在過(guò)去的20中，紫外消毒行業(yè)經(jīng)歷了快速的增長(cháng)階段。在這段時(shí)期，紫外線(xiàn)技術(shù)的發(fā)展成為了產(chǎn)業(yè)投資滿(mǎn)足市場(chǎng)需求（對高效、低成本和對環(huán)境無(wú)害消毒技術(shù)的需求）的完美案例。隨著(zhù)紫外消毒技術(shù)在水廠(chǎng)中的應用，全世界每天超過(guò)三十億升水的處理量，證明了紫外線(xiàn)技術(shù)已經(jīng)不再是一種“新興”技術(shù)，而是一項被工程師廣泛采用的用于保護人類(lèi)健康的技術(shù)。紫外線(xiàn)技術(shù)仍然在改變、成長(cháng)，新產(chǎn)品和新的應用也在不斷的被發(fā)現。本文簡(jiǎn)要介紹了紫外線(xiàn)技術(shù)的發(fā)展趨勢。

行業(yè)成熟度

    幾乎所有紫外線(xiàn)技術(shù)領(lǐng)軍企業(yè)，如博生 （Berson） ，海諾威 （Hanovia） ，特潔安 （Trojan） 和威德高（Wedeco） ，他們都隸屬于一些綜合性的產(chǎn)業(yè)、財務(wù)集團，例如豪邁 （Halma） ，丹納赫 （Danaher） 和飛力（ITT）。

    這些集團在穩定市場(chǎng)的同時(shí)，能提供專(zhuān)業(yè)的產(chǎn)品系列，這就意味著(zhù)這些子公司必須產(chǎn)生或保持利潤，由此證實(shí)前期并購投資的正確性。相應的紫外線(xiàn)標準的制定和新型紫外線(xiàn)反應器設計的認證標準都表明該技術(shù)將轉變?yōu)橹髁鲬眉夹g(shù)。在過(guò)去 20 年，紫外線(xiàn)消毒設備實(shí)現了兩位數的銷(xiāo)售增長(cháng)，全世界紫外線(xiàn)消毒產(chǎn)品總年銷(xiāo)售額很快將超過(guò) 40 億人民幣（約 5.5 億美元）。

新技術(shù)

    利用流體力學(xué)軟件建模的方法，大大提高了制造商對自身產(chǎn)品處理程度和能力的預測力，使他們對自己的產(chǎn)品更有信心。系統的選型也不再是魔術(shù)，因為制造商能與設計工程師共同合作，最終更加精確的預計在不同水質(zhì)和流速條件下的處理級別和能力。紫外線(xiàn)設備制造商們很快就能利用該工具來(lái)優(yōu)化反應器內的紫外線(xiàn)劑量，和減小能耗。在制造商開(kāi)發(fā)和改良反應器之后，他們采用一系列的認證協(xié)議來(lái)驗證設計，如歐洲的 DVGW 和 ?NORM 認證（飲用水），以及 NWRI 認證（廢水），美國的 USEPA 認證。在今后幾年內，更為優(yōu)化的反應器會(huì )隨即被生產(chǎn)和推廣。

    傳統紫外線(xiàn)技術(shù)也會(huì )得到進(jìn)一步的改進(jìn)。中壓燈會(huì )在能量效率，壽命和功率密度方面得到提高，與石英套管的有機結合可是燈管壽命超過(guò) 12,000 小時(shí)。這種技術(shù)結構緊湊、占地面積小，特別是在需要改建翻新或要求對適應套管能夠自動(dòng)清洗時(shí)，會(huì )受到設計師和使用者們的更多青睞。低壓高強燈管的輸出功率也會(huì )進(jìn)一步提高，也許能達到 1kW ，這樣會(huì )大大降低系統的占地面積和簡(jiǎn)化維護工作。對于低壓紫外線(xiàn)設備而言，燈管的布置也是一個(gè)相當重要的問(wèn)題，因為一套低壓紫外線(xiàn)設備需要使用上千根的低壓紫外線(xiàn)燈管。

    新的紫外線(xiàn)光源，如發(fā)光二極管 （LED） 被稱(chēng)為未來(lái)技術(shù)。LED 的優(yōu)點(diǎn)在于它們能將所有的電能集中到 260nm－262nm 之間這樣一個(gè)狹窄的波長(cháng)范圍，并且具有很高的功效和很長(cháng)的使用壽命（據報道超過(guò) 100,000 小時(shí)），因為自身的點(diǎn)光源，所以它們不會(huì )受到傳統圓柱形設計的局限。這項頗具前景的技術(shù)也存在著(zhù)在燈管功率驅動(dòng)上的缺陷，因此這項技術(shù)還停留于概念階段。其它燈管類(lèi)型中，例如激態(tài)分子燈，它的優(yōu)點(diǎn)在于無(wú)汞，不需要預熱，但目前此項技術(shù)仍受到功效低和整流器成本高的限制。而且，激態(tài)分子燈常常比它們要替代的產(chǎn)品更具毒性。

    紫外線(xiàn)強度感應器也在過(guò)去的十年中得到了很大提升，現在已經(jīng)有了穩定，可靠及精確的殺菌感應器以及一個(gè)制定完善的認證體系。另外，感應器、流量表和其它監控設備的數據可以幫助制造商改善控制系統和優(yōu)化設備的性能。他們也可以通過(guò)操作平臺與控制中心的操作人員進(jìn)行聯(lián)系。

    越來(lái)越多的微生物D10 值＊被人們所了解，并且這個(gè)列表隨時(shí)都在被更新。最顯著(zhù)的是，研究已確認了只要很低劑量的紫外線(xiàn)就能消滅隱孢子蟲(chóng) （Cryptosporidium） 和賈第鞭毛蟲(chóng) （Giardia），但是也發(fā)現了幾種具有極高 D10 值的病毒。隨著(zhù)紫外線(xiàn)技術(shù)應用的更新，會(huì )有更多的微生物被加進(jìn)到現有的 D10 值列表中。

    復活反應是紫外線(xiàn)技術(shù)領(lǐng)域內的一個(gè)重要關(guān)注點(diǎn) —— 一些微生物在其 DNA 受紫外線(xiàn)照射后，顯著(zhù)特點(diǎn)在微生物可以做用于受損部分并完成修復過(guò)程。DNA 的修復過(guò)程可能發(fā)生在封閉（暗）的系統中，也可能發(fā)生在有光的開(kāi)放系統中（光復活反應）。紫外線(xiàn)劑量和紫外線(xiàn)燈的類(lèi)型能決定復活反應是否能進(jìn)行，低壓（單一波長(cháng)）紫外線(xiàn)燈會(huì )比中壓（多波長(cháng)）紫外線(xiàn)燈更易產(chǎn)生光復活。在光復活領(lǐng)域需要進(jìn)行更多的研究努力，在今后 5 年中很可能會(huì )有新的進(jìn)展。

    還有大量關(guān)于紫外線(xiàn)消毒的研究正在進(jìn)行中，尤其是如何去除水中以下常見(jiàn)的物質(zhì)，比如氯，溴化物，硝酸鹽，臭氧，NOM＊＊ 和鐵。普通的紫外線(xiàn)消毒劑量不能明顯去除以上物質(zhì)。對更多的水中外來(lái)元素的研究也在進(jìn)行中。

新興市場(chǎng)

    紫外線(xiàn)消毒技術(shù)最大的潛在市場(chǎng)是在飲用水領(lǐng)域。紫外線(xiàn)技術(shù)已被認可為適合殺滅隱孢子蟲(chóng) （Cryptosporidium） 和賈第鞭毛蟲(chóng) （Giardia） 消毒的技術(shù)，特別適用于地表水和其它易受感染水源。自 1997 年至今，由于以下幾個(gè)因素市場(chǎng)增長(cháng)速度略有減緩，其中包括隱孢子蟲(chóng) （Cryptosporidium） 和賈第鞭毛蟲(chóng) （Giardia）對紫外線(xiàn)敏感度的不確定，紫外線(xiàn)消毒技術(shù)標準框架的缺乏，指南和指導的缺乏，紫外線(xiàn)消毒在飲用水廠(chǎng)中的應用案例和工程知識的缺乏，水工業(yè)總體的保守，以及使用紫外線(xiàn)殺滅隱孢子蟲(chóng) （Cryptosporidium） 和賈第鞭毛蟲(chóng) （Giardia）專(zhuān)利技術(shù)的幾項訴訟案件的結果還不確定。所有這些問(wèn)題或者已經(jīng)被解決了或者正在解決中，這些努力都將為這個(gè)市場(chǎng)的快速增長(cháng)鋪平道路。

    對于紫外線(xiàn)技術(shù)而言另外一頗具潛力的市場(chǎng)，是應用于灌溉的再生水和灰水。污水回用技術(shù)在美國西南部和其他淡水急劇短缺的地區已經(jīng)很常見(jiàn)，比如中國北部，歐洲南部，中東和北非。針對這個(gè)市場(chǎng)，只要使用比飲用水系統更大的紫外線(xiàn)劑量，紫外線(xiàn)技術(shù)被證實(shí)有效。與飲用水標準類(lèi)似的嚴格的伴生標準，將成為評估這些關(guān)鍵應用的重要方法。防止光復活反應，也將會(huì )成為處理和評估的關(guān)鍵因素。

    紫外線(xiàn)技術(shù)的另一新興市場(chǎng)是經(jīng)紫外線(xiàn)消毒后的水可以應用于含水層的恢復和地下水的儲存。這種應用包括將深度處理過(guò)的廢水注入蓄水層來(lái)補充飲用水供應。美國的加利福尼亞，德克薩斯和佛羅里達三個(gè)州都開(kāi)始考慮使用此種技術(shù)，而且在世界上的其它地區對此種應用的興趣也在不斷提升。

    紫外線(xiàn)技術(shù)還可以起到氧化作用，單獨使用紫外線(xiàn)技術(shù)，或將紫外線(xiàn)技術(shù)與氫氧根自由基相結合，可以破壞水中的污染物。這種技術(shù)已成功應用在地下水補充，工業(yè)廢水處理和飲用水處理中。值得一提的是，美國幾項大型的強氧化項目已經(jīng)采用了紫外線(xiàn)技術(shù)，用來(lái)氧化處理 NDMA＊＊＊ ，MTBE＊＊＊＊ ，殺蟲(chóng)劑，異嗅異味復合物和氯化溶劑等。

總結

    紫外線(xiàn)技術(shù)產(chǎn)業(yè)在過(guò)去十年來(lái)已經(jīng)相當成熟，而今正由主流水處理公司進(jìn)行著(zhù)標準化的使用和推廣。傳統的紫外線(xiàn)技術(shù)經(jīng)過(guò)實(shí)地測試，如今在廣泛的應用中取得了相當優(yōu)異的成績(jì)。隨著(zhù)標準、版稅、工藝和工程等一些列不確定性的降低，在今后 20 年中，預計紫外線(xiàn)技術(shù)的認可度將會(huì )迅速提高。

    傳統的紫外線(xiàn)產(chǎn)品的設計很大程度上依賴(lài)于流體力學(xué)軟件（CFD） ，但是在將來(lái)的設計中它將被作為一種常規的校準工具。在今后十年中，對傳統燈管，紫外線(xiàn)強度感應器和控制器的改進(jìn)將不會(huì )間斷。例如LED 燈和微波燈這樣的新技術(shù)，在效率，占地面積和能耗上的優(yōu)勢，都會(huì )給未來(lái)技術(shù)的革新提供了極大的空間。

    現階段，特別是在新技術(shù)能帶來(lái)更高效率和更低能耗的情況下，飲用水市場(chǎng)需求將會(huì )快速的增長(cháng)，。而其它應用，例如廢水再利用及含水層儲存和補充的市場(chǎng)相比飲用水要小一些，增長(cháng)速率相對緩慢，但仍具吸引力。紫外線(xiàn)技術(shù)應用在強氧化項目仍在處于啟蒙階段，很大程度上受到能耗的制約。如果新型的、更高能量效率的技術(shù)出現，此領(lǐng)域將會(huì )迎來(lái)飛速的增長(cháng)。

    微生物的 D10 值＊: 微生物在經(jīng)過(guò)處理后，該生物群體數量降低至 99％ 所需的紫外線(xiàn)劑量。紫外線(xiàn)劑量與殺死率呈對數關(guān)系。例如，如果對一種特定的微生物需要殺死率為  99.99％ ，則所需的劑量為 D10 值乘以 4 。

    NOM＊＊ : 自然有機物

    NDMA＊＊＊ : 亞硝基二甲胺

    MTBE＊＊＊＊ : 甲基叔丁基醚