上海冬翼光电有限公司顺桨
摘要
紫外线杀菌系统是一种保护公众水质卫生安全的可靠技术方案。因为紫外线光线有能力在短短几秒的时间内灭杀致病的微生物，它已经广泛被应用在世界各地的污水和净水的处理上。在中国，明渠式的紫外线消毒杀菌系统已经成为污水处理厂的常用消毒配置。但市政净水厂还大量沿用之前的消毒工艺 -（氯消毒），远远落后于国外。 欧美等先进国家的市政饮用水一般采用中压紫外线灯消毒系统。与国内常见的橙子去皮机低压紫外线灯不同，中压紫外线灯能够产生更宽的紫外光谱，因而能够作用于整个微生物，而不仅仅是对微生物的DNA结构产生破坏。正是因为这种紫外线技术能有效地避免微生物中DNA的光复活和暗修复的发生，所以能够对微生物产生永久性的灭活作用，对于饮用水来说，这一点无疑极其重要。除此之外，中压紫外线灯消毒与臭氧和氯消毒相比，能杀死的细菌种类和分解化学物的能力更加强大。具有无污染，绿环保；占用空间小，安装操作简便；运行费用低，工作寿命长；杀菌功能不受环境影响等多种优点。
技术背景介绍
在过去的一个世纪里面，因为使用的原因，净水里面的传染微生物的消毒已经取得了很大的进展。但是在二十世纪七十年度的研究表明，消毒过程中产生的副产品有致癌的潜在威胁；氯化副产品的浓度和一些癌症和其他健康问题有线性关系。净水行业的法规制定者经常头痛于在科技和经济性的限制下，如何平衡氯化消毒的好处和它有害的副作用上。
2007年7月1日卫生部和国家标准化管理委员会对原有的饮用水标准（《生活饮用水卫生标准》（GB5749－85））进行了修订，联合发布新的强制性国家《生活饮用水卫生标准》。新标准加强了对水质有机物、微生物和水质消毒等方面的要求。其中微生物学指标由2项增至6项，增加了对蓝氏贾第虫、隐孢子虫等易引起腹痛等肠道疾病、一般消毒方法很难全部杀死的微生物的检测，特别对“两虫”有了明确的描述。可见消毒环节的重要性和确保饮水安全的重要性。另外，《生活饮用水卫生标准》中明确规定饮用水中不能检出的微生物指标有总大肠菌、耐热大肠菌、大肠埃希氏菌。菌总数需严格控制在100个/ml,而对于隐孢子虫和贾第鞭毛虫（“两虫”）需要严格控制在每10L水小于1个。
而目前为止我国绝大多数自来水厂均采用单一的氯法消毒。氯法消毒具有一定的局限性和不稳定性，如很难对所有微生物进行控制，特别是在杀灭“两虫”方面，没有明显的去除作用；中压紫外线技术因为可以灭活包括隐孢子虫和肠贾第氏鞭毛虫在内的各类原生单细胞细菌和病毒，而且没有化学副产物，今后将成为各类水厂的首选消毒工艺。
中国的市政供水系统中，消毒工艺仍然以氯消毒工艺为主，但国外厂商（以特洁安、威得高、得利满公司为主）已经开始拓展市场并尝试在自来水厂安装中压紫外线消毒系统。欧洲一些国家如荷兰、德国、法国和北欧（芬兰、丹麦、瑞典和挪威）等国家采用紫外线单一消毒工艺，就可以确保供水安全性，主要由于供水管网相对较短，水源水质比较好，并采用高压供水方式可以有效的避免管网的二次污染。而对于管网长，且相对老旧的供水管网，如自来水厂则采用紫外线再加氯的组合消毒工艺，以保证自来水在市政管网内不受二次污染（美国、加拿大、西班牙和意大利）。为了有效避免光复活现象和确保有效的紫外线剂量，紫外线中压消毒系统成为消毒工艺的首选。
中压紫外线消毒系统不仅仅应用在自来水厂，其它具有强大潜力的应用市场还包括压载水和高级氧化催化的设备系统上。
根据《国际船舶压载水及沉积物控制和管理公约》 ，将强制要求所有远洋航行船舶必须安装压载水处理系统，这是一个门槛较高的巨大市场。目前压载水处理系统的主流系统为电解法和紫外线处理技术。但电解法有副产物产生，系统通过认证周期长并且需要得到IMO和CCS（中国船级社）的双重认证才可以使用。但紫外线杀菌系统因为没有化学副产品的产生，在两年前得到IMO同意不再需要在英国伦敦取得IMO的认证，大大缩短了产品的认证周期和减少了投资的费用，从而在中国得到越来越多厂家的青睐并逐步开放基于中压紫外线灯的压载水处理系统。在中国市场，压载水处理的设备需求在2015年到2016年（及以后）的年需求量将超过50亿人民币。peepm
由于压载水处理系统有较高的技术门槛和投资要求，在国内还没有太多的公司切实掌握此技术。东芝公司经过长期开发，研制出专供压载水处理的中压紫外线灯系统，并已被日本最大的船用品公司三浦工业所采用，2015年到2016年将迎来需求的井喷期。
下面针对东芝的产品和冬翼公司的优势做分类说明。
低压紫外线灯虽然作为一种成熟的工业用品到处可见，有多个国内外厂家供应，但东芝公司的产品仍然有其非常特出的优点，显示了优越的性价比和质量稳定性。比如在污水厂常
揉棉机见的320W低压汞灯，在同等的功率情况下，东芝的低压紫外线灯可以贡献额外的6%的杀菌效果（所以在设计当中，可以选择300W的东芝汞灯来取代320W的其它紫外线灯），而且照度维持率在同类产品的对比中首屈一指，可以确保超过12000小时后照度维持率超过85%。而且上海冬翼光电有限公司经由东芝公司授权开发了与东芝紫外线配套的整流器电源，解决了低压灯镇流器在国内本地化生产的问题，同时冬翼光电还特聘了东芝的技术专家作为客座专家，消化了低压紫外线光源的核心技术、紫外线消毒剂量计算和核定、以及低压紫外线灯质量检测技术，为公司的可持续发展打下了良好的基础。下图一为常见的低压明渠消毒设备。一个实例的日本配置为300W*8支灯一个支架，整个污水处理厂10个支架，污水处理量为32000m经络油3/天，在国内的配置量会稍微往上配置，因为国内的污水水质（SS等较日本要差）。
图一、低压紫外线明渠消毒排架
中压紫外线消毒设备在净水中的应用如下图二。
图二、中压紫外线消毒设备在净水中的应用
喂猪料槽 中压紫外线灯的主要供应商均为国外厂商，目前没有任何国内厂家可以生产质量稳定并且
能够长期应用在水处理的中压紫外线灯。东芝的中压紫外线灯在国外产品上也是独具优势。首先，东芝有其独特的灯管设计，采用了确保中压紫外线灯的透射率和防止灯管壁发黑的技术，使得东芝紫外线灯有更长的使用寿命，下图三是经历了7500小时的照射后的实测数值。东芝中压紫外线灯的照度很好地维持在82.6%。
图三、照度维持率和H公司产品的对比
另外中压紫外线灯经常需要根据水质和水量的调整而调光使用。普通的中压紫外线灯在调光使用时,会加速灯壁变黑,大大缩短紫外线灯的寿命,影响灯的性能。如图四所示。东芝的中压灯很好地解决了这个问题，最大程度节约了能耗,尤其适合于旧船改造上所用的压载水处理系统和供水量变动大的市政供水系统（如图五所示）。
图四、普通的中压紫外线灯在调光使用的情况
图五、东芝中压紫外线灯在调光使用下的测试数据
另外，东芝公司所生产和设计的中压紫外线灯的低频电子式镇流器也有其独特的优势。使用电子式镇流器，不仅可以保证高度稳定性，而且还有节能的效果。东芝设计的原装镇流器电力转换效率为90%以上,作为点灯电源具有世界顶级的电力转换效率，而且可以在30% - 100%调光使用。上海冬翼光电有限公司根据国内的需求在东芝的技术专家团队支持下也开发了高频电子式镇流器，性价比更加能够适合国内的某些不会因为高频电子元件影响其他设备的用户使用。
在中压紫外线消毒设备的设计和制造上，除了核心产品的选型以外，设备的集成将非常重要。中压灯的灯壁表面温度高达600-800oC，套管的选型和配置对灯管的寿命和效果有重大的影响；因为灯管的高温度，对系统的密封设计和冷却系统提出了极高的要求；镇流器和灯管调光的控制系统和其它的控制系统将对系统是否稳定运行至关重要。另外一个水处理消毒系统能否成为可靠的杀菌灭活系统，还需要专业的UV剂量计算和核定。东芝公司在中压系统地应用上已经积累了相当丰富的经验，上海冬翼光电有限公司携手东芝的技术专家将能为这些问题提供良好的解决方案。
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