紫外杀菌消毒理论基础

在介绍各个UV反应器之前,将简要说明UV杀菌消毒效果与UV反应器设计之间的物理关系:

作为一项非常全面的BMBF研究项目的一部分,大量生物物种(细菌,病毒,真菌等)用波长为254nm的紫外线(Hg低压辐射器的主发射线)进行辐照,并研究了紫外线杀菌消毒的效果。 此后,根据紫外线剂量(现在称为适当照射),确定杀伤率。 基于这些研究,例如 饮用水的最小照射量定为400 J/m²,因为与饮用水相关的所有细菌(如大肠菌)至少降低了4次幂(99.99%)。

因此,UV反应器必须能够在给定的UV照射下作用于水体。 水中紫外线的吸收、辐照室的几何形状、停留时间以及水在UV反应器中的停留时间分布起着重要作用。 紫外线在穿过物质层时受到弱化,这由朗伯 - 比尔的法则描述:

在这种情况下,I0对应于入射强度[以W测量]和I对应于参考点x处的强度。 SAK的大小称为光谱吸收系数,是流过辐射场的液体的特性。 它的量纲为[1 /长度]。 因此照射在点X1:

照射(剂量)是其中接收强度,停留时间(更准确地说是停留时间分布)和要照射的区域的物理量:

 

SAK与消毒过程中不同光路长度(波长254 nm)之间的关系

光谱吸收系数 UV传输(路径长度)
SAC in 1/m T (1cm) in % T (5cm) in % T (10cm) in %
0,5 99 95 90
1 98 90 82
2 95 79 63
5 89 56 31
10 79 30 9
15 70 17 3
20 62 9 1
25 56 6 0,5
30 50 3 0,1

 

紫外线反应器的计算是设计的重要基础。 传统的紫外线消毒反应器具有非常复杂的停留时间分布。 因此,一个确切的算术解释实际上是不可能的。 Enviolet只使用旋转流动的紫外线系统。 中央石英玻璃管容纳所有紫外线发射器,在其周围的环形间隙中,液体围绕反应器轴旋转(参见旋转流动的示意图)。
这个流量可以精确计算出来:


紫外线UV消毒反应器中旋转流的示意图。 旋转体中的狭窄停留时间谱导致可预测的流动。

 

这些UV系统的主要优点是:


    在a.c.k.反应堆系统监控所有散热器的整体功率,输出信号非常好地反映了实际情况(请参阅MicroUV®NT反应器的说明)。

在紫外线 - MicroUV®反应器中对紫外线剂量进行积分检测,可以实现最高可靠性的合理测量安排。

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  • 对称旋转可以允许反应器的相对简单的计算。这样,Enviolet作为唯一特殊的紫外线反应器制造商,反应器的设计恰到好处。
  • 可以实现狭窄的停留时间分布,即所有体积元素都能得到均等强效的消毒。
  • 旋转的液体在中心石英玻璃管上起到强烈的冲刷作用,从而抵消该石英玻璃管上的沉积物。
  • 高湍流导致液体良好混合并确保最佳的消毒。
  • 在Enviolet反应器系统监控所有散热器的整体功率,输出信号非常好地反映了实际情况(请参阅MicroUV®NT反应器的说明)。

在Enviolet-MicroUV®反应器中对紫外线剂量进行积分检测,可以实现最高可靠性的合理测量安排。

原始反应器设计导致显着的缺点

 

紫外线反应器的图像“传统”的方案不应该在任何情况下使用,因为这些紫外线系统有一些缺点:

  • A路径中停留时间太短,即没有足够的杀菌活性。而在B路径中,停留时间不必要的过长,即停留时间太长。导致了能源浪费。
  • 它调节短路流量,通常通过增加散热器功率来补偿。这意味着更高的运行成本,因为能量消耗增加,紫外线灯的成本更高。
  • 此外,在这样的UV反应器中颗粒很容易沉淀,这就是为什么机械清洁通常是必要的。
  • 传统结构的另一个缺点是用于监测UV剂量的UV传感器的功能非常有限,在常规的反应器中,几乎总是只有散热器的信号被测量作为参考。这可能会导致一系列的错误:例如,如果所有的紫外线发射器都是旧的,而只有测量的新的紫外线发射器,则输出的紫外线剂量远高于实际值。表面安全状况非常不理想。