采用紫外線技術(shù)生產(chǎn)純化水

1、首頁(yè) 行業(yè)專用設(shè)備 環(huán)保設(shè)備/水處理設(shè)備 技術(shù)論文 紫外線殺菌器采用紫外線技術(shù)生產(chǎn)純化水newmaker 佳工機(jī)電網(wǎng)消毒、降解toc、脫除余氯組合起來(lái)的一款利器越來(lái)越多的制藥生產(chǎn)廠家需要遵照各種生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，制藥、營(yíng)養(yǎng)品、化妝品、醫(yī)療保健和生物科技等行業(yè)的純化水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)也變得越來(lái)越嚴(yán)格。在這篇文章中，海諾威(hanovia)工業(yè)市場(chǎng)經(jīng)理halim mirza和中國(guó)區(qū)商務(wù)發(fā)展經(jīng)理徐瑩共同向讀者闡述了在純化水制備過(guò)程中，紫外線技術(shù)如何將殺菌、降解toc和脫除余氯結(jié)合起來(lái)，確保更高品質(zhì)的純化水，同時(shí)紫外線技術(shù)的應(yīng)用可以有效地減少生產(chǎn)廠家對(duì)化學(xué)消毒劑的依賴，避免反滲透膜的生物污染。簡(jiǎn)介uv技

2、術(shù)最初應(yīng)用于市政飲用水的消毒。自從40多年前這項(xiàng)技術(shù)面市以來(lái)，它在全球范圍內(nèi)應(yīng)用于包括制藥、生物制品、化妝品和營(yíng)養(yǎng)品生產(chǎn)等眾多行業(yè)的純化水消毒殺菌、降解toc（總有機(jī)碳量/總可氧化碳量）、脫除余氯、和臭氧及氯胺的降解。水在制藥、生物制品、化妝品和營(yíng)養(yǎng)品生產(chǎn)過(guò)程中是用量最大的物料。由于生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格，人們采用了越來(lái)越復(fù)雜的技術(shù)屏障和消毒方式，來(lái)確保純化水的安全。制藥業(yè)和其他行業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程，由于生產(chǎn)工藝要求易造成微生物污染和生物污染，而紫外線可以作為一道有效的屏障，確保純化水水質(zhì)不對(duì)任意生產(chǎn)工藝或階段產(chǎn)生影響，同時(shí)確保工藝下游的處理設(shè)備也能最優(yōu)運(yùn)行，從而減少停機(jī)頻次或時(shí)間。紫外線工作原理紫外線

3、（uv）是介于可見光和x射線之間的電磁波譜。典型的紫外線消毒系統(tǒng)包含一個(gè)不銹鋼的紫外線反應(yīng)器，一支石英套管，一支紫外線燈管和相應(yīng)的電器配件。待處理的水從不銹鋼反應(yīng)器的一端進(jìn)入，經(jīng)過(guò)整個(gè)處理器，再?gòu)牧硪欢伺懦觥Ｒ罁?jù)不同類型的紫外線燈，紫外線消毒技術(shù)可分為兩種類型低壓和中壓。低壓紫外線燈是單色紫外線輸出（單一波長(zhǎng)限制在254nm)，而中壓紫外線燈是多頻紫外線輸出（輸出范圍是185-400nm)。通常來(lái)說(shuō)，低壓系統(tǒng)適用于流體小，間歇性流動(dòng)的工況下，而中壓系統(tǒng)技術(shù)更適合大流量項(xiàng)目的使用。消毒波長(zhǎng)在185-400nm之間的紫外線(也稱紫外線c)有強(qiáng)大的殺菌效果，其中波長(zhǎng)為265nm時(shí)殺菌效果最佳。在這些

4、波長(zhǎng)范圍內(nèi)，紫外線通過(guò)穿透微生物的細(xì)胞膜，破壞微生物的dna，使得微生物不能繼續(xù)繁殖再生，從而有效地達(dá)到殺滅的效果。相比其他殺菌方法，紫外線有很多明顯的優(yōu)勢(shì)。特別是與化學(xué)殺菌劑不同處在于，紫外線殺菌不會(huì)將有毒物質(zhì)和殘余物質(zhì)帶入純化水中，不會(huì)改變流體的化學(xué)成分、氣味和ph值。這一特點(diǎn)在制藥業(yè)和相關(guān)行業(yè)至關(guān)重要進(jìn)水的化學(xué)劑量往往能改變產(chǎn)品的特性。toc的降解波長(zhǎng)小于200nm的紫外線能有效分解水中的有機(jī)微粒，特別是低分子量的污染物，比如總有機(jī)碳（tocs）。在這些波長(zhǎng)范圍內(nèi)，紫外線通過(guò)兩種方式起作用：第一種是紫外線的能量直接分解有機(jī)物內(nèi)部的化學(xué)鍵，叫做直接光解；第二種是水分子的光解，分離出帶電羥基

5、oh-同樣對(duì)有機(jī)物有分解作用。降低toc在離子交換供水系統(tǒng)中特別重要。在離子交換供水系統(tǒng)中，有時(shí)官方藥典規(guī)定的有機(jī)物水平很可能達(dá)不到。使用紫外線減少toc的另外一個(gè)優(yōu)勢(shì)就是，降解toc的紫外線燈也能產(chǎn)生高強(qiáng)度波長(zhǎng)為254nm的紫外線，從而提供了相應(yīng)的紫外線消毒。脫氯作用許多制藥廠的水源采用市政供水。50多年來(lái)，余氯被廣泛應(yīng)用于對(duì)水的消毒。當(dāng)氯被加入水中，與水中自然形成的腐殖酸、富里酸和其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，就形成了三鹵甲烷化合物（thms）。由于某些三鹵甲烷化合物已被證實(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)室動(dòng)物有致癌作用，所以一些監(jiān)管機(jī)構(gòu)，比如美國(guó)環(huán)境總署（usepa），就針對(duì)三鹵甲烷設(shè)定了個(gè)人飲用水污染物的最大限值。（自1

6、979年以來(lái)，美國(guó)環(huán)境總署規(guī)定水中的三鹵甲烷的最大限值為100ppb）另外，由于氯的特性，會(huì)對(duì)凈化水設(shè)備，例如反滲透膜和di樹脂設(shè)備造成損壞。因此，氯一旦完成了其消毒功能，就必須去除掉。至今，有兩種脫氯法使用最為廣泛，一種是粒狀活性炭（gac）過(guò)濾器，另一種是添加中性化學(xué)物質(zhì)，比如亞硫酸氫鈉和偏亞硫酸鈉。這兩種方法有各自的優(yōu)點(diǎn)，但它們也有許多嚴(yán)重的缺點(diǎn)。粒狀活性炭過(guò)濾器因其自身多孔狀特性和飽含營(yíng)養(yǎng)的環(huán)境，很容易變成一個(gè)細(xì)菌的滋生地。脫氯化學(xué)物質(zhì)比如亞硫酸氫鈉，通常在反滲透膜之前的位置加入，一方面提供細(xì)菌滋生所需的條件，另一方面會(huì)導(dǎo)致生物膜的產(chǎn)生。另外，這些化學(xué)物質(zhì)處理起來(lái)具有危險(xiǎn)性，而且還會(huì)出

7、現(xiàn)因人為失誤而造成過(guò)量投加或不足量投加的危險(xiǎn)。紫外線技術(shù)在脫氯方面的應(yīng)用日益流行，它有效避免了粒狀活性炭過(guò)濾器或者化學(xué)方法的缺點(diǎn)，并能夠有效去除游離氯和氯化合物，去除余氯、殺菌雙劍合并。波長(zhǎng)在180-400nm的紫外線能產(chǎn)生將游離氯分離生成鹽酸的光化反應(yīng)。分解游離氯的峰值波長(zhǎng)是180nm-200nm，而分解氯化合物（mono-、di-、tri-氯化合物）的峰值波長(zhǎng)范圍245nm-365nm。用于脫氯的紫外線用量的多少取決于氯的總含量、游離氯和化合氯之間的比率，有機(jī)物的背景值以及余氯的預(yù)期的目標(biāo)濃度。使用紫外線脫氯的其他重要優(yōu)勢(shì)在于： 可以有效殺滅微生物，有效控制全線的微生物含量 可以有效降解總

8、有機(jī)碳（toc） 可以消除使用硫酸氫鹽的安全隱患 可以排除微生物進(jìn)入反滲透膜的風(fēng)險(xiǎn)（與活性炭或投加化學(xué)藥劑方式相比） 可以總體改善水質(zhì)和其他脫氯技術(shù)一樣，在既定流量下的紫外線用量取決于多個(gè)工藝參數(shù)，其中主要包括： 工藝用水的紫外線穿透率 (t10) 水中有機(jī)物含量 水中原始的氯含量和預(yù)期達(dá)到的氯含量脫除余氯案例分析美國(guó)寶潔公司位于美國(guó)佐治亞州的寶潔生產(chǎn)車間安裝了海諾威的紫外線脫氯系統(tǒng)。設(shè)備安裝在兩級(jí)反滲透膜裝置之前。此前，該公司使用硫酸氫鈉來(lái)脫除水中的余氯。在紫外線設(shè)備安裝后的試運(yùn)行階段，寶潔公司注意到反滲透膜的清洗頻率大幅下降從原來(lái)的每月8次清洗大幅下降到每月2次清洗，每年共節(jié)約七萬(wàn)元美金。

9、一方面，海諾威紫外線脫氯系統(tǒng)有效地將水中的余氯降低到預(yù)期濃度；另一方面，通過(guò)紫外線的照射起到了殺菌的效果，水中的微生物的含量大大降低，降低了后續(xù)反滲透膜的生物負(fù)荷。因此，反滲透膜停機(jī)維護(hù)的頻率也大大減少。更有效地控制純化水生產(chǎn)過(guò)程中的微生物，可以極大提升反滲透膜的性能，減少系統(tǒng)停機(jī)的頻次和時(shí)長(zhǎng)，也大大節(jié)省了系統(tǒng)清洗（cip）的化學(xué)藥劑和人力勞動(dòng)成本。紫外線系統(tǒng)的安裝位置及作用用于消毒、減少toc、脫除余氯和其他非消毒應(yīng)用的紫外線系統(tǒng)能安裝在純化水系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，從專業(yè)角度分析我們?yōu)槊恳环N應(yīng)用定義了最佳安裝位置。大多數(shù)純化水系統(tǒng)可分為兩個(gè)階段:純化水生產(chǎn)系統(tǒng)和純化水分配系統(tǒng)。在純化水制備階段，通

10、常使用紫外線設(shè)備對(duì)水進(jìn)行消毒，去除水中余氯，或者用于對(duì)總有機(jī)碳（toc）進(jìn)行分解。在純化水的分配階段，紫外線設(shè)備可用于消毒和臭氧的分解。需要注意的是，當(dāng)紫外線設(shè)備用于toc降解時(shí)，在系外線設(shè)備后應(yīng)加裝一套除鹽設(shè)備。需要輔助設(shè)備的原因是，紫外線對(duì)有機(jī)物經(jīng)行光化學(xué)分解后,會(huì)產(chǎn)生一部分帶電分子，因此除鹽設(shè)備中的離子交換樹脂可將帶點(diǎn)分子去除。對(duì)現(xiàn)有管道和系統(tǒng)進(jìn)行紫外線系統(tǒng)安裝或改造非常簡(jiǎn)單, 只要做好場(chǎng)地的準(zhǔn)備工作，安裝只需很短的時(shí)間，不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間影響生產(chǎn)。一旦安裝完成，處理廠可以一天24小時(shí)不間斷運(yùn)行,在進(jìn)行日常的系統(tǒng)維護(hù)和清洗(cip)時(shí)，無(wú)需關(guān)閉紫外線系統(tǒng)。最新的、經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的紫外線燈的使用壽命很長(zhǎng)（通常超過(guò)12000小時(shí)）。當(dāng)需要更換紫外線燈的時(shí)候，步驟相當(dāng)簡(jiǎn)單，通常由沒(méi)有經(jīng)過(guò)專門訓(xùn)練的現(xiàn)場(chǎng)人員就可以完成。結(jié)論紫外線設(shè)備在純化水生產(chǎn)過(guò)程中是非常關(guān)鍵的一部分，它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)純化水中微生物的全線控制和確保純化水的品質(zhì)。同時(shí)，它也大大減小了反滲透