1．紫外線的基本概念：

紫外線是太陽(yáng)光中的一部分，是介于可見(jiàn)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(jù)不同的波長(zhǎng)，紫外線可以分為四個(gè)波段：1）UVA波紫外線，稱長(zhǎng)波紫外線：波長(zhǎng)為315到400nm；2）UVB波紫外線，稱中波紫外線：波長(zhǎng)為280到315nm；3）UVC波紫外線，稱短波紫外線：波長(zhǎng)為200到280nm；4)VUV波紫外線，稱真空紫外線：波長(zhǎng)為100到200nm。

圖一 太陽(yáng)光譜圖

圖二 紫外線分類

2．紫外線在游泳池水處理中的應(yīng)用：

紫外線消毒殺菌的機(jī)理是：細(xì)菌和病毒受到紫外光照射后，紫外光譜能量為細(xì)菌核吸收，使其核酸結(jié)構(gòu)遭到破壞，各種細(xì)菌、病毒等喪失復(fù)制繁殖能力，從而達(dá)到滅菌效果。不同波長(zhǎng)的紫外線對(duì)物質(zhì)的穿透能力不同，隨著波長(zhǎng)的增加而增強(qiáng)，所以UVA波段紫外線穿透能力最強(qiáng)，其次是UVB和UVC波段(如下圖)。

中壓紫外線技術(shù)是根據(jù)燈管內(nèi)部所充惰性氣體的壓強(qiáng)來(lái)決定的，是一種有別于傳統(tǒng)紫外線技術(shù)的人為定義。中壓技術(shù)，從上世紀(jì)90年代開(kāi)始興起，由于其在游泳池水處理應(yīng)用中的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，受到了越來(lái)越多用戶和工程師們的青睞。中壓紫外線的特殊優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在：

1）中壓紫外線燈波長(zhǎng)范圍寬廣，對(duì)所有已知細(xì)菌都表現(xiàn)了有效的殺滅作用，對(duì)于游泳池這種低負(fù)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(zhì)安全，同時(shí)保障游泳者的安全；

2）中壓高強(qiáng)紫外燈管輸出波長(zhǎng)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(zhǎng)。對(duì)氯胺的有效控制可以更好的保護(hù)游泳者和工作人員的安全，避免由于室內(nèi)泳池氯胺濃度超標(biāo)可能造成的鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力腐蝕。

能通過(guò)光—氧化作用能有效促進(jìn)氯胺和其他有機(jī)物的分解?；痉磻?yīng)方程式如下：

其中一氯胺的最佳分解波長(zhǎng)在UVC段，二氯胺的最佳分解波長(zhǎng)在UVB段，三氯胺的最佳分解波長(zhǎng)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(jià)態(tài)的化合氯對(duì)不同紫外線的吸收率如下圖：

圖三 氯胺的吸收能力

丹麥科技大學(xué)和德國(guó)的Heidelberg大學(xué)都有實(shí)驗(yàn)證實(shí)，中壓紫外線技術(shù)在氯胺分解方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的低壓紫外線技術(shù)。實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)是在丹麥Gladsaxe運(yùn)動(dòng)中心，實(shí)驗(yàn)采用同樣功率(1200W)的中壓和低壓紫外線,對(duì)泳池中的氯胺進(jìn)行光分解，中壓紫外線有效分解氯胺可達(dá)到74%（mg/L級(jí)）。

3）有效改善泳池水質(zhì)的紫外線穿透率。穿透率是評(píng)估水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)之一，當(dāng)紫外線穿過(guò)水層，由于水中的物質(zhì)（有機(jī)或者無(wú)機(jī)物質(zhì)）會(huì)吸收紫外線光強(qiáng)，從而降低紫外線的強(qiáng)度。而穿透率與濁度、色度不完全相同，因?yàn)闈岫葍H是對(duì)水中懸浮物的表征，而不代表水中的溶解物質(zhì)。紫外線可以氧化水中的有機(jī)物，還可以破壞部分能導(dǎo)致水中混濁物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，從而與過(guò)濾工藝相結(jié)合可以不斷的提高水質(zhì)的穿透率。根據(jù)相關(guān)報(bào)道，中壓紫外線可以將水質(zhì)的穿透率從75%提高到至少97%以上。

4）溫度對(duì)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(píng)估溫度（一般自來(lái)水和污水都比此溫度低）。中壓紫外線的發(fā)生量和發(fā)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(shù)的比較

2012年倫敦奧運(yùn)會(huì)已經(jīng)決定全部游泳池將采用紫外線設(shè)備，包括競(jìng)賽池、跳水池和訓(xùn)練池總計(jì)12個(gè)獨(dú)立泳池。泳池全部采用紫外線設(shè)備的原因主要是由于與傳統(tǒng)的氯消毒和臭氧消毒相比較，中壓紫外線有許多無(wú)法媲美的優(yōu)點(diǎn)：

1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，無(wú)需日常維護(hù)。

2）強(qiáng)殺菌性。殺菌效率高、殺菌速度快，對(duì)常見(jiàn)的細(xì)菌、病毒的殺滅作用一般在幾秒的時(shí)間內(nèi)即可完成。

3）殺菌的廣譜性高。對(duì)所有的細(xì)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(tuán)菌、大腸桿菌、假單胞菌、隱孢子蟲(chóng)、阿米巴蟲(chóng)和細(xì)菌等，紫外線通過(guò)破壞這些微生物的DNA和DNA修復(fù)酶來(lái)達(dá)到滅活效果。

4）在消毒過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生有毒及有害副產(chǎn)物，不改變被消毒水的成分和性質(zhì)，對(duì)水體和周圍環(huán)境不產(chǎn)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(chǎn)品，令泳池環(huán)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(zhì)三鹵甲烷(THMs)的產(chǎn)生，杜絕了化合氯對(duì)人體的影響。在減少泳池中刺鼻氣味的同時(shí)，有效的改善了游泳者嬉戲和運(yùn)動(dòng)環(huán)境，并且大大提升了泳池工作人員的工作環(huán)境。

6）中壓紫外線消毒技術(shù)占地面積小、運(yùn)行安全、可靠、運(yùn)行費(fèi)用低。

可見(jiàn)，中壓紫外線消毒具有高效率殺菌、廣譜性殺菌、無(wú)污染、運(yùn)行安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，并且不會(huì)形成有毒副產(chǎn)物，因而目前工程應(yīng)用也越來(lái)越多。為保證消毒效果，泳池所需紫外線劑量也不應(yīng)小于60（室內(nèi)池）或不小于40（室外池），且應(yīng)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(yīng)設(shè)置濕式在線檢測(cè)探頭，如果紫外線燈的輻射量低于設(shè)定水平應(yīng)發(fā)出警報(bào)。多管紫外線發(fā)生器應(yīng)具有當(dāng)任何單個(gè)燈管故障時(shí)報(bào)警的功能。紫外線燈管表面的污垢會(huì)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(dòng)清洗裝置。

4.工程案例分享

1)海諾威中壓紫外水處理系統(tǒng)征服新西蘭游泳池,自從安裝海諾威紫外線水處理系統(tǒng)以來(lái)，新西蘭的馬努卡市勞埃德·艾爾斯莫公園(LloydElsmorePark)休閑中心室內(nèi)嬉水池（新西蘭最具人氣的室內(nèi)游泳池之一），在水和空氣質(zhì)量方面都發(fā)生了較大的轉(zhuǎn)變；其運(yùn)營(yíng)成本也大大降低，并且這個(gè)紫外線系統(tǒng)在不到一年的時(shí)間內(nèi)就完全收回了成本。中心管理員GaryBurr高興的評(píng)價(jià)：“我們通過(guò)安裝海諾威中壓紫外線系統(tǒng)來(lái)控制化合氯，也叫做氯胺。自安裝以來(lái)，紫外線系統(tǒng)的效果始終保持在完美的狀態(tài)——化合氯水平從1.8ppm下降到0.4ppm，從而大大改善了泳池的環(huán)境?？腿藗兌甲⒁獾搅诉@種改進(jìn)，并且不斷表?yè)P(yáng)我們?cè)谟境厮幚砩系倪M(jìn)步，一點(diǎn)兒也沒(méi)有聞到難聞的‘氯氣’味，也沒(méi)有一般室內(nèi)游泳池通常會(huì)出現(xiàn)的眼睛刺痛現(xiàn)象?？腿藗儼l(fā)現(xiàn)自己不再需要使用護(hù)目鏡，離開(kāi)泳池時(shí)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?yōu)榍宄和该鳌?rdquo;

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(tǒng)

2）海諾威中壓紫外線設(shè)備在英國(guó)拉塞爾皇家學(xué)校(RoyalRussellSchool)的應(yīng)用博得全場(chǎng)喝彩，學(xué)校的工程師BobEllis說(shuō)“海諾威紫外線系統(tǒng)操作非常簡(jiǎn)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(tǒng)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(gè)較低的水平上；而現(xiàn)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(xué)藥劑用量都大大降低了，運(yùn)行成本明顯降低。由于運(yùn)行成本的大大降低，安裝這臺(tái)紫外線系統(tǒng)的投資在一年左右的時(shí)間內(nèi)就收回了，我們和我們的學(xué)生都非常的滿意。”

圖五 安裝拉塞爾皇家學(xué)校(RoyalRussellSchool)的海諾威紫外線處理系統(tǒng)

5小結(jié)

傳統(tǒng)氯消毒技術(shù)因在消毒過(guò)程中產(chǎn)生二氯胺、三氯胺、三鹵甲烷等諸多副產(chǎn)物，會(huì)對(duì)人體的健康造成一定的危害。臭氧消毒技術(shù)成熟，殺菌效果好，但是由于系統(tǒng)復(fù)雜，投資成本和運(yùn)行費(fèi)用高，并且操作難度大，需要大量的日常維護(hù)，對(duì)操作人員的技術(shù)要求高等問(wèn)題，并不適用于絕大多數(shù)游泳場(chǎng)館。中壓紫外線消毒技術(shù)具有高效殺菌、無(wú)污染、運(yùn)行安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，并且不會(huì)形成有毒副產(chǎn)物，是最為理想的消毒方式之一。