生态中心紫外消毒系统有效辐射剂量测试技术取得突破

2011-6-24 20:02 来源: 中国科学院
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  紫外光(UV)具有广谱消毒、效率高、无消毒副产物等优点,已越来越广泛应用于饮用水、市政污水、再生水和船舶压舱水等的消毒中。紫外消毒系统的整体消毒效果高度依赖于UV的实际(有效)辐射剂量。准确获得紫外消毒系统中UV的强度分布,对于计算消毒剂量、保证消毒效果具有重要的意义,同时也可以指导消毒系统内部结构的优化改造。然而,目前国际上还无法在实际运行条件下精确测量紫外消毒器内的UV强度分布。

  中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室强志民研究组近期研发了一种新颖的原位荧光微探头,具有稳定性好、响应速度快(10-6s)、体积小(0.07 mm3)等明显优势,其温度系数、非线性等探测性能相对于常规使用的化学感光计有大幅度的提高。原位荧光微探头近似360度响应的特性,可以很好地模拟水中致病菌接受紫外辐射的效果。

  在此基础上,研究人员开发出可测试管式紫外消毒器腔体内UV强度分布的测试平台,其主要部件包括荧光微探头、高精度导轨、温控装置、消毒器固定装置、误差校正装置、数据自动记录器以及紫外透过率(UVT)监测装置,可在不同UVT水体及不同水温条件下,实现UV强度分布的原位在线快速测试,标准偏差均值为0.04 mW/cm2(0.3%)。日前,此项研究成果已发表在环境领域期刊Environmental Science &Technology (2011, 45(7), 3034-3039)上,并在2011年5月举行的“世界紫外线和臭氧大会”(Joint IOA-IUVA World Congress,Paris)上作了报告,各国学者、工程师对此成果表现了浓厚的兴趣并进行了广泛的交流。

  国际上多名UV消毒领域权威学者参观该实验装置,对其创新性和应用前景给予了充分的肯定,并希望利用该平台的准确测试,将来在多个方面进行合作研究。该研究成果有望实现:1)对国际上现有的几种紫外强度分布计算数学模型进行校验,从而修正模型;2)对消毒系统的内部结构(如进出水口设置方式、灯管排列方式、内壁反射材料等)进行改进,提高消毒效率;3)结合计算流体动力学(CFD)模型,对各种紫外消毒器的实际UV剂量进行评估验证。

  课题组已分别与安力斯科技发展公司、郑州水业科技发展公司等进行合作,对其生产的适用于饮用水消毒的单灯管和多灯管管式消毒器进行了系统的紫外强度分布测试,并通过优化消毒装置结构来大幅度提高消毒效果。课题组目前致力于继续优化与推广应用该测试平台,以形成一种具有自主知识产权的快捷、经济、高精度的紫外消毒器消毒效果评估验证方法,为紫外消毒市场的规范化和标准化、保障消毒安全性提供有力的技术支持。