自1993年在美國(guó)Milwaukee市(密爾沃基市)爆發(fā)大規(guī)模的介水隱孢子蟲污染事件后,紫外線消毒技術(shù)在市政飲用水處理中的應(yīng)用倍受青睞。因?yàn)槁认静荒苡行珉[孢子蟲卵囊,而紫外線對(duì)隱孢子蟲卵囊有很好殺滅效果,且在常規(guī)消毒劑量范圍內(nèi)(40mJ/cm2)紫外線消毒不產(chǎn)生有害副產(chǎn)物,因此近幾年在西方發(fā)達(dá)國(guó)家的應(yīng)用增長(zhǎng)迅速。
據(jù)統(tǒng)計(jì)2000年以前美國(guó)大中型自來(lái)水廠沒(méi)有采用紫外線消毒器的,但到2006年已經(jīng)上升的10%。在加拿大、歐洲等有多座大型水廠采用紫外線消毒。近幾年紫外線消毒技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用也逐漸增加。最早采用紫外線消毒的自來(lái)水廠為大慶東風(fēng)水廠,規(guī)模為5萬(wàn)m3/d。目前天津泰達(dá)自來(lái)水廠建成15萬(wàn)m3/d的紫外線消毒系統(tǒng),上海臨江水廠建成60萬(wàn)m3/d紫外線消毒系統(tǒng)。
紫外線消毒技術(shù)雖然是一項(xiàng)成熟的技術(shù),但在家用凈水器中的應(yīng)用還不太廣泛,如國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上只有少數(shù)的幾個(gè)品牌推出了帶有紫外線功能的凈水器。其中可能有以下四點(diǎn)制約因素。
1、家用凈水器的使用特點(diǎn)是多頻次、短時(shí)間的制備飲用水,一般的紫外線燈管需要3到5秒或更長(zhǎng)的預(yù)熱時(shí)間才能點(diǎn)亮發(fā)出起到殺菌作用的紫外線,無(wú)法達(dá)到即開即飲的要求。因此只有在凈水時(shí)可以即刻點(diǎn)亮并且快速達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的紫外線燈管才能滿足即開即飲的要求。
2、紫外線消毒裝置在對(duì)市政水消毒時(shí)一般可處于長(zhǎng)時(shí)間點(diǎn)亮的狀態(tài),但在家庭中使用時(shí),紫外線燈管若一直處于點(diǎn)亮的狀態(tài),不僅會(huì)浪費(fèi)能源、縮短燈管的使用壽命,也會(huì)加熱存儲(chǔ)在凈水器內(nèi)部的水。因此需要設(shè)計(jì)并配套合適的電路,以實(shí)現(xiàn)紫外線燈管只有在有水流入時(shí)啟動(dòng),水流停止時(shí)熄滅的功能。
3、紫外線燈管需要穩(wěn)定可靠的電能才能工作,通用的供電方式需要通過(guò)金屬連接器來(lái)實(shí)現(xiàn),因此在凈水的過(guò)程中,難以做到水電分離,不僅容易造成金屬連接器生銹從而帶來(lái)接觸不良,也存在安全隱患。
4、由于目前國(guó)內(nèi)缺少評(píng)價(jià)凈水器用紫外線殺菌劑量的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)機(jī)構(gòu),消費(fèi)者對(duì)紫外線的殺菌效果認(rèn)可度低,從而導(dǎo)致帶有紫外線殺菌技術(shù)的凈水器的市場(chǎng)接受度較低。
紫外線發(fā)光二極管(LED)是紫外線消毒器新興的技術(shù)之一,尤其是殺菌效率較高的深紫外線LED。深紫外線LED是指波長(zhǎng)小于300nm的紫外線LED。紫外線LED有很多優(yōu)點(diǎn),包括體積小、不含汞(環(huán)保)、節(jié)能高效、壽命長(zhǎng)、可同步啟動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。但紫外線LED也存在一系列的亟待解決的問(wèn)題。第一個(gè)問(wèn)題是發(fā)光效率比較低,可見光LED已經(jīng)發(fā)展十幾年,發(fā)光效率也能達(dá)到30%左右;紫外線LED的發(fā)光效率只有1%左右,大部分的能量主要轉(zhuǎn)化為熱能。第二個(gè)問(wèn)題是成本高,紫外線LED的成本比現(xiàn)在紫外線低壓汞燈要高一到兩個(gè)數(shù)量級(jí)。
近年來(lái)已經(jīng)有越來(lái)越多的企業(yè)投入到紫外線LED的研發(fā)和生產(chǎn)中來(lái),據(jù)報(bào)道已從2008年的10多家已經(jīng)增加到60多家。可以預(yù)期隨著越來(lái)越多企業(yè)的加入,紫外線LED的發(fā)光效率和成本問(wèn)題會(huì)逐漸得到改善,紫外線LED這一新興技術(shù)將會(huì)在家用凈水器有更廣泛的應(yīng)用前景。