中壓紫外線在游泳池水處理中的應用
來源：英國豪邁國際有限公司 閱讀：3379 更新時間：2011-02-28 16:081．紫外線的基本概念：
紫外線是太陽光中的一部分，是介于可見光和X射線之間，光譜為100nm～400nm的電磁波譜。如下圖一所示。根據不同的波長，紫外線可以分為四個波段：1）UVA波紫外線，稱長波紫外線：波長為315到400nm；2）UVB波紫外線，稱中波紫外線：波長為280到315nm；3）UVC波紫外線，稱短波紫外線：波長為200到280nm；4)VUV波紫外線，稱真空紫外線：波長為100到200nm。
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圖一 太陽光譜圖
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圖二 紫外線分類
2．紫外線在游泳池水處理中的應用：
紫外線消毒殺菌的機理是：細菌和病毒受到紫外光照射后，紫外光譜能量為細菌核吸收，使其核酸結構遭到破壞，各種細菌、病毒等喪失復制繁殖能力，從而達到滅菌效果。不同波長的紫外線對物質的穿透能力不同，隨著波長的增加而增強，所以UVA波段紫外線穿透能力最強，其次是UVB和UVC波段(如下圖)。
中壓紫外線技術是根據燈管內部所充惰性氣體的壓強來決定的，是一種有別于傳統紫外線技術的人為定義。中壓技術，從上世紀90年代開始興起，由于其在游泳池水處理應用中的絕對優勢，受到了越來越多用戶和工程師們的青睞。中壓紫外線的特殊優勢體現在：
1）中壓紫外線燈波長范圍寬廣，對所有已知細菌都表現了有效的殺滅作用，對于游泳池這種低負荷的輕微污染水體，中壓紫外線完全滿足殺菌效果。確保水質安全，同時保障游泳者的安全；
2）中壓高強紫外燈管輸出波長的范圍較寬，在230nm至370nm之間，含有降低氯胺所需要的245nm、297nm及340nm的波長。對氯胺的有效控制可以更好的保護游泳者和工作人員的安全，避免由于室內泳池氯胺濃度超標可能造成的鋼結構應力腐蝕。
能通過光—氧化作用能有效促進氯胺和其他有機物的分解。基本反應方程式如下：
其中一氯胺的最佳分解波長在UVC段，二氯胺的最佳分解波長在UVB段，三氯胺的最佳分解波長在UVA段，所以只有中壓紫外線才有分解化合氯的能力。不同價態的化合氯對不同紫外線的吸收率如下圖：
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圖三 氯胺的吸收能力
丹麥科技大學和德國的Heidelberg大學都有實驗證實，中壓紫外線技術在氯胺分解方面遠遠優于傳統的低壓紫外線技術。實驗地點是在丹麥Gladsaxe運動中心，實驗采用同樣功率(1200W)的中壓和低壓紫外線,對泳池中的氯胺進行光分解，中壓紫外線有效分解氯胺可達到74%（mg/L級）。
3）有效改善泳池水質的紫外線穿透率。穿透率是評估水質的標準之一，當紫外線穿過水層，由于水中的物質（有機或者無機物質）會吸收紫外線光強，從而降低紫外線的強度。而穿透率與濁度、色度不完全相同，因為濁度僅是對水中懸浮物的表征，而不代表水中的溶解物質。紫外線可以氧化水中的有機物，還可以破壞部分能導致水中混濁物質的結構，從而與過濾工藝相結合可以不斷的提高水質的穿透率。根據相關報道，中壓紫外線可以將水質的穿透率從75%提高到至少97%以上。
4）溫度對殺菌效果的影響。一般游泳池的水溫是26～28℃或更高，高于一般消毒劑和消毒方式的作用評估溫度（一般自來水和污水都比此溫度低）。中壓紫外線的發生量和發生效率基本不受溫度影響，可在水溫從0~60攝氏度的條件下正常工作，并且確保殺菌和去除氯胺的效果。
3．中壓紫外線消毒與其他消毒技術的比較
2012年倫敦奧運會已經決定全部游泳池將采用紫外線設備，包括競賽池、跳水池和訓練池總計12個獨立泳池。泳池全部采用紫外線設備的原因主要是由于與傳統的氯消毒和臭氧消毒相比較，中壓紫外線有許多無法媲美的優點：
1）系統結構簡單，操作方便，無需日常維護。
2）強殺菌性。殺菌效率高、殺菌速度快，對常見的細菌、病毒的殺滅作用一般在幾秒的時間內即可完成。
3）殺菌的廣譜性高。對所有的細菌和病毒都能高效殺滅，能夠永久滅活抗氯性微生物組織，例如嗜肺軍團菌、大腸桿菌、假單胞菌、隱孢子蟲、阿米巴蟲和細菌等，紫外線通過破壞這些微生物的DNA和DNA修復酶來達到滅活效果。
4）在消毒過程中不會產生有毒及有害副產物，不改變被消毒水的成分和性質，對水體和周圍環境不產生二次污染；降低氯的投放量，降低余氯，使泳池水中的氯含量降低，減少了消毒副產品，令泳池環境更健康。
5）中壓紫外線具備降解化合氯的能力，包括一氯胺、二氯胺、三氯胺等，這樣有效杜絕了致癌物質三鹵甲烷(THMs)的產生，杜絕了化合氯對人體的影響。在減少泳池中刺鼻氣味的同時，有效的改善了游泳者嬉戲和運動環境，并且大大提升了泳池工作人員的工作環境。
6）中壓紫外線消毒技術占地面積小、運行安全、可靠、運行費用低。
可見，中壓紫外線消毒具有高效率殺菌、廣譜性殺菌、無污染、運行安全可靠等優點，并且不會形成有毒副產物，因而目前工程應用也越來越多。為保證消毒效果，泳池所需紫外線劑量也不應小于60（室內池）或不小于40（室外池），且應保持有一定的安全余量。
為了保證紫外線消毒的效果，所有的紫外線消毒器應設置濕式在線檢測探頭，如果紫外線燈的輻射量低于設定水平應發出警報。多管紫外線發生器應具有當任何單個燈管故障時報警的功能。紫外線燈管表面的污垢會影響消毒效果，用于游泳池的紫外線消毒器必須配備在線自動清洗裝置。
4.工程案例分享
1)海諾威中壓紫外水處理系統征服新西蘭游泳池,自從安裝海諾威紫外線水處理系統以來，新西蘭的馬努卡市勞埃德·艾爾斯莫公園(LloydElsmorePark)休閑中心室內嬉水池（新西蘭最具人氣的室內游泳池之一），在水和空氣質量方面都發生了較大的轉變；其運營成本也大大降低，并且這個紫外線系統在不到一年的時間內就完全收回了成本。中心管理員GaryBurr高興的評價：“我們通過安裝海諾威中壓紫外線系統來控制化合氯，也叫做氯胺。自安裝以來，紫外線系統的效果始終保持在完美的狀態——化合氯水平從1.8ppm下降到0.4ppm，從而大大改善了泳池的環境。客人們都注意到了這種改進，并且不斷表揚我們在泳池水處理上的進步，一點兒也沒有聞到難聞的‘氯氣’味，也沒有一般室內游泳池通常會出現的眼睛刺痛現象。客人們發現自己不再需要使用護目鏡，離開泳池時也聞不到身上氯的氣味。水的清潔度也大大提高——透光度也從80%迅速提升到95%，泳池水也從混濁變為清澈透明。”
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圖四 安裝在勞埃德.艾爾斯莫公園(LloydElsmorePark)休閑中心的海諾威紫外線處理系統
2）海諾威中壓紫外線設備在英國拉塞爾皇家學校(RoyalRussellSchool)的應用博得全場喝彩，學校的工程師BobEllis說“海諾威紫外線系統操作非常簡便，除了有效控制微生物以外，它有效的幫助我們將氯胺濃度降至0.2ppm，TDS也有明顯的降低，池水更加清澈了，這樣大大減少了稀釋水的用量。在安裝紫外線系統之前，我們每周更換大約400m3的水，只是為了將化合氯保持在一個較低的水平上；而現在低于0.2ppm的氯胺濃度讓我們和我們的客人都非常滿意。新水用量、廢水排放量、能量損失和化學藥劑用量都大大降低了，運行成本明顯降低。由于運行成本的大大降低，安裝這臺紫外線系統的投資在一年左右的時間內就收回了，我們和我們的學生都非常的滿意。”
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圖五 安裝拉塞爾皇家學校(RoyalRussellSchool)的海諾威紫外線處理系統
5小結
傳統氯消毒技術因在消毒過程中產生二氯胺、三氯胺、三鹵甲烷等諸多副產物，會對人體的健康造成一定的危害。臭氧消毒技術成熟，殺菌效果好，但是由于系統復雜，投資成本和運行費用高，并且操作難度大，需要大量的日常維護，對操作人員的技術要求高等問題，并不適用于絕大多數游泳場館。中壓紫外線消毒技術具有高效殺菌、無污染、運行安全可靠等優點，并且不會形成有毒副產物，是最為理想的消毒方式之一。
