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紫外線消毒器在水處理領域有廣泛的用途。
水處理（water treatment）從處理對象分，它包括廢水處理、城市供水處理、飲用水處理、純凈水處理、養殖場水處理；從原理上分，有消毒、殺菌、光分解降解及其它光化反應；從使用紫外線消毒器的方法來分，有直接把燈放入水中，稱為浸沒式；紫外線燈放入套管里使用，稱為過流式紫外線消毒器。（目前主要采用的是過流式的方法。）
紫外線消毒器在水處理主要應用它的殺菌功能，比如過流式的設備工作原理是這樣的：經水泵產生壓力的一定流速的水流流過能透紫外的石英套管外圍，紫外線燈產生的254nm紫外線對水進行消毒、殺菌。其特點是水流流速很快，一般在石英外套流過的時間為不超過1秒，因此要求殺菌燈的紫外線強度是很高的，一般要求在表面強度超過要產生如此高的紫外線強度，需選用高強度大功率的紫外線殺菌燈。如果仍然想通過延長時間來提高消毒效果，那么一般選用較長的燈，做較長的設備，或在不銹鋼外壁上處理成渦流旋轉式結構，來延長水流過的時間。
對于高檔產品，過流式消毒方法不僅要配較復雜的結構；還有復雜的控制系統，如紫外線強度監測系統，水溫監測系統，消毒時間累積，紫外線燈監控、故障報警、自動聲光報警等系統。此外，過流式設備對環境與處理對象也有要求，如水的溫度、水的透明度對消毒效果有很大的影響。紫外線殺菌燈工作時表面溫度為40℃，溫度過高或過低都會影響紫外線輸出效果；水的透明度越差，紫外線越易被吸收，利用率就越低。
與過流式紫外線消毒器相比，浸沒式結構簡單。紫外線殺菌燈直接放在水中，這種方法可用于流動的動態水，也可用于靜態水。這種處理方法要注意燈管有可能由于意外情況發生破裂；長時間處理，燈管表面會被水中藻類等污染物覆蓋，將嚴重影響紫外線透出。對不同對象的水體進行消毒，主要要了解水質變動情況和水對紫外線的透過率。在水處理，除消毒殺菌外，紫外線燈還用于光催化反應，但目前只停留在試驗室研究階段。
