 350 nm)
UV 剂量要求： 1 log 余氯脱除需 900mJ/cm2UV
8.1氯胺（氯臭）分解
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
1. 通过激发水分子生成羟基自由基（.OH）氧化去除水中有机 物；
2. 通过高能光子，直接打断有机分子分子链； 3. 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
5.2羟基自由基 .OH的生成
H2O Water
H
O
UV
H
H
OH Hydroxyl Radicals
H
Primary process for photolysis:
H2O + hv
H(2S1/2) + OH(2H)
*此反应在242nm波长以下紫外线照射条件下发生. J. Gilbert, J. Pitts, Photochemistry, 200
次氯酸纳
NaOCl + H2O NaOH + HOCl
HOCl and ClO- 紫外吸收光谱
Molar Absorption Coefficient / M-1 cm-1
250
HOCl
200
150
ClO-
100
50
0 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400
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
90%
81%
73%
65% 60% 60%
100%
100%
悬浮物
100% 100% 100% 100% 100% 100%
3.1 紫外线在水处理中应用
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
低压单色光谱
DNA
proteine
低压单色光谱
enzyme
仅破坏DNA
4.4中压多谱段杀菌过程
多谱段紫外线
OH
多谱段紫外线
DNA
OH
proteine enzyme
全面破坏
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
1.2 不同波长紫外线特征
100 nm
VUV
200
UVC
280 315
UVB
UVA
400 nm
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