uvl在反渗透水质杀菌中的应用

uvl在反渗透水质杀菌中的应用

1污染物的危害目前，市场上的家庭饮用水处理方法包括微过滤净化、超滤净化、反渗透净化等。反渗透净水器的水系统相对复杂，其预处理和后处理等过滤单元与超滤净水器、微滤净水器都基本相似，在细菌污染和防控方面有其共性，本文以反渗透净水器为代表，分析其污染情况，并提出防控措施。净水器是用来净化水的，其自身潜在的污染问题往往容易被人们忽视。其实在净水器的每个过滤单元中都有可能潜在滋生细菌，如：净水器的预处理和后处理系统中PP棉滤芯、碳棒滤芯、管路、接头等零部件，自身无抑菌功能，可能会滋生细菌；微滤芯、超滤芯或反渗透膜滤芯处理过的净化水，如果储存或使用不当，也有可能被污染。以反渗透（RO）净水器为例，有桶RO净水器的水箱长期储存净化水，不易清洁，时间长了后，水箱里会滋生细菌，影响水质；即滤型RO净水器虽然没有水箱，反渗透膜可以过滤掉细菌和病毒，但是从反渗透膜出水口到龙头这一段水路，如果长时间不用水，也容易滋生细菌，出水有细菌污染的风险。UV紫外杀菌作为一种成熟的技术方案在水处理行业已使用很长时间，UV杀菌属于物理杀菌，是利用紫外射线对水中各种细菌病毒等微生物进行高效灭活，阻止细菌在水中的繁殖，以达到净化效果。传统UV汞灯是热光源，有热辐射，寿命短，尺寸大，效率低，不环保等缺点，正在被市场淘汰；而UVLED灯不但有传统UV汞灯同样的杀菌效果，而且还能克服传统UV汞灯的不足。如何让UVLED技术替代传统UV汞灯在净水器中得到应用，预防和控制净水器潜在细菌污染问题，笔者以反渗透（RO）净水器为例，进行不同实施方案的研究。2．路图面向紫外分光光整的c.c.确权wUVLED(UltraVioletLightEmittingDiode）即紫外发光二极管，是一种半导体固体发光器件，它是利用固体半导体芯片作为发光材料3净水器的使用效果反渗透净水器能够有效去除自来水中的细菌，但是在安装和使用一段时间后，净水器可能会出现细菌污染，出水微生物（菌落总数、总大肠菌群等）不达标情况；如果净水器长时间放置不使用，那么微生物污染会更严重。GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》规定，净水器出水的菌落总数不超过100CFU/mL。有桶净水器带有储水桶，由于拆卸不方便，用户很少清洁储水桶，自来水经过反渗透膜后，水中余氯被过滤，失去抑菌环境，滋生的细菌在无活性氯的环境下，在桶体表面粘附、繁殖，并分泌粘液，随着时间推移，细菌和粘液在表面不断的积累，从而导致净化水菌落总数超标问题4o膜的储存反渗透净水器一般有两种型式，一种是有桶机型，RO膜出水流量小，净化水先储存在水箱里，使用时再从水箱里放出，来满足用水需求；另一种是无桶机型，RO膜出水流量大，需要用净化水时，直接开机制水4.1uvled技术有桶式RO机的净化原理一般是自来水先经过预处理滤芯过滤，截留水中悬浮物、泥沙、铁锈等固体杂质，并去除水中有机物、余氯等物质；然后通过反渗透RO膜净化，去除水中重金属离子、细菌、病毒等有害物质；再用后置活性炭吸附异色异味后注入储水箱，需要用水时从水箱里直接放出。UVLED灯在水箱中可以有多种固定方式，不同的固定方式，杀菌效果差别很大。通过实验装置进行效果对比测试，找出最优的固定方式，这样才能充分利用紫外辐射能量，提高杀菌效果。4.1.1uvled技术在按UVLED灯固定在水箱低部，灯光从下向上辐射，灯光照射时有一个辐射角度，在辐射角度内的杀菌效果好，在辐射角度外称作辐射盲区，辐射强度弱，杀菌效果差；水箱排水口通常是在下方，这样先排放出的水就是辐射盲区的水，菌落总数最易超标。UVLED灯固定在水箱上部，一般是集成在水箱盖上，紫外线可以对下方的水全方位辐射，基本没有辐射盲区。当水箱满水时，辐射能量几乎全部进入水里进行杀菌，能量损失最少，效果好；当水箱水在使用时，水位不断下降，灯与水之间的空气层逐渐增加，紫外线在空气里快速衰减，紫外线穿过空气层后进入水里时辐射能量会下降很多，杀菌效果变差4.1.2紫外灯分段球的制作浮动式UVLED结构如图2所示，与水接触部分是一个浮球结构，起到固定紫外灯的作用，浮球的浮力需克服自身和UVLED灯的重量，可以浮在水面上方，并保持一个很小的距离。浮球用耐UV塑料制作，可以设计成两半球状，用超声波工艺焊接成一体，也可以用吹塑工艺来实现。紫外灯上下浮动时，导线收纳是关键，在运动过程中如果没有很好的收放，会使导线散乱，甚至卡住浮球，影响运动灵活性和可靠性。为了解决导线收纳问题，可以将导线设计成类似蚊香盘状螺旋线，当灯随水位上升时，线束可以有序地收纳在一个平面内；当灯随水位下降时，线束自动有序打开。导线本身收缩弹性较小，为使线束保持收放自如的弹性，较低成本方案之一是利用套管或热缩管将导线束缚在螺旋弹簧上，使导线与弹簧构成一体，形成一个螺旋导线。4.1.3浮动式与早期杀菌时间的比较取水箱剩余一半水量为测试样本，加标水初始总菌落数为23100CFU/mL，浮动式UVLED灯通过浮球置于水面上方，固定式UVLED灯固定在水箱盖上，实验装置如图3所示。1#和2#水样用浮动式UVLED灯杀菌，杀菌灯始终距离水面近，杀菌效率高，照射时间约25min后，水里总菌落数降到100CFU/mL以下，达到国家饮用水标准；3#和4#水样用固定式UVLED灯杀菌，杀菌灯只能始终在水箱盖位置，距离水表面远，杀菌效率差，照射50min后，水里总菌落数才降到100CFU/mL以下。由测试数据可以分析，浮动式UVLED杀菌时间可以缩短一半，效率提升一倍，UVLED灯和塑料水箱的使用寿命都能相应得到延长。对比测试数据如表2所示。4.2外来水的杀菌即滤型RO机是没有水箱，RO膜流量大，开机后反渗透膜产生的纯水，直接从龙头排出，紫外线灯对流动状态的水进行实时杀菌。由于水是流动状态，当龙头打开时，紫外灯要同步开启，并瞬间达到辐射强度峰值，这样流动的水才能得到有效杀菌。为了保证每次龙头放出的第一杯水总菌落数不超标，紫外灯的位置离龙头出水口尽量近，缩短非杀菌水路距离，提高杀菌效果。4.2.1传统紫外汞灯在净巫山上运用目前市场上净水龙头有使用传统紫外汞灯的案例，有的是把紫外汞灯模块串联在龙头进水口下方，现场安装不方便，紫外灯后面还有一段较长的非杀菌水路；有的是把紫外汞灯放在净水龙头主柱内部，龙头体积大，净水龙头与生活用水龙头尺寸差不多，占用台面空间，操作不方便，整体不协调。净水龙头用传统紫外汞灯设计有几个缺点：一是灯开启后不能瞬间达到峰值，由于接水时间比较短，当灯功率上升到最大值时，接水动作基本结束，对流动水杀菌效果不好；二是紫外汞灯不适合频繁启停，即滤型RO机使用场景通常是短时间用水后关掉，这样频繁启停的紫外汞灯寿命衰减快；三是紫外汞灯尺寸大，净水龙头体积小，两者结构尺寸不好匹配。4.2.2净采用uvled灯UVLED灯具有能瞬间启动、可以频繁启停、尺寸小等特点，正好适合净水龙头末端杀菌的需求，可以把UVLED技术应用到净水龙头上，设计成新型的UVLED净水龙头，结构如图4所示。净水龙头由龙头主体和出水段两部分结构组成，根据龙头出水流量的大小来确定UVLED灯位置和数量，如果是小流量龙头，可以在龙头主体上方布置一颗UVLED灯；如果是大流量龙头，可以在龙头主体上方和下方各布置一颗UVLED灯。螺旋状石英管布置在两个灯中间，水路结构采用螺旋状设计，目的是间接延长水路，增加水被照射时间，提高杀菌效果。在石英管水路与龙头主体内壁之间有一层反射膜，如锡纸等，将紫外光反射回去再次利用，圆形状反射表面可以实现多次反射，这样紫外线被重复利用，进一步提高杀菌效果。4.2.3led净电池杀菌效果测试使用相同600G即滤芯型RO测试样机，出水末端换成UVLED龙头，其余测试条件相同，静置12小时后放出第一杯500ml水，测试总菌落数，五个样本出水的总菌落数均没有超过国家饮用水标准，并且还远低于标准值，测试数据如表3。5uvled技术根据反渗透净水器的不同特点，对潜在细菌滋生的预防控制，UVLED可以有不同实现方案：有桶式净水器可以设计成浮动UVLED灯，与水箱水位同步变化，进行高效杀菌；即滤式净水器（无桶型）可以设计成UVLED龙头，在出水未端进行过流式杀菌。无