CN110563076A - 一种紫外线流体处理设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种紫外线流体处理设备，一种中压和/或低压混合的新型紫外线流体处理设备，该设备中的中压和/或低压紫外线灯管是指中压多谱段紫外线灯管、低压紫外线灯管或者准分子紫外线灯管混合安装(设备包含两种或两种以上不同类型和/或功率的紫外线灯管)；紫外线强度传感器组件，实时监控紫外线灯管的发光强度，并反馈至控制系统，控制系统会自动根据反馈的信号进行紫外线灯管功率调节，并在强度不足时报警提醒，又可以在流量不足或特殊应用时自动调节功率、或关闭特定灯管来自适应调整系统功率，大大提高工作效率。
Description
技术领域
本发明属于紫外消毒、有机物分解设备领域，具体涉及一种紫外线流体处理设备。
背景技术
微生物污染和水中微量有机物污染是威胁饮用水安全两个核心问题，特别是农药、汽油添加剂、药品(如抗生素)和个人护理化学品的使用规模越来越大，对水质安全和人类健康威胁日益上升。紫外线消毒作为一种成熟的消毒技术已应用数十年，紫外线高级氧化分解去除水中有机物也在过去十多年逐渐发展起来。
紫外线是5-400nm电磁波的总称，不同波长的紫外线在水处理或其它流体处理领域所起的作用不同，且不同波长紫外线在水中的穿透能力不同。如短波长紫外线(240nm以下紫外线)其光子能量高能直接分解部分有机物和激发水分子生成臭氧和羟基自由基氧化水中有机物，但在水中穿透能力较弱；240-280nm紫外线主要用于杀灭水中微生物，在水中有较高的穿透能力；长波长(280nm以上)紫外线对水中有机物分解和消毒杀菌起辅助作用，穿透能力极强，可强化其他波长处理效果。
目前商业化应用较多的是低压紫外线灯管(185nm,254nm单色输出),灯管功率普遍较低(数百瓦)；中压紫外线灯管(波长范围为180-400nm连续输出)；准分子紫外线灯管为172nm单波长输出。
不同技术的灯管有其不同的优点和缺点，如低压紫外线灯管单支灯管功率较低，往往需要大量灯管；特别是在光化学分解中的应用，因为光化学分解所需要的紫外线照射剂量是消毒的数十倍，因而同样处理流量所需的灯管总数更为庞大，这个系统光强监测和运行维护带来较大挑战，其设备初期投资、设备占地也限制其使用范围。
中压紫外线灯管单支灯管功率高，可达十千瓦或以上，其设备紧凑，维护方便，但中压灯管光电转化效率远低于低压紫外线灯管，其大规模使用运行能耗较高。而且根据计算机流体软件模拟流体流经管路的流态可以清晰看出，水在管路中的不同位置其流速是不一样的，如在管路中心流体属于湍流，流速较高，在紫外线设备中与紫外线接触时间较短，在靠近管壁处属于层流，其流速较低，在紫外线设备中与紫外线接触时间较长，这样处在边缘位置的中压灯管能量会局部过量，且管壁吸收损失大，进一步降低系统整体效率。
现在紫外线流体处理设备虽然广泛应用在水消毒、糖浆果汁消毒及水中有机物分解；但系统中普遍选择前述某一种单一灯管便于系统维护或耗材的库存，但大大降低设备效率和存在产生其它副产物的风险，在高级氧化中需额外添加氧化剂或增加设备来达到相应的效果。
发明内容
为解决以上问题，并充分考虑不同灯管波长功能上的差异和流体局部流速的差异，组合配置不同种类或功率的灯管，使系统内紫外线强度分布更为贴近流体流速分布；充分发挥不同波长灯管功能上的优势，使之在系统内实现协同作用，大大提高系统的处理效率。如在消毒设备中心位置流速较高区域配置高功率中压紫外线灯管，其功率大，波长范围广，穿透力强，边缘位置流体流速低，设备管壁对光的吸收损失大的地方配置低功率的灯管，提高系统整体光电使用效率和降低灯管使用数量；在高级氧化中组合配置不同波长灯管，利用短波长紫外线灯管高臭氧转化率，结合中压灯管高功率高强度使其形成有效的高级氧化过程，提高紫外线设备对有机物分解效率。本发明专利提供了一种紫外线流体处理设备其特征在于：包括管体、不同种类和/或不同功率的紫外线灯管组合配置、石英套管。
可选择装配紫外线强度传感器组件、自动清洗组件。
紫外线强度传感器组件安装在夹套组件上。实时监控紫外线灯管的发光强度，并反馈至控制系统，控制系统会自动根据信号进行紫外线灯管功率调节，并在强度不足时报警提醒。
自动清洗组件包括清洗驱动电机组件、清洗组件；驱动端板组件和尾部组件上安装石英套管、石英套管密封组件、线束组件和清洗驱动电机组件；线束组件为清洗驱动电机组件供电；驱动电机组件用于驱动清洗组件沿着石英套管外壁做往复直线运动。清洗组件包括，低压清洗环，低压清洗环外壳，中压清洗环，中压清洗环外壳，清洗盘，驱动螺母和驱动丝杠，清洗片；所述低压清洗环，低压清洗环外壳，中压清洗环，中压清洗环外壳安装在清洗盘上；所述清洗组件上的所有清洗环分别包覆对应的低压石英套管和中压石英套管，清洗片贴紧对准传感器安装座，驱动螺母和驱动丝杠分别对准安装在驱动端板和尾部端板上。根据设置好的清洗间隔和时间，驱动电机做顺时针旋转和逆时针旋转，带动驱动螺母和驱动丝杠进行正反旋转运动，传递到自动清洗组件沿着石英套管做往复直线运动清洗石英套管外壁。
优选地，所述不同种类和/或不同功率的紫外线灯管包括：中压多谱段紫外线灯管、低压紫外线灯管、低压汞齐紫外线灯管、准分子紫外线灯管。
优选地，所述紫外线灯管的组合配置是指每个设备至少配置两种或两种以上不同种类的紫外线灯管。
优选地，所述紫外线灯管的组合配置是指每个设备至少配置两种或两种以上不同额定功率的紫外线灯管。
优选地，所述紫外线灯管的组合配置是指每个设备至少有两支额定功率相同的紫外线灯管通过功率调节使其在不同功率下运行。
为了优化紫外线设备的有机物分解效率和微生物杀菌效率，本设备根据不同使用目的对紫外线灯管种类和/或紫外线灯管功率进行组合优化(紫外线灯数量、功率、类型和布置方式可以不同)，以实现不同处理目的并提升其处理效率；可根据灯管在腔体内的位置选择性的关闭灯管或同一灯管让其在不同功率运行；可选择中压多谱段紫外线灯，低压紫外线灯或准分子紫外线灯。
优选地，所述管体包括夹套组件；所述夹套组件上有进水口和出水口，驱动端板组件和尾部端板组件，内部配置不同种类或不同功率的紫外线灯管，待处理水或流体由进水口进入经紫外线充分照射后从出水口流出。
其中，夹套组件左右两端各焊有一个法兰用于安装驱动端板组件和尾部端板组件，内部居中布置一根或多根中压多谱段紫外线灯管，围绕中压多谱段紫外线灯管的是不同数量的低压紫外线灯管或者准分子紫外线灯管。
优选地，所述紫外线灯管的运行功率根据运行流量、紫外线照射实时情况自动调节每支灯管的运行功率或者选择性关闭正在运行的灯管，以节约能耗。
优选地，所述石英套管为分体式石英套管或一体式石英套管灯管，包括石英套管安装组件、中压石英套管、低压石英套管，用于保护紫外线灯管使其与水隔绝。
分体式石英套管是指石英套管和紫外线灯管是两个部件；一体式石英套管灯管是指石英套管和紫外线灯管为一个部件，石英套管用于保护紫外线灯管并透过紫外光线。石英套管从驱动端板组件插入，置于夹套组件内，石英套管右端穿出尾部端板组件；石英套管密封组件用于固定和密封石英套管。
所有设备标配温度传感器，会实时监控设备的运行温度并反馈至控制系统，控制系统在达到温度阈值时报警提醒，超过温度阈值时关闭灯管。
以上方法所制造的一种紫外线流体处理设备可用于水处理消毒、糖浆果汁消毒、超纯水中有机物分解、高浓度有机废水处理中的高级氧化、自来水处理过程中的有机物分解。
本发明提供的一种紫外线流体处理设备，通过不同种类和/或不同功率的紫外线灯管组合配置可以实现以下有益效果：
1、提供一种中压和低压混合的新型紫外线消毒设备，可以满足某些特定工况的消毒、有机物分解，又能自动调节功率、甚至关闭某几支灯管自适应调整的紫外消毒系统。
2、在管体中流速较低的位置配置低功率紫外线灯管，在管体中心流速较高的区域配置高功率灯管，让剂量照射更为均匀，既保证消毒效果，又防止局部照射剂量过高生成新的消毒副产物，能耗也更为经济。
3、在有机物分解中，可充分利用不同灯管的优势，如低压灯管或准分子灯产生的高臭氧浓度，中压多谱段紫外线灯高强度、多波段的优势，在管体内形成紫外/臭氧高级氧化过程，大大提高水中有机物的去除效率。
附图说明
图1是本发明一种紫外线流体处理设备立体爆炸图；
图2是本发明一种紫外线流体处理设备主视图；
图3是图2的一种紫外线流体处理设备主视图A-A剖视图。
电气防护罩组件(1)、线束组件(2)、清洗驱动电机组件(3)、石英套管密封组件(4)、驱动端板组件(5)、低压紫外线灯管(6)、中压多谱段紫外线灯管(7)、中压石英套管(8)、低压石英套管(9)、夹套组件(11)、紫外强度传感器组件(12)、尾部端板组件(14)、排水组件(15)、清洗组件(18)等组成，其中清洗组件(18)由低压清洗环(16)、低压清洗环外壳(17)、驱动丝杠(19)、驱动螺母(20)、中压清洗环(21)、中压清洗环外壳(22)、传感器安装座清洗片(23)、清洗盘(24)等组成。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护范围。
实施例
设备由电气防护罩组件(1)、线束组件(2)、清洗驱动电机组件(3)、石英套管密封组件(4)、驱动端板组件(5)、低压紫外线灯管(6)、中压多谱段紫外线灯管(7)、中压石英套管(8)、低压石英套管(9)、夹套组件(11)、紫外强度传感器组件(12)、尾部端板组件(14)、排水组件(15)、清洗组件(18)等组成，其中清洗组件(18)由低压清洗环(16)、低压清洗环外壳(17)、驱动丝杠(19)、驱动螺母(20)、中压清洗环(21)、中压清洗环外壳(22)、传感器安装座清洗片(23)、清洗盘(24)组成。
如图1所示，驱动端板组件(5)上安装电气防护罩组件(1)，线束组件(2)，清洗驱动电机组件(3)，石英套管密封组件(4)，中压石英套管(8)和低压石英套管(9)。其中电气防护罩组件用于保护内部的清洗驱动电机组件和线束组件；清洗驱动电机组件用于驱动清洗组件(18)；石英套管从驱动端板组件插入，置于夹套组件(11)内，石英套管右端穿出尾部端板组件(14)；石英套管密封组件用于固定和密封石英套管；线束组件连接灯管、驱动电机组件和紫外强度传感器组件。
夹套组件左右两端各焊有一个法兰用于安装驱动端板组件和尾部端板，内部居中布置一根中压多谱段紫外线灯管(7)，围绕中压多谱段紫外线灯管的是不同数量的低压紫外线灯管(6)，所有灯管外部均配置石英套管让其与水隔绝，夹套上部左右两端分别是法兰型式或者卡箍型式的进水连接口(10)和出水连接口(13)，待处理水或流体由进水连接口进入经紫外线充分照射杀菌后从出水连接口流出。夹套组件右侧中部有紫外线强度传感器组件(12)，用于实时监测紫外线强度并反馈至控制系统。夹套组件底部中间有排水组件(15)，用于设备维护时排空内部的液体。
清洗组件(18)由低压清洗环(16)，低压清洗环外壳(17)，中压清洗环(21)，中压清洗环外壳(22)，清洗盘(24)，驱动螺母(20)和驱动丝杠(19)，传感器安装座清洗片(23)等组成。清洗组件上的所有清洗环分别包覆对应的低压石英套管和中压石英套管，清洗片贴紧对准传感器安装座，驱动螺母和驱动丝杠分别对准安装在驱动端板和尾部端板上。根据设置好的清洗间隔和时间，清洗驱动电机做顺时针旋转和逆时针旋转，带动驱动螺母和驱动丝杠进行正反旋转运动，传递到清洗组件沿着石英套管做往复直线运动清洗石英套管外壁。
紫外线灯管的组合配置优选为以下几种配置：1、两种灯管的组合配置2、三种灯管的组合配置3、四种灯管的组合配置4、同种灯管功率调节后不同功率运行的组合配置。具体组合配置列在表1、表2、表3、表4中。
表1两种灯管的组合配置
| 序号 | 灯管1 | 灯管2 |
| 1 | 中压紫外线灯管 | 低压紫外线灯管 |
| 2 | 中压紫外线灯管 | 低压汞齐紫外线灯管 |
| 3 | 中压紫外线灯管 | 准分子紫外线灯管 |
| 4 | 低压紫外线灯管 | 低压汞齐紫外线灯管 |
| 5 | 低压紫外线灯管 | 准分子紫外线灯管 |
| 6 | 低压汞齐紫外线灯管 | 准分子紫外线灯管 |
表2三种灯管的组合配置
| 序号 | 灯管1 | 灯管2 | 灯管3 |
| 1 | 中压紫外线灯管 | 低压紫外线灯管 | 低压汞齐紫外线灯管 |
| 2 | 中压紫外线灯管 | 低压紫外线灯管 | 准分子紫外线灯管 |
| 3 | 中压紫外线灯管 | 低压汞齐紫外线灯管 | 准分子紫外线灯管 |
| 4 | 低压紫外线灯管 | 低压汞齐紫外线灯管 | 准分子紫外线灯管 |
表3四种灯管的组合配置
| 序号 | 灯管1 | 灯管2 | 灯管3 | 灯管4 |
| 1 | 中压紫外线灯管 | 低压紫外线灯管 | 低压汞齐紫外线灯管 | 准分子紫外线灯管 |
表4同种灯管功率调节后不同功率运行的组合配置
| 序号 | 灯管1 | 灯管2 |
| 1 | 中压紫外线灯管 | 中压紫外线灯管 |
| 2 | 低压紫外线灯管 | 低压紫外线灯管 |
| 3 | 低压汞齐紫外线灯管 | 低压汞齐紫外线灯管 |
| 4 | 准分子紫外线灯管 | 准分子紫外线灯管 |
以上所述的具体实施例，对本发明的目的，技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种紫外线流体处理设备，其特征在于：包括管体、不同种类和/或不同功率的紫外线灯管组合配置、石英套管。
2.如权利要求1所述的一种紫外线流体处理设备，其特征在于：所述不同种类和/或不同功率的紫外线灯管包括：中压多谱段紫外线灯管、低压紫外线灯管、低压汞齐紫外线灯管、准分子紫外线灯管。
3.如权利要求1所述的一种紫外线流体处理设备，其特征在于：所述紫外线灯管的组合配置是指每个设备至少配置两种或两种以上不同种类的紫外线灯管。
4.如权利要求1所述的一种紫外线流体处理设备，其特征在于：所述紫外线灯管的组合配置是指每个设备至少配置两种或两种以上不同额定功率的紫外线灯管。
5.如权利要求1所述的一种紫外线流体处理设备，其特征在于：所述紫外线灯管的组合配置是指每个设备至少有两支额定功率相同的紫外线灯管通过功率调节使其在不同功率下运行。
6.如权利要求1所述的一种紫外线流体处理设备，其特征在于：所述管体包括夹套组件；所述夹套组件上有进水口和出水口，驱动端板组件和尾部端板组件，内部配置不同种类或不同功率的紫外线灯管，待处理水或流体由进水口进入经紫外线充分照射后从出水口流出。
7.如权利要求1所述的一种紫外线流体处理设备，其特征在于：所述紫外线灯管的运行功率根据运行流量、紫外线照射实时情况自动调节每支灯管的运行功率或者选择性关闭正在运行的灯管，以节约能耗。
8.如权利要求1所述的一种紫外线流体处理设备，其特征在于：所述石英套管为分体式石英套管或一体式石英套管灯管，包括石英套管安装组件、中压石英套管、低压石英套管，用于保护紫外线灯管使其与水隔绝。
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