CN1840483A

CN1840483A - 紫外线辐射水处理系统

Info

Publication number: CN1840483A
Application number: CN 200610071878
Authority: CN
Inventors: 阿部法光; 出健志; 松代武士; 鈴木浩之; 村山清一
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2005-03-29
Filing date: 2006-03-29
Publication date: 2006-10-04
Anticipated expiration: 2026-03-29
Also published as: CN1840483B; CN101244852A; JP4468221B2; JP2006272184A; CN101244852B

Abstract

一种用紫外线辐射进行水净化处理的水处理系统，该系统包括：在水净化处理过程的前期过程中发射紫外光的前期紫外线辐射装置(5)，在后期过程中发射紫外光的后期紫外线辐射装置(10)，以及控制这些紫外线辐射装置的控制器(14)。

Description

紫外线辐射水处理系统

发明背景

本发明涉及用紫外线辐射进行水净化处理的紫外线辐射水处理系统。

习惯地，根据氯气杀菌保证卫生来操作的水系统代表了水处理系统。

然而近年来，发生了由出现或再出现的病原微生物如隐孢子虫属、贾第虫属(giargia)等引起的水系统污染事件。

而且，由于湖泊、大坝和河流等水系统水源的富营养化，以及有机物等污染增加造成的藻类大量繁殖，引起异常气味和味道、颜色异常、聚集和沉积抑制、过滤阻塞、漏入过滤水和其它问题。

而且，出现了注入水中用于杀菌的含氯试剂与原水中的有机物反应产生有害副产物如三卤甲烷(这是表示氯仿、溴仿、溴二氯甲烷和二氯氯甲烷的总量的总称。)的问题。

这些问题已经达到基本处理方法包括聚集和沉积、过滤以及氯气处理的本领域现有水处理系统所无法控制的水平。

在这种环境下，通过紫外线辐射处理(以下也称为紫外线消毒)的杀菌(消毒)技术作为常规氯气杀菌的替代杀菌技术吸引了很多关注。紫外线消毒具有不需要复杂的化学剂注入步骤和不产生有害副产物的优点。因此，在水处理装置等中，在一些用于杀菌和氧化残余有机物的情况下，采用紫外线辐射处理。然而，从紫外光的透射效率的观点来看，通常进行的处理是将紫外光辐射到过滤水或者聚集或沉积水中。

另一方面，在一些情况下，将紫外线辐射应用于原水，以提高聚集、消除病原微生物如隐孢子虫属等的感染。这是用紫外光替代氯气对原水进行杀菌的处理。如上所述，不像氯气处理那样，此处理不产生副产物如三卤甲烷，即使是紫外光辐射。而且，紫外光非常有效地损伤了隐孢子虫属的繁殖力并消除了它的感染性。因此，采用紫外线辐射处理。

在水净化处理中，优选防止包括在原水中藻类的繁殖，已证实紫外线辐射处理也有效地防止藻类的繁殖。

同时，紫外光的辐射效率随待处理水的浊度和色度而改变。尤其是，难以控制原水的水质。因此，在紫外线辐射处理中难以适当地维持辐射效率，这是现有技术中的一个问题。

为了解决这个问题，有人提出通过检测原水的浊度，并根据所检测的浊度来控制原水流过装有紫外灯的水管的流速，来实现合适的紫外线辐射控制的技术(参见例如，日本专利申请特开公布号5-169059)。在此文件中，提出用紫外线辐射对贮水池等中的水浮游生物进行杀藻处理。

而且，也提出用粒度计代替浊度计实现合适的紫外线辐射控制的技术(参见例如，Shigeo Kimura等，“颗粒测量装置的基本性能评价的研究”(Investigation onBasic Performance Evaluation of Particle Measuring Devices)，Water SystemAssociation Magazine，第71卷，第10期，第31-51页，2002年10月)。而且，提出了用将紫外光辐射到水净化处理设备的原水的系统中的浊度计和粒度计控制紫外灯输出的紫外线辐射系统(参见例如日本专利申请特开公告号2004-188273)。

在上述现有技术文件中所述的紫外线辐射系统和紫外线辐射处理方法中存在的问题如下。

通常，仅通过在聚集和沉积处理原水后将紫外光辐射到处理水中，不能应付在聚集和沉积中引起问题的藻类。因此，为了用紫外线辐射有效地对付藻类，需要在聚集处理前将紫外线辐射到原水中。

然而，原水水质随水源、气象现象的波动等改变很大。更具体说，原水的浊度、微生物数量和有机物浓度随藻类的大量繁殖和降水改变很大，在通常情况下，随这些值的升高紫外线透射率降低。结果是，不能充分获得紫外线辐射的效果，不仅是应付藻类，而且病原体的杀菌(消毒)处理等效果都降低，这是现有技术的另一问题。

发明概述

根据本发明的第一个方面，提供了用紫外线辐射进行水净化处理的水处理系统，该系统包括：

第一紫外线辐射装置，它在原水聚沉/沉降处理过程中作为水净化处理过程的前期过程发射紫外线；

第二紫外线辐射装置，它在水净化处理过程的后期过程中用紫外线辐射处理前期过程中的水；和

控制第一个和第二紫外线辐射装置的控制器。

本发明的其它优点见以下说明书，从说明书中可以明显看出部分优点，或通过实施本发明可以学习这些优点。用以下具体指出的工具和组合的方式可实现和获得本发明优点。

附图简述

纳入说明书并构成说明书一部分的附图说明了本发明实施方式，附图与上面给出的总说明和下面给出的实施方式详述一起，来解释本发明原理。

图1是显示本发明第一个实施方式的水处理系统主要部分的框图；

图2是显示本发明第二个实施方式的水处理系统主要部分的框图；

图3是显示本发明第二个实施方式中浊度和紫外线透射率之间的关系图；

图4是显示第二个实施方式中荧光强度和紫外线吸光度之间的关系图；

图5是显示第二个实施方式中荧光强度和溶解有机物的碳浓度之间的关系图；

图6是显示显示本发明第三个实施方式的水处理系统主要部分的框图；

图7是显示第三个实施方式的前期紫外线辐射装置的内部结构的图；

图8是显示本发明第四个实施方式的水处理系统和应用该水处理系统的水净化设备的示意图；

图9是显示第四个实施方式中装配在水处理系统中的监测控制单元62的示意性结构的框图；

图10显示了第四个实施方式中注入和辐射控制模式表71的记录内容。

图11是显示第四个实施方式中显示器单元72的显示屏83的图；

图12是显示第四个实施方式的水处理系统中前期注入和辐射控制单元的示意性结构的框图；

图13A是显示第四个实施方式的水处理系统中浊度与次氯酸钠之间的关系图；

图13B是显示第四个实施方式的水处理系统中浊度与紫外线注入和辐射量之间的关系图；和

图13C是显示第四个实施方式的水处理系统中UV灯数量与指定辐射量之间的关系图。

发明详述

以下将参照附图对本发明实施方式进行更详细的说明。

<第一个实施方式>

图1是显示本发明第一个实施方式的水处理系统主要部分的框图。

该系统具有由输水管引导将原水通过入口泵送(未显示)到沉沙池1，和临时储存沉沙池1供给的原水的沉沙池2。用水池2调节供给水净化过程的原水量。

该系统也具有聚沉/沉降池3，以引导水池2供给的原水通过前期处理过程。在前期处理过程中，将原水流量计4和第一紫外线辐射装置(以下也称为前期紫外线辐射装置)5排列在用于将水池2的原水提供给聚沉/沉降池3的管道上。还安排了旁通管6，用于原水取绕行路径离开前期紫外线辐射装置5。

通过入口三通阀7a将旁通管6连接于前期紫外线辐射装置5的入口侧，通过出口三通阀7b将旁通管6连接于它的出口侧。入口三通阀7a和出口三通阀7b分别是改变原水路径的阀门。在管道通路上，将经前期紫外线辐射装置5紫外线辐射的水供给聚沉/沉降池3。

在聚沉/沉降池3中，注入聚集剂，在高速搅拌、低速搅拌和沉积的步骤中去除原水中的混浊物质。更具体说，细砂和灰尘以及胶体有机物聚在一起形成絮状物，沉积并去除混浊物质。在此，由前期紫外线辐射装置5进行紫外线辐射后死亡或仍然存活的部分藻类和病原微生物也被吸收到絮状物中并去除。

而且，在此系统中，在后期处理过程中，将沉降水流量计9和第二紫外线辐射装置(以下也称为后期紫外线辐射装置)10排列在用于将聚沉/沉降池3的处理水提供给过滤池8的管道上。此外，还安排了旁通管11，用于处理水取绕行路径离开后期紫外线辐射装置10。

通过入口三通阀12a将旁通管11连接于后期紫外线辐射装置10的入口侧，通过出口三通阀12b将旁通管11连接于它的出口侧。入口三通阀12a和出口三通阀12b分别是改变原水路径的阀门。在管道通路上，将经前期紫外线辐射装置5紫外线辐射的处理水供给过滤池8。

在前期紫外线辐射装置5和后期紫外线辐射装置10的各个内侧上，排列了多个用于发射紫外线的紫外灯。由紫外灯电源13a、13b为各个紫外灯供电，将其点亮。

通过控制信号线将该系统的水净化处理监测控制装置(以下称为控制器)14连接于紫外灯电源13a、13b，控制各个紫外灯电源13a、13b的输出。从而调整供给紫外线辐射装置5、10的各个紫外灯的电量。

由原水流量计将原水流速的测量值和由沉降水流量计9将沉降水流速的测量值输入控制器14。同时，将原水紫外线透射计16测量的原水紫外线透射率和沉降水紫外线透射计18测量的沉降水紫外线透射率输入控制器14。

将原水紫外线透射计16连接于原水采样管15，测量在水池2和前期紫外线辐射装置5的连接管道中通过原水采样管15取得的原水样品的紫外线透射率。另一方面，将沉降水紫外线透射计18连接于沉降水采样管17，测量在聚沉/沉降池3和后期紫外线辐射装置10的连接管道中通过沉降水采样管17取得的沉降水样品的紫外线透射率。

而且，将感受内部任意点照度的紫外线照度计19、20分别安排于前期紫外线辐射装置5和后期紫外线辐射装置10。将这些紫外线照度计19、20的测量值输入控制器14。

(第一个实施方式的操作和效果)

以下将解释本实施方式的操作和效果。

控制器14用以下等式(1)计算了前期紫外线辐射装置5和后期紫外线辐射装置10各自内部的紫外线照度。这里，紫外线照度是紫外灯表面的最大值，随着远离紫外灯而逐渐降低。用对在管道中流动的待处理液体(原水或沉降水)的紫外线透射率和距紫外灯表面的距离来计算此时的降低量：

I = (\frac{U_{V}}{4 π Z_{0}^{2}}) \times \exp (\ln (T / 100) \times Z) (mW / {cm}^{2}) \cdot \cdot \cdot (1)

式中I指紫外线照度(mW/cm²)；U_v指紫外灯的紫外线输出(mW)；T指紫外线透射率(％)；Z₀指距紫外灯的距离(cm)；Z指紫外线穿透原水或处理水的距离(cm)。

同时，将来自原水紫外线透射计16和沉降水紫外线透射计18的紫外线透射率的测量值输入控制器14。

基于照度的紫外线量和时间来测定用前期紫外线辐射装置5和后期紫外线辐射装置10的紫外线辐射进行杀藻处理和杀菌(消毒)的性能，其中照度包括在原水中的微生物或管道中流动的处理水接受的照度。通常，由下面的等式(2)确定紫外线量：

剂量＝I×t(mJ/cm²) (2)

式中剂量指紫外线量(mJ/cm²)；I指紫外线照度(mW/cm²)；t指辐射时间(秒)。

还有，杀死待处理微生物或使其失活(破坏其繁殖力，或破坏病原微生物的感染力)所必需的紫外线量通常因微生物的种类而不同。因此，需要根据待处理微生物种类考虑紫外线辐射装置5、10的性能。

(控制前期紫外线辐射装置5)

在本实施方式中，将前期紫外线辐射装置5安排在聚沉/沉降池3的前期。因此，不仅有效对付原水中存活的病源微生物，也能有效对付藻类。因此，控制器14控制了前期紫外线辐射装置5的紫外灯输出，以获得使多种病原微生物和藻类死亡和失活所必需的紫外线量。

控制器14根据原水紫外线透射计16的测量值、原水流量计4的测量值、前期紫外线辐射装置5中紫外灯的排列以及随内部结构和流速而改变的原水流动条件，用算术等式如上述算术等式(1)-(2)来控制前期紫外线辐射装置5的紫外灯输出。更具体说，控制器14根据紫外线透射率和流速改变用算术等式计算必需的紫外线输出值。该控制器从而控制了从紫外灯电源13a供给前期紫外线辐射装置5中的紫外灯的电力。

而且，当控制器14根据原水紫外线透射计16的测量值确定原水的紫外线透射率与参比值相比足够高时，该控制器控制降低后期紫外线辐射装置10的紫外灯输出，以降低限制值或停止操作。

即，当原水的紫外线透射率很高时，即使仅用前期紫外线辐射装置5就可能获得足够的杀藻处理和杀菌(消毒)性能。因此，通过降低后期紫外线辐射装置10的性能，可能节约电力消耗。在这种情况下，从紫外灯的特征的观点来看，需要紫外灯以恒定的等待时间被点亮，稳定地进行紫外线输出。为此，优选的降低输出操作是停止后期紫外线辐射装置10的操作。

另一方面，紫外线透射率受到原水中漂浮物质、混浊物质和溶解的有机物的影响。为此，当由于降水等原因使原水浊度增加时，紫外线透射率大大降低。在这种情况下，控制器14控制前期紫外线辐射装置5停止操作，或将紫外灯输出降低到较低的限制值。这是因为，当紫外线透射率大大降低时，在一些情况下即使用前期紫外线辐射装置5的最大辐射，也不能获得所需的紫外线量，很可能浪费了供给前期紫外线辐射装置5的电力。

在这种情况下，控制器14通过操作三通阀门7a、7b控制改变流径(flow route)，使原水在旁通管6中流动以防止内部管道由于漂浮物质和混浊物质以及有机物附着而变脏。还有，控制器14将后期紫外线辐射装置10的输出提高到标准值以上，补偿在前期过程中杀菌(消毒)性能的损失。

(控制后期紫外线辐射装置10)

下面将解释控制后期紫外线辐射装置10的辐射量的方法。

将后期紫外线辐射装置10安排在聚沉/沉降池3的后期，将紫外光辐射入作为处理水的沉降水中。原水中的部分漂浮物质和混浊物质，以及藻类和病原微生物都被吸收到絮状物中，被沉积并作为污泥清除。然而，3中进行的聚沉/沉降过程不能去除水中溶解的有机物。因此，它们作为后期紫外线辐射装置10中的紫外线吸收因素遗留。

控制器14控制后期紫外线辐射装置10中紫外灯的输出，以获得聚沉/沉降过程后遗留的多种微生物死亡或失活所需的紫外辐射量。

控制器14根据沉降水紫外线透射计18测量的沉降水紫外线透射率、沉降水流量计9的流速测量值、后期紫外线辐射装置10中紫外灯的排列所限定的紫外线照度分布以及随流径结构和流速而改变的流动条件，用算术等式如上述算术等式(1)-(2)来控制后期紫外线辐射装置10的紫外灯输出。更具体说，控制器14根据紫外线透射率和流速改变用算术等式计算必需的紫外线输出值。该控制器从而控制了从紫外灯电源13b供给后期紫外线辐射装置10中的紫外灯的电力。

简要说，本实施方式的系统分别通过前期过程中的前期紫外线辐射装置5和后期过程中的后期紫外线辐射装置10来控制和进行紫外线辐射处理。因此，通过前期过程中的紫外线辐射效应实现了使微生物包括藻类等失活或无害的处理，通过后期过程中的紫外线辐射效应实现了聚沉/沉降过程后仍然遗留的微生物死亡或失活的处理。

然后，在水处理系统中，尤其在水系统等中，可能获得紫外线辐射效应，从而安全可靠地对付藻类和对病原微生物等进行杀菌(消毒)处理。还有，在本实施方式系统中，可能大大降低现有技术中注入水净化处理过程中的含氯试剂的用量。结果是，可能防止出现有害的副产物如用含氯试剂杀菌过程中产生的三卤甲烷。而且，也可能降低注入含氯试剂所需的成本。

<第二个实施方式>

图2是本发明第二个实施方式的水处理系统主要部分的框图。

本实施方式的系统装有作为原水紫外线透射率测量装置的原水浊度计21和原水荧光分析器23，也装有作为沉降水紫外线透射率测量装置的沉降水荧光分析器24。同时，与图1所示第一个实施方式的系统相同的功能组件以相同参考数字表示，其详述省略。

在本实施方式的系统中，将原水浊度计21测量的原水浊度输入控制器14，也将原水荧光分析器23测量的原水荧光强度输入控制器14。还有，将沉降水荧光分析器24测量的沉降水荧光强度输入控制器14。

原水浊度计21测量由原水采样管15收集的原水样品的浊度。这里，将原水采样管15连接于水池2和前期紫外线辐射装置5的连接管道。

原水荧光分析器23测量由原水采样管15收集并由过滤装置22过滤的原水样品的荧光强度。

另一方面，沉降水荧光分析器24测量由沉降水采样管17收集的沉降水样品的荧光强度。这里，将沉降水采样管17连接于聚沉/沉降池3和后期紫外线辐射装置10之间的管道。

同时，在原水荧光分析器23中，需要去除混浊物质以准确测量原水中溶解的有机物。因此，将过滤装置22安排在原水荧光分析器23的前期上，从而去除原水中的混浊物质。反过来，对于由沉降水荧光分析器24测量的沉降水来说，在聚沉/沉降池3中去除混浊物质，因此，不需要安排过滤装置。

(第二个实施方式的操作和效果)

以下将参照图2和3-5来解释本实施方式的操作和效果。

通常，当紫外线穿透水时，由于水中漂浮的混浊物质如颗粒的吸收和散射、水中溶解的有机物的吸收等降低了紫外线强度。更具体说，紫外线强度随紫外线离开辐射表面而降低。紫外线透射率(％)代表穿透1厘米距离的紫外线的比例。这里，测量紫外线透射率的装置的例子包括紫外线透射计16、18，如图1所示。

然而，普通紫外线透射计具有将样品水置于石英玻璃标准小室中成批测量紫外线透射率的结构，或具有使样品水在石英玻璃小室中流动并实时测量紫外线透射率的结构。在成批测量的结构中，不可能将紫外线透射率设置为紫外灯输出的对照指数。还有，在使样品水流动的结构中，不可能正确测量由石英玻璃小室表面上的灰尘引起的紫外线透射率。

本实施方式的系统具有不需用通常的紫外线透射计，而根据原水浊度的测量结果和溶解的有机物浓度来估计紫外线透射率的结构。

紫外线透射率包括由于水中漂浮的混浊物质的吸收和散射的减弱组分和由于水中溶解的有机物的吸收的减弱组分。因此，通过测量原水浊度和溶解的有机物的浓度，可估计紫外线透射率。

图3是在仅考虑由于浊度组分的吸收和散射影响的情况下原水浊度和紫外线透射率之间的关系图。如图3所示，浊度和紫外线透射率之间具有相关性，如以下等式(3)所示确定了关系：

T_tu＝F(tu)(％) (3)

式中T_tu指在紫外线吸收/散射方式仅为混浊物质的情况下的紫外线透射率(％)，tu指浊度。

还有，紫外线吸光度作为显示水中溶解有机物的吸收的指数。下面的等式(4)确定了紫外线吸光度和紫外线透射率之间的关系：

α_oc＝-ln(T_oc/100) (4)

式中，在仅考虑溶解的有机物的吸收的情况下，α_oc指紫外线吸光度，T_oc指紫外线透射率(％)。因此，测量紫外线吸光度就能够获得紫外线透射率。

本实施方式的控制器14输入由原水荧光分析器23测量的原水荧光强度，从而计算紫外线吸光度，并从紫外线吸光度估计原水中溶解的有机物的浓度(参见图4)。

图4是用河水应345nm激发波长而产生的425nm荧光波长的荧光强度和紫外线吸光度之间关系的测量结果图。如图4所示，荧光强度(激发波长345nm，荧光波长425nm)和紫外线吸光度(波长253.7nm)之间线性相关。

据证实，作为溶解有机物浓度的指数的溶解有机碳(DOC)的浓度，与此时的荧光强度具有非常强的相关性，如图5所示。从这里可以看出，通过用原水荧光分析器23测量荧光强度，可从图4和上述等式(4)之间的关系计算出紫外线透射率T_oc(在仅考虑溶解有机物吸收的情况下的值)，如以下等式(5)所示：

T_oc＝100×exp(-c×FL)(％) (4)

式中c指系数，FL指荧光强度。

综上所述，可由下面的等式(6)得到考虑到原水中混浊物质和溶解的有机物的吸收和散射的总紫外线透射率T：

T＝T_tu+T_oc(％) (6)

控制器14用原水浊度计21测量的原水浊度和原水荧光分析器23测量的荧光强度计算原水的紫外线透射率。如上述第一个实施方式所述，控制器14根据原水紫外线透射率控制前期紫外线辐射装置5的紫外灯输出。因此，向前期紫外线辐射装置5提供不浪费和合适的电力，从而可能对原水实现完全的杀藻效果和病原微生物的杀菌(消毒)。

还有，紫外线透射率以与第一个实施方式中相同的方式受到原水中漂浮物质、混浊物质和溶解的有机物的影响。因此，当由于降水等原因使原水浊度增加时，紫外线透射率大大降低。在这种情况下，控制器14控制前期紫外线辐射装置5停止操作，或将紫外灯输出降低到较低的限制值。在这种情况下，通过操作三通阀门7a、7b控制改变流径，使原水在旁通管6中流动以防止内部管道由于漂浮物质和混浊物质以及有机物附着而变脏。而且，控制器14将后期紫外线辐射装置10的输出提高到标准值以上，补偿在前期过程中杀菌(消毒)性能的损失。

下面将解释控制后期紫外线辐射装置10的方法。

将后期紫外线辐射装置10安排在聚沉/沉降池3的后期，将紫外线辐射到作为处理水的沉降水中。在这种情况下，从处理水中去除混浊物质。因此，控制器14可根据沉积荧光分析器24测量的荧光强度从上述等式(5)的关系计算沉降水的紫外线透射率。

因此，控制器14控制紫外灯输出，以根据沉降水的紫外线透射率和沉降水流量计9测量的流速来保证后期紫外线辐射装置10中必需的紫外线量。所以，可能精确地对病源微生物进行杀菌。还有，可防止浪费电力消耗。

<第三个实施方式>

图6是显示本发明第三个实施方式的水处理系统主要部分的框图。

本实施方式的系统涉及用分别安排在前期紫外线辐射装置5和后期紫外线辐射装置10中的紫外线照度计19、20进行紫外线辐射控制。同时，与图1所示第一个实施方式的系统相同的功能组件以相同数字表示，其详述省略。

如图6所示，本实施方式的系统具有分别安排在前期紫外线辐射装置5和后期紫外线辐射装置10中的紫外线照度计19、20。将分别来自紫外线照度计19、20的测量结果输入控制器14。

图7是用于本实施方式的系统的前期紫外线辐射装置5的内部结构图，显示了紫外灯27安排在与处理水流动方向垂直的方向上的情况。同时，在后期紫外线辐射装置10的情况下内部结构也相同。

如图7所示，前期紫外线辐射装置5和后期紫外线辐射装置10中装有多个紫外灯27，也装有由石英玻璃制成的紫外灯保护管28，以保护各个紫外灯27。还有，前期紫外线辐射装置5和后期紫外线辐射装置10装有清洁刷部件29，以清洁保护管28。清洁刷部件29由清洁驱动装置25驱动(而在后期紫外线辐射装置10中是清洁驱动装置26)。清洁驱动装置25、26由控制器14控制。

经配置，本实施方式的控制器14能够通过使用紫外照度计19、20，操作控制紫外灯保护管28的清洁刷部件29，以及监测紫外灯27的性能，对紫外线辐射装置5、10中的各紫外灯27进行输出控制。以下将具体解释这些操作。

(紫外灯27的输出控制)

控制器14用上述第一个或第二个实施方式中所述的控制方法来控制装在前期紫外线辐射装置5中的紫外灯27的输出。这里，当来自紫外照度计19的测量值输入控制器14时，可始终监测前期紫外线辐射装置5内部的紫外线照度。

另一方面，在控制器14中预设(储存)使待处理微生物(藻类或病原微生物等)死亡或失活所必需的紫外线量目标值-剂量_目标。还有，将从原水流量计4的测量值F_R和前期紫外线辐射装置5的流径结构计算保留时间t的算术等式(7)，和用于从紫外线量目标值-剂量_目标和保留时间t计算紫外线照度计19的设定位置上紫外线量目标值I_目标的算术等式(8)设置在控制器14中：

t＝(S×L)/F_R(s) (7)

式中，F_R是原水流量计的测量值(m³/s)；S是代表性流径横截面积(m²)，L是代表性流径长度(m)：

I_目标＝C_t×(剂量_目标/t)(mW/cm²) (8)

式中C_t是校正系数，由等式(9)的关系根据紫外线照度计19和紫外灯27的位置关系常数K_t以及原水紫外线透射计16的测量值T_R来确定该系数。

C_t＝K_t×f(T_R) (9)

控制器14用上述算术等式(8)和紫外线照度计19的测量值I_测量来比较“I_测量”与“I_目标”。当比较结果显示“I_测量＜I_目标”时，控制器14进行控制使紫外灯27的输出增加。当比较结果显示“I_测量＞I_目标”时，控制器14进行控制使紫外灯27的输出降低。

同时，控制器14也对后期紫外线辐射装置10进行相同的输出控制。(紫外灯保护管的清洁控制和紫外灯的辐射性能监测)

本实施方式的控制器14中设置了：算术等式(10)，用于在紫外灯27输出时计算紫外灯保护管28表面上的紫外线照度I₀算术等式(11)，用于从紫外线照度计19的测量值I_测量计算紫外灯保护管28表面上的紫外线照度I_m0；以及I₀与I_m0之差的容许值ΔI_T，“ΔI＝I₀-I_m0”：

I₀＝η_UV×w/W (mW/cm²) (10)

假如η_UV＝f(w)

式中W指紫外灯恒定输入电力(W)；w指紫外灯输入电力设定值(W)；η_UV指紫外线输出效率(％)：

I_m0＝f(K_m0，I_测量，T_R)(mW/cm²) (11)

式中K_m0是由紫外灯27和紫外线照度计19之间的位置关系决定的常数；I_测量指紫外线照度计19的测量值(mW/cm²)；T_R指原水紫外线透射率(％)。

控制器14将上述算术等式(10)和(11)计算的I₀和I_m0之差“ΔI＝I₀-I_m0”与“ΔI_T”相比较。当比较结果显示“ΔI≥ΔI_T”时，控制器14控制清洁驱动装置25，使其操作紫外灯保护管28的清洁刷29。

下面将解释监测紫外灯的辐射性能的操作。

根据单个灯管的特性，紫外灯27的紫外线产生效率随时间降低。因此，需要定期更换紫外灯。因此，当控制器14确定出现的退化超过紫外灯27允许的范围时，控制器控制输出一个显示，从显示设备等提示立即更换紫外灯27。

更具体说，将紫外灯保护管28的表面照明起始值I_起始和灯管性能降低的允许值ΔI_起始设置在控制器14中。紫外灯保护管28的清洁刷组件29工作后，控制器14立即从紫外灯照度计19的测量值I_测量用上述算术等式(11)计算紫外灯保护管28的表面紫外线照度I_m0。控制器14将计算值和预设起始照度I_起始之差“ΔI_c＝I_起始-I_m0”与灯性能降低的容许值ΔI_起始相比较。当比较结果显示“ΔI_c＞ΔI_起始”时，该控制器进行显示输出，提示立即更换紫外灯27。

更换紫外灯27后，ΔI_c必须立即等于0。然而实际上紫外灯27的起始性能是不均匀的，因此，将新灯的性能容许值设置为ΔI_起始，0。此外，当更换紫外灯27后立即比较的结果是“ΔI_c＞ΔI_起始，0”时，控制器14产生警报，告知保护管28出错、清洁刷29变质、其它设备出错等。还有，控制器进行显示输出，以显示信息，提示立即进行一次全面维护，包括更换保护管28和更换清洁刷29。

同时，控制器14对后期紫外线辐射装置10的紫外灯27进行相同的监测控制。

简言之，根据本实施方式的系统，可能根据安排在前期紫外线辐射装置5和后期紫外线辐射装置10中的紫外线照度计19、20各自的测量值判断紫外线量过多和不足，以通过反馈校正和控制紫外灯27的输出。而且，通过监测紫外灯保护管28表面上的灰尘情况和监测紫外灯27产生效率的降低，可以对紫外灯保护管28的清洁刷部件29进行操作控制和灯管维护支持。结果是，可以实现稳定紫外线辐射性能的自动维护和紫外线辐射装置5、10的维护的水处理系统。

<第四个实施方式>

图8是本发明第四个实施方式的水处理系统和应用该水处理系统的水净化设备的示意图。

在水净化设备中，例如，沉沙池52和水池53、絮状物形成池54、沉降池55、中间混合池56、过滤池57、氯气混合池58和配水池(distributing reservoir)59排列在河流所供原水51流径的上游一侧至下游一侧。还有，在原水51在上述各池52-59中流动的过程中，在各池中进行预定的水处理。从而将原水51制成可饮用的净化水60，将其从配水池放送给各个水用户。

以下将解释水处理的具体步骤。

首先，在沉沙池52中，原水51中起初包括的大砂粒和灰尘沉降到底部。因此，去除了大砂粒和灰尘的处理水流入水池53。当处理水从沉沙池52流向水池53时，用流量计61a测量处理水的“流速”。将流速测量值输入前期注入和辐射控制单元63。当处理水从沉沙池52流向水池53时，由浊度测量单元64a测量处理水的“浊度”。将浊度测量值输入前期注入和辐射控制单元63。

将前期注入和辐射控制单元63指定量的次氯酸钠通过N单元的注入泵65a注入水池53。还有，将前期注入和辐射控制单元63指定量的紫外线通过N个紫外(UV)灯66a辐射到水池53中。即，水池53变成次氯酸钠和紫外线的前期注入和辐射点。除上述次氯酸钠外，还将氢氧化钠67a注入上述水池53。通过氢氧化钠67a、次氯酸钠和紫外线，在水池53中进行水处理，包括杀藻处理以及对藻类和微生物的杀灭处理。

浊度测量单元64a结合：从水池53中处理水的澄清度测量处理水的浊度的浊度计；对水池53处理水中漂浮的细粒的数量进行计数的细粒计数器；检测，例如藻类的生物信息的荧光分析器；以及通过辐射一定波长，例如730nm的紫外线检测活物质的UV(紫外线)计。

注入次氯酸钠和紫外线辐射的目的是进行包括杀藻处理以及对藻类和微生物的杀灭处理的水处理。浊度随处理水中包括的藻类等的大量产生而增加。因此，根据浊度设定次氯酸钠和紫外线的目标注入量和辐射量。即，从浊度测量单元64a发送到前期注入和辐射控制单元63的“浊度”是提取藻类和微生物作为浊度成分中主要成分而得到的浊度，浊度成分由藻类和硅藻、蓝细菌、细菌和砂泥物质显示。更具体说，它是通过校正用细粒计数器、荧光分析器和UV(紫外线)计的各个测量值从处理水的清澈度测定的目测浊度获得的浊度。

同时，从建造成本等方面考虑，可仅通过从处理水的清澈度测量处理水浊度的浊度计配置浊度测量单元64a。

在水池3中经前期(第一次)杀菌和杀藻处理后的处理水通过流量计61b和浊度测量单元64b流入絮状物形成池54中。将聚氯化铝(所谓的PAC68a)注入絮状物形成池54中的处理水中。用PAC68a将处理水中包括的杂质固体化。这使得可以去除处理水中包括的杂质。然后，处理水流入作为中期池的沉降池55。将流量计61b测量的流速发送给中期注入和辐射控制单元69。也将浊度测量单元64b测量的浊度发送给中期注入和辐射控制单元69。

将中期注入和辐射控制单元69指定量的次氯酸钠通过N单元的注入泵65b注入沉降池55。还有，将中期注入和辐射控制单元69指定量的紫外线通过N个紫外(UV)灯66b辐射到沉降池55中。因此，沉降池55变成次氯酸钠和紫外线的中期注入和辐射点。除上述次氯酸钠外，还将氢氧化钠67b注入沉降池55。通过氢氧化钠67b、次氯酸钠和紫外线，在沉降池55中进行水处理，包括杀藻处理以及对藻类和微生物的杀灭处理。在沉降池55中沉积了处理水中包括的细粒。

在下一个中期混合池56中，将PAC86b加入在沉降池55中时中期(第二次)消毒和杀藻处理后的处理水中。然后，在下一个过滤池57中进行过滤。

在过滤池57中，过滤后的处理水通过流量计61c和浊度测量单元64c流入氯气混合池58。将流量计61c测量的流速测量值发送给后期注入和辐射控制单元70。也将浊度测量单元64c测量的浊度测量值发送给后期注入和辐射控制单元70。

将后期注入和辐射控制单元70指定量的次氯酸钠通过N单元的注入泵65c注入氯气混合池58。还有，将后期注入和辐射控制单元70指定量的紫外线通过N个紫外(UV)灯66c辐射到氯气混合池58中。因此，氯气混合池58变成次氯酸钠和紫外线的后期注入和辐射点。

而且，将氢氧化钠67c注入氯气混合池58的处理水中。在氯气混合池58中，调整处理水中包括的氯气含量。用氢氧化钠、次氯酸钠和紫外线进行第三次杀藻处理和消毒处理。然后，将处理水储存于配水池59中。储存的处理水作为纯化水60分配给各用户。

图9是水处理系统中包括计算机的监测控制单元62的示意性结构的框图。在监测控制单元62中提供了注入和辐射控制模式表71，包括显示单元72和操作单元73的输入/输出单元74，以及原水浊度测定单元75。同时，操作单元73包括键盘和鼠标。

注入和辐射控制模式表71中储存了根据水池53、沉降池55和氯气混合池58中的浊度进行处理的方法的数据。具体说，如图10所示，根据图8中浊度测量单元64a输入的原水51浊度测量值，设定各个浊度范围81a、81b和81c，即高浊度(浊度10或更高，浊度范围81a)、中浊度(浊度5或更高并小于10，浊度范围81b)和低浊度(浊度小于5，浊度范围81c)。根据各浊度范围81a、81b和81c以及前期单元(水池53)、中期单元(沉降池55)和后期单元(氯气混合池58)预设用于次氯酸钠注入处理或紫外线辐射处理的控制模式82。

例如，当原水51的浊度是10或更高的高浊度(浊度范围81a)时，前期注入和辐射控制单元63在前期水池53中仅用次氯酸钠对处理水进行杀藻处理和消毒。还有，中期注入和辐射控制单元69在中期沉降池55中仅用次氯酸钠对处理水进行杀藻处理和消毒。此外，后期注入和辐射控制单元70在后期氯气混合池58中用次氯酸钠和紫外线对处理水进行杀藻处理和消毒。

当原水51的浊度是5或更高且小于10的中浊度(浊度范围81b)时，前期注入和辐射控制单元63在前期水池53中用紫外线和次氯酸钠对处理水进行杀藻处理和消毒。还有，中期注入和辐射控制单元69在中期沉降池55中用紫外线对处理水进行杀藻处理和消毒。此外，后期注入和辐射控制单元70在后期氯气混合池58中仅用次氯酸钠对处理水进行杀藻处理和消毒。

而且，当原水51的浊度是小于5的低浊度(浊度范围81c)时，前期注入和辐射控制单元63在前期水池53中仅用紫外线对处理水进行杀藻处理和消毒。还有，中期注入和辐射控制单元69在中期沉降池55中仅用紫外线对处理水进行杀藻处理和消毒。此外，后期注入和辐射控制单元70在后期氯气混合池58中用次氯酸钠和紫外线对处理水进行杀藻处理和消毒。

原水浊度测定单元75测定图8中在前期从浊度测量单元64a输入的原水51的浊度测量值属于浊度范围81a、81b和81c中的哪一个。原水浊度测定单元在显示器单元72上显示测定结果和浊度信息。还有，原水浊度测定单元将测定结果发送给控制模式读取单元76。

控制模式读取单元76读取属于浊度范围81a、81b和81c的前期单元、中期单元和后期单元中用于注射次氯酸钠和紫外线辐射的各个控制模式82。然后，控制模式读取单元76将控制模式82通过自动/手动切换单元78和各个输出单元80a、80b和80c发送给相应的前期注入和辐射控制单元63、中期注入和辐射控制单元69以及后期注入和辐射控制单元70。

当操作模式设置为“手动模式”时，控制模式设置单元77将控制模式82通过切换到手动模式的自动/手动切换单元78和各个输出单元80a、80b和80c发送给相应的注入和辐射控制单元63、69和70。这里，操作员参照显示于显示器单元72上的原水51的浊度范围81a、81b和81c，通过操作单元73输入对应于前期注入和辐射控制单元63、中期注入和辐射控制单元69以及后期注入和辐射控制单元70的控制模式。

各注入和辐射设置单元79a、79b和79c将次氯酸钠的注入量或紫外线的辐射量发送给前期注入和辐射控制单元63、中期注入和辐射控制单元69以及后期注入和辐射控制单元70。更详细说，注入和辐射设置单元将向前期单元(水池53)、中期单元(沉降池55)和后期单元(氯气混合池58)的处理水中注入次氯酸钠的量或辐射紫外线的量(设定值)(该量由操作员用操作单元73指定)通过输出单元80a、80b和80c发送给图8所示的前期注入和辐射控制单元63、中期注入和辐射控制单元69以及后期注入和辐射控制单元70。

图11是输入/输出单元74的显示器单元72的显示屏83的图像。显示屏83具有：分别指定前期注入和辐射控制单元63、中期注入和辐射控制单元69以及后期注入和辐射控制单元70的控制单元指定按钮84a、84b和84c；指定上述三种控制模式82“次氯酸钠”、“紫外线”和“次氯酸钠+紫外线”的控制模式指定按钮85a、85b和85c；以及分别指定和切换前期注入和辐射控制单元63、中期注入和辐射控制单元69以及后期注入和辐射控制单元70的控制模式的模式切换按钮86。

同时，对于注入和辐射控制单元63、69和70之一来说，一次不能按下控制模式指定按钮85a、85b和85c中的两个或多个。可选择“计算机模式”、“自动模式”和“手动模式”作为操作模式。

而且，在显示屏83中安排了设定量输入单元87，用于在选择“手动模式”时写下次氯酸钠的注入量和紫外线的辐射量。设定量输入单元87使操作员能够通过操作单元75如键盘的操作写下向前期单元(水池53)、中期单元(沉降池55)和后期单元(氯气混合池58)的处理水中注入的次氯酸钠量(每单位体积的注入量)，和向其中辐射的紫外线量(每单位体积的辐射量)。还有，显示屏83中显示了从原水浊度测定单元75输入的原水浊度88和浊度测定结果89。

图12是前期注入和辐射控制单元63的示意性结构的框图。中期注入和辐射控制单元69以及后期注入和辐射控制单元70的结构与前期注入和辐射控制单元63基本相同，因此，这里省略其解释。

在操作单元73中，由模式切换按钮86指定“计算机模式”或“自动模式”，将控制模式82“次氯酸钠”自动指定给前期注入和辐射控制单元63时，监测控制单元62通过输出单元80a将驱动指令96a输到次氯酸钠注入量控制单元96。因为在这种情况下，不会将驱动指令97a输到紫外线的辐射量控制单元97，不驱动辐射量控制单元99。因此，不会将紫外线辐射到水池53的处理水中。

如图13A所示，浊度/注入量转换单元98储存了使其流入水池53的处理水(原水51)的浊度测量值与待注入处理水的次氯酸钠的每单位体积目标注入量(SV)之间的关系信息。在浊度/注入量转换单元98中，将输入的浊度测量值转换成待注入的次氯酸钠的每单位体积注入量(SV)的值。还有，将注入量转换值发送给注入量控制单元96。

注入量控制单元96进行前馈控制(FF控制)。具体说，注入量控制单元96将每单位体积目标注入量(SV)乘以流量计61a的流速测量值(PV)获得的注入量(每单位时间的注入量)发送给注入泵驱动单元100。注入泵驱动单元100根据注入量驱动一定数量的注入泵65c。结果是，将对应于“浊度”的次氯酸钠量注入水池53的处理水中。

在操作单元73中，当模式切换按钮86指定“计算机模式”或“自动模式”，将控制模式82的“紫外线”自动指定给前期注入和辐射控制单元63时，监测控制单元62通过输出单元80a将驱动指令97a输到紫外线辐射量控制单元97。另一方面，该监测控制单元不会通过输出单元80a将驱动指令96a输到次氯酸钠注入量控制单元96。因此，没有驱动次氯酸钠注入量控制单元96，从而不会将次氯酸钠注入水池53的处理水中。

如图13B所示，浊度/辐射量转换单元99储存了使其流入水池53的处理水(原水51)的浊度测量值与辐射到处理水中的紫外线的每单位体积目标辐射量(SV)之间的关系信息。在浊度/辐射量转换单元99中，将输入的浊度测量值转换成紫外线辐射的每单位体积辐射量(SV)的值。还有，将辐射量转换值发送给辐射量控制单元97。

辐射量控制单元97将每单位体积目标辐射量(SV)乘以流量计61a的流速测量值(PV)获得的辐射量(每单位时间的辐射量)发送给UV灯数量设定元101。如图13C所示，在UV灯数量设定单元101中储存了上述乘法的辐射量和待点亮的UV灯66a数量之间的关系信息。在UV灯数量设定单元101中，点亮由辐射量控制单元97指定的对应于辐射量的UV灯66a的数量。从而，将对应于浊度测量值的紫外线量辐射到水池53的处理水中。

在操作单元73中，当模式切换按钮86指定了“计算机模式”或“自动模式”，将控制模式82的“次氯酸钠+紫外线”自动指定给前期注入和辐射控制单元63时，监测控制单元62通过输出单元80a将驱动指令96a输到次氯酸钠注入量控制单元96。还有，在这种情况下，该监测控制单元将驱动指令97a输到紫外线辐射量控制单元97。

在注入量控制单元96和辐射量控制单元97工作的状态下，向水池53的处理水中注入次氯酸钠和辐射紫外线。更详细说，将注入量控制单元96和辐射量控制单元97分别指定的注入量和辐射量分别改变为1/2。将注入量和辐射量的值发送给注入泵驱动单元100和UV灯数量设定单元101。这使得可能根据前期水池53中处理水的浊度注入一定量次氯酸钠和紫外线辐射。

迄今为止，在操作单元73中，当模式切换按钮86指定“计算机模式”或“自动模式”，将控制模式82的“次氯酸钠”、“紫外线”和“次氯酸钠+紫外线”分别指定各个浊度范围81a(高浊度)、81b(中浊度)和81c(低浊度)时，前期注入和辐射控制单元63执行特定操作。

中期注入和辐射控制单元69与前期注入和辐射控制单元63的结构基本相同。因此，在操作单元73中，当模式切换按钮86指定“计算机模式”或“自动模式”，将控制模式82的“次氯酸钠”、“紫外线”和“次氯酸钠+紫外线”分别指定原水51“浊度”的各个浊度范围81a(高浊度)、81b(中浊度)和81c(低浊度)时，中期注入和辐射控制单元69对中期沉淀池55执行的特定操作与前述前期注入和辐射控制单元63基本相同。

还有，后期注入和辐射控制单元70与前期注入和辐射控制单元63的结构也基本相同。因此，后期注入和辐射控制单元70对氯气混合池58执行的注入次氯酸钠和紫外线辐射的特定操作与前述前期注入和辐射控制单元63基本相同。

因此，在注入和辐射控制模式表71中，将控制模式82的“次氯酸钠”、“紫外线”和“次氯酸钠+紫外线”分别设定给原水51的各个浊度范围81a(高浊度)、81b(中浊度)和81c(低浊度)。因此，在操作单元73中，当模式切换按钮86指定“计算机模式”或“自动模式”时，可能根据设定在监测控制单元62中的注入和辐射控制模式表71向前期水池53、中期沉降池55和后期氯气混合池58自动注入次氯酸钠和紫外线辐射。

同时，如注入和辐射控制模式表71的设定内容所示，原则上，对前期水池53的次氯酸钠注入量受限而紫外线辐射量增加。对后期氯气混合池58的次氯酸钠注入量增加而紫外线辐射量受限。从而尽可能地限制从注入前期水池53的大量次氯酸钠产生副产物(产生三卤甲烷)。即，可能更进一步提高由水净化设备供给用户的净化水60的水质安全性。

另一方面，当流入水净化设备的原水51浊度高时，降低对前期水池53的紫外线辐射量，提高注入前期水池53的次氯酸钠注入量。

因此，根据前期、中期和后期等各期的组合，调整各期中次氯酸钠注入量和紫外线辐射量的比例。结果是，可更有效地进行杀藻处理和消毒。

而且，当整个水净化设备中次氯酸钠的注入量减少时，次氯酸钠和聚集剂PAC(聚氯化铝：用于聚集和去除水中的混浊物质的化学品)等化学品成本降低。这使得可能降低水净化设备的运行成本。

下面将解释当操作单元73中的模式切换按钮86选择“手动模式”时，前期注入和辐射控制单元63、中期注入和辐射控制单元69以及后期注入和辐射控制单元70的操作的示意性结构的框图。

假定，在操作单元73中，62的模式切换按钮86选择“手动模式”，那么控制单元指定按钮84a指定“前期注入和辐射控制单元63”，还有控制模式指定按钮85a指定“次氯酸钠”。在这种情况下，显示控制模式82的“次氯酸钠”的指定信号85aa变为高水平状态。指定信号85aa从监测控制单元62的输出单元80a输出。同时，显示控制模式82的“紫外线”和“次氯酸钠+紫外线”的指定信号85bb、85cc维持在低水平状态。

结果是，在前期注入和辐射控制单元63中建立AND门90，通过OR门91将设定值切换电路92切换到其设定注入量一侧。将设定注入量写入显示屏83的设定量输入单元87中的“前期注入量”列，并将其从图9的注入和辐射设定单元79a发送出去。即，将操作员设定的次氯酸钠注入量的设定值发送给注入量控制单元96。

当操作单元73中模式切换按钮86选择“手动模式”时，注入量控制单元96将流量计61a测量的流速乘以每单位体积设定注入量获得的注入量(每单位时间的注入量)发送给注入泵驱动单元100。在这种情况下，不采用具有由浊度/注入量转换单元98输出的转换的水池53浊度的目标注入量。

注入泵驱动单元100根据注入量驱动一定数量的注入泵65c。结果是，通过操作单元73将操作者指定量的次氯酸钠注入水池53的处理水中。

在操作单元73中，当模式切换按钮86选择“手动模式”，用控制单元指定按钮84a指定“前期注入和辐射控制单元63”而控制模式指定按钮85a按下“次氯酸钠”时，不建立AND门93，OR门94的输出处于低水平。因此，设定值切换电路95切换到起始值(＝0)一侧。

当模式切换按钮86选择“手动模式”时，辐射量控制单元97将辐射量指定给UV灯数量设定单元101。因此，当起始值为0时，基本不对水池53中的处理水进行紫外线辐射。

即，当控制单元指定按钮84a选择“前期注入和辐射控制单元”，并且控制模式指定按钮85a按下“次氯酸钠”时，仅将操作员指定量的次氯酸钠通过设定量输入单元87注入水池53的处理水中。

还有，当模式切换按钮86选择“手动模式”，控制单元指定按钮84a指定“前期注入和辐射控制单元”，并且控制模式指定按钮85a选择“紫外线”时，不建立AND门90，OR门91的输出处于低水平。在这种情况下，设定值切换电路92切换到起始值(＝0)一侧。结果是，由于与上述辐射量控制单元97的情况相同的原因，没有对水池53中的处理水进行紫外线辐射。

相反，当建立AND门93时，设定值切换电路95通过OR门94切换到设定辐射量一侧。将设定注入量写入显示屏83中的设定量输入单元87的“前期辐射量”列，并将其通过输入和辐射设定单元79a发送给辐射量控制单元97。即，将操作员设定的紫外线设定值输到辐射量控制单元97。

当模式切换按钮86选择“手动模式”时，辐射量控制单元97将每单位体积设定辐射量乘以流量计61a测量的流速测量值获得的辐射量(每单位时间的辐射量)发送给UV灯数量设定单元101。UV灯数量设定单元101根据辐射量打开一定数量的UV灯66a。在这种情况下，不采用具有由浊度/辐射量转换单元99输出的水池53转换的浊度的目标辐射量。

即，当控制单元指定按钮84a选择“前期注入和辐射控制单元”，并且控制模式指定按钮85b选择“紫外线”时，将操作员指定量的紫外线通过设定量输入单元87辐射到水池53的处理水中。

此外，假定模式切换按钮86选择“手动模式”，那么控制单元指定按钮84a指定“前期注入和辐射控制单元”，还有控制模式指定按钮85a选择“次氯酸钠+紫外线”。在这种情况下，显示控制模式的“次氯酸钠+紫外线”的指定信号85cc变为高水平状态。在这种情况下，因为各自的OR门91、94的输出处于高水平状态，所以设定值切换电路92、95分别切换到设定注入量一侧和设定辐射量一侧。结果是，注入量控制单元96和辐射量控制单元97都工作。将操作员写入显示屏83上的设定量输入单元87的次氯酸钠注入量注入水池53的处理水中。还有，将操作员写入设定量输入单元87的紫外线辐射量辐射到水池53的处理水中。

在这种情况下，分别注入次氯酸钠和进行紫外线辐射。因此，与注入量控制单元96和辐射量控制单元97单独工作的情况相比，操作员分别将设定注入量和设定辐射量设置为标准的一半。

迄今为止，在操作单元73中，当模式切换按钮86指定“手动模式”，控制单元指定按钮84a指定“前期注入和辐射控制单元”，控制模式指定按钮85a、85b、85c指定“次氯酸钠”、“紫外线”和“次氯酸钠+紫外线”之一，设定量输入单元87指定次氯酸钠的“注入量”和紫外线的“辐射量”时，前期注入和辐射控制单元63执行特定操作。

在相同的操作步骤中，操作员可通过操作单元73间接操作中期注入和辐射控制单元69和后期注入和辐射控制单元70。从而，可在操作单元73上任意设定次氯酸钠注入量和紫外线辐射量，对中期沉降池55中的处理水和后期氯气混合池58中的处理水进行处理。

通过采取上述“手动模式”，可能临时改变对前期水池53、中期沉降池55和后期氯气混合池58中处理水的次氯酸钠注入和紫外线辐射，即使当集中降水使原水51的条件突然改变时，或由于持续数日异常高温使原水51的条件改变时。

同时，在“计算机模式”和“自动模式”中，根据处理水的浊度测量值自动向水净化设备的前期水池53、中期沉降池55和后期氯气混合池58中的处理水注入一定量的次氯酸钠和进行一定量的紫外线辐射。

以下将解释通过使用辐射去除藻类来操作水净化设备的其它优点。

作为前提条件，在水净化领域中用聚集化学品(聚集剂或pH调节剂、聚集助剂)、混浊物质(悬浮性混浊物质)聚集成絮状物然后沉积以降低聚沉/沉降设备中的原水浊度。然后，在前期过滤池中，在砂滤池等中过滤除去这些聚集的混浊物质。在这一点上，在低速过滤池、高速过滤池等中过滤池的阻塞变得明显，因此，需要在达到某种程度之前降低原水的浊度。因此，对于操作水净化设备而言聚沉/沉降变得尤其重要。

如上所述，原水中包括的藻类是过滤池堵塞问题的主要原因，使用聚集剂去除这些藻类。

因此，在加入聚集剂之前，用紫外线和次氯酸钠进行杀藻处理，从而使水净化设备的清洗循环时间更长。因此，它有助于降低聚集剂的用量，降低每年化学品的成本，并防止过滤池堵塞。因此，用紫外线去除藻类对进行水处理的单位(主要是公司，地方政府)来说是一个重要的优点。

本发明不限于上述实施方式，但可以其它具体形式实施本发明而不背离本发明主旨。而且，本领域技术人员显然可以通过对各实施方式所公开的多种构成要素进行合适组合，可提取本发明的各个期。例如，即使当从实施方式所示的所有要素中删去一些组成要素时。而且，可合适地组合跨越不同实施方式的一些要素。

本领域技术人员将容易地想到其它优点和修改。因此，本发明在其广泛方面并不受限于本文所示和所述的具体细节和代表性实施方式。因此，可作出各种修改而不背离所附权利要求及其等价物所限定的总发明概念的精神或范围。

Claims

1.一种用紫外线辐射进行水净化处理的水处理系统，其特征在于，所述系统包括：

第二紫外线辐射装置，它在水净化处理过程的后期过程中对前期过程中的处理水发射紫外线；和

控制第一个和第二紫外线辐射装置的控制器。

2.如权利要求1所述的水处理系统，其特征在于，

所述第二紫外线辐射装置对聚沉/沉降处理过程中的聚沉/沉降池和后期过程中所包括的过滤池之间的处理水发射紫外线。

3.如权利要求1所述的水处理系统，其特征在于，所述系统还包括：

测量前期过程中原水的紫外线透射率的原水紫外线透射计，其中

控制单元根据原水紫外线透射计的测量结果控制安装在第一紫外线辐射装置中的紫外灯的输出。

4.如权利要求1所述的水处理系统，其特征在于，所述系统还包括：

测量后期过程中作为处理水的沉降水的紫外线透射率的沉降水紫外线透射计，其中

控制单元根据沉降水紫外线透射计的测量结果控制安装在第二紫外线辐射装置中的紫外灯的输出。

5.如权利要求1所述的水处理系统，其特征在于，所述系统还包括：

测量前期过程中原水的紫外线透射率的原水紫外线透射计；和

当原水紫外线透射计测量结果显示高于预设参比值时，控制单元控制将安装在第二紫外线辐射装置中的紫外灯的输出降低至较低的限制值，和

当原水紫外线透射计测量结果显示低于预设参比值时，控制单元控制使第一紫外线辐射装置停止操作，使安装在第二紫外线辐射装置中的紫外灯的输出高于标准值。

6.如权利要求1所述的水处理系统，其特征在于，所述系统还包括：

测量前期过程中原水浊度的原水浊度计；和

测量原水荧光强度的原水荧光分析器，其中

控制单元根据原水浊度计和原水荧光分析器各自的测量结果控制安装在第一紫外线辐射装置中的紫外灯的输出。

7.如权利要求1所述的水处理系统，其特征在于，所述系统还包括：

测量后期过程中作为处理水的沉降水的荧光强度的沉降水荧光分析器，其中

控制单元根据沉降水荧光分析器的测量结果控制安装在第二紫外线辐射装置中的紫外灯的输出。

8.如权利要求1所述的水处理系统，其特征在于，所述系统还包括：

测量第一紫外线辐射装置内部紫外线照度的第一紫外线照度计，其中

该控制单元

具有设定用于根据紫外线辐射效应计算紫外线量目标值，并根据原水的流速测量值、保留时间和紫外线量目标值计算紫外线照度目标值的算术等式；

将第一紫外线照度计的测量值与由所述算术等式计算出的紫外线照度目标值相比较；

当比较结果显示紫外线照度目标值较高时，进行控制以提高第一紫外线辐射装置中紫外灯的输出；和

当比较结果显示紫外线照度目标值较低时，进行控制以降低第一紫外线辐射装置中紫外灯的输出。

9.如权利要求1所述的水处理系统，其特征在于，所述系统还包括：

测量第二紫外线辐射装置内部紫外线照度的第二紫外线照度计，其中

该控制单元

将第二紫外线照度计的测量值与由所述算术等式计算出的紫外线照度目标值相比较；

当比较结果显示紫外线照度目标值较高时，进行控制以提高第二紫外线辐射装置中紫外灯的输出；和

当比较结果显示紫外线照度目标值较低时，进行控制以降低第二紫外线辐射装置中紫外灯的输出。

10.如权利要求1所述的水处理系统，其特征在于，所述系统还包括：

测量第一紫外线辐射装置内部的紫外线照度的第一紫外线照度计；

保护安装在第一紫外线辐射装置中的紫外灯的紫外灯保护管；和

清洁紫外灯保护管表面的清洁部件，其中

当第一紫外线照度计测量的紫外灯保护管表面上的紫外线照度超出容许范围时，控制单元控制操作清洁部件。

11.如权利要求1所述的水处理系统，其特征在于，所述系统还包括：

测量第二紫外线辐射装置内部的紫外线照度的第二紫外线照度计；

保护安装在第二紫外线辐射装置中的紫外灯的紫外灯保护管；和

清洁紫外灯保护管表面的清洁部件，其中

当第二紫外线照度计测量的紫外灯保护管表面上的紫外线照度超出容许范围时，控制单元控制操作清洁部件。

12.如权利要求2所述的水处理系统，其特征在于，所述系统还包括：

控制单元根据沉降水紫外线透射计的测量结果控制安装在第二紫外线辐射装置上的紫外灯的输出。

13.如权利要求2所述的水处理系统，其特征在于，所述系统还包括：

14.如权利要求2所述的水处理系统，其特征在于，所述系统还包括：

15.如权利要求2所述的水处理系统，其特征在于，所述系统还包括：

该控制单元

16.如权利要求2所述的水处理系统，其特征在于，所述系统还包括：

该控制单元

17.如权利要求3所述的水处理系统，其特征在于，所述系统还包括：

该控制单元

18.如权利要求3所述的水处理系统，其特征在于，所述系统还包括：

该控制单元

19.如权利要求4所述的水处理系统，其特征在于，所述系统还包括：

该控制单元

20.如权利要求4所述的水处理系统，其特征在于，所述系统还包括：

该控制单元

21.如权利要求5所述的水处理系统，其特征在于，所述系统还包括：

旁通管，其配置不受第一紫外线辐射装置的紫外线辐射的流径，其中

当第一紫外线辐射装置停止操作时，将原水通过旁通管传输到后期过程。

22.如权利要求5所述的水处理系统，其特征在于，所述系统还包括：

该控制单元

23.如权利要求5所述的水处理系统，其特征在于，所述系统还包括：

该控制单元

24.如权利要求6所述的水处理系统，其特征在于，

所述控制单元

由原水浊度计和原水荧光分析器各自的测量结果计算原水的紫外线透射率；和

当计算结果显示其透射率低于预设参比值时，控制第一紫外线辐射装置停止操作，使第二紫外线辐射装置中安装的紫外灯的输出高于标准值。

25.如权利要求6所述的水处理系统，其特征在于，所述系统还包括：

该控制单元

26.如权利要求6所述的水处理系统，其特征在于，所述系统还包括：

该控制单元

27.如权利要求7所述的水处理系统，其特征在于，所述系统还包括：

该控制单元

28.如权利要求7所述的水处理系统，其特征在于，所述系统还包括：

该控制单元

29.如权利要求10所述的水处理系统，其特征在于，

当在清洁部件启动后，第一紫外线照度计测量的紫外灯保护管表面的紫外线照度就超出容许范围时，控制单元控制提示更换第一紫外线辐射装置中的紫外灯。

30.如权利要求11所述的水处理系统，其特征在于，

当在清洁部件启动后，第二紫外线照度计测量的紫外灯保护管表面的紫外线照度就超出容许范围时，控制单元控制提示更换第二紫外线辐射装置中的紫外灯。

31.如权利要求12所述的水处理系统，其特征在于，所述系统还包括：

该控制单元

32.如权利要求12所述的水处理系统，其特征在于，所述系统还包括：

该控制单元

33.如权利要求13所述的水处理系统，其特征在于，所述系统还包括：

34.如权利要求13所述的水处理系统，其特征在于，所述系统还包括：

该控制单元

35.如权利要求13所述的水处理系统，其特征在于，所述系统还包括：

该控制单元

36.如权利要求14所述的水处理系统，其特征在于，所述系统还包括：

该控制单元

37.如权利要求14所述的水处理系统，其特征在于，所述系统还包括：

该控制单元

38.如权利要求21所述的水处理系统，其特征在于，所述系统还包括：

该控制单元

39.如权利要求21所述的水处理系统，其特征在于，所述系统还包括：

该控制单元

40.如权利要求24所述的水处理系统，其特征在于，所述系统还包括：

当第一紫外线辐射装置停止操作时，将原水通过旁通管传送到后期过程。

41.如权利要求24所述的水处理系统，其特征在于，所述系统还包括：

该控制单元

42.如权利要求24所述的水处理系统，其特征在于，所述系统还包括：

该控制单元

43.如权利要求33所述的水处理系统，其特征在于，所述系统还包括：

该控制单元

44.如权利要求33所述的水处理系统，其特征在于，所述系统还包括：

该控制单元

45.如权利要求40所述的水处理系统，其特征在于，所述系统还包括：

该控制单元

46.如权利要求40所述的水处理系统，其特征在于，所述系统还包括：

该控制单元

47.一种水处理系统，所述系统使输入原水连续流经沿原水流径串联排列的多个池，并在原水流经这些池时对池进行预定水处理，从而使输入的原水成为可饮用纯化水，其特征在于，所述系统包括：

一种装置，所述装置针对原水流径内串联排列各池中的所选池中的处理水，注入根据所述处理水浊度而定的量的次氯酸钠并辐射根据处理水浊度而定的量的紫外线。

48.如权利要求47所述的水处理系统，其特征在于，

所述原水的原水浊度和各处理水的浊度是用荧光分析器、紫外线计和细粒计数器测量的各个测量值校正浊度计测量的浊度得到的浊度。

49.如权利要求47所述的水处理系统，其特征在于，

所述多个池至少包括从原水流径的上游一侧排列至下游一侧的沉沙池、水池、沉降池、过滤池、氯气混合池和配水池。

50.如权利要求48所述的水处理系统，其特征在于，

51.一种水处理系统，所述水处理系统使输入原水连续流经沿原水流径串联排列的多个池，并在原水流经这些池时对池进行预定水处理，从而使输入的原水成为可饮用纯化水，其特征在于，所述系统包括：

根据位于原水流径内串联排列各池中的前期处理水，调整注入次氯酸钠的量和紫外线辐射的量的前期注入和辐射控制单元；

根据位于原水流径内串联排列各池中的中期处理水，调整注入次氯酸钠的量和紫外线辐射的量的中期注入和辐射控制单元；和

根据位于原水流径内串联排列各池中的后期处理水，调整注入次氯酸钠的量和紫外线辐射的量的后期注入和辐射控制单元。

52.如权利要求51所述的水处理系统，其特征在于，所述系统还包括：

测量输入原水的原水浊度的浊度测量设备，其中

前期注入和辐射控制单元

测量位于前期的池中处理水的输入量和处理水的浊度；

当原水浊度高时，将对应于处理水输入量和浊度乘积的量的次氯酸钠注入处理水中；

当原水浊度正常时，将总注入和辐射量对应于乘积的次氯酸钠和紫外线注入和辐射到处理水中；和

当原水浊度低时，将对应于乘积的紫外线量辐射到处理水中，

中期注入和辐射控制单元

测量位于中期的池中处理水的输入量和处理水的浊度；

当原水浊度高时，将对应于乘积的次氯酸钠量注入处理水中；和

当原水浊度正常时，将对应于乘积的紫外线量辐射到处理水中；和当原水浊度低时，将对应于乘积的紫外线量辐射到处理水中，以及

后期注入和辐射控制单元

测量位于后期的池中处理水的输入量和处理水的浊度；

当原水浊度高时，将总注入和辐射量对应于乘积的次氯酸钠和紫外线注入和辐射到处理水中；

当原水浊度正常时，将对应于乘积的次氯酸钠量注入处理水中；和

当原水浊度低时，将总注入和辐射量对应于乘积的次氯酸钠和紫外线注入和辐射到处理水中。

53.如权利要求51所述的水处理系统，其特征在于，

54.如权利要求51所述的水处理系统，其特征在于，

所述多个池至少包括由原水流径的上游一侧排列至下游一侧的沉沙池、水池、沉降池、过滤池、氯气混合池和配水池。

55.如权利要求52所述的水处理系统，其特征在于，

56.如权利要求52所述的水处理系统，其特征在于，

57.如权利要求53所述的水处理系统，其特征在于，

58.如权利要求55所述的水处理系统，其特征在于，

59.一种水处理系统，所述系统使输入原水连续流经沿原水流径串联排列的多个池，并在原水流经这些池时对池进行预定水处理，从而使输入的原水成为可饮用纯化水，其特征在于，所述系统包括：

测量输入原水的原水浊度的浊度测量设备；

根据位于原水流径内串联排列各池中的前期处理水，控制注入次氯酸钠的量和紫外线辐射的量的前期注入和辐射控制单元；

根据位于原水流径内串联排列各池中的中期处理水，控制注入次氯酸钠的量和紫外线辐射的量的中期注入和辐射控制单元；

根据位于原水流径内串联排列各池中的后期处理水，控制注入次氯酸钠的量和紫外线辐射的量的后期注入和辐射控制单元；

高浊度模式控制装置，用于当浊度测量单元测量的原水浊度是超过预设的上方参比值的高浊度时，命令前期注入和辐射控制单元仅注入次氯酸钠，命令中期注入和辐射控制单元仅注入次氯酸钠，并命令后期注入和辐射控制单元注入次氯酸钠和辐射紫外线；

中浊度模式控制装置，用于当浊度测量单元测量的原水浊度是低于预设的上方参比值并超过预设的下方参比值的中浊度时，命令前期注入和辐射控制单元注入次氯酸钠并辐射紫外线，命令中期注入和辐射控制单元仅辐射紫外线，并命令后期注入和辐射控制单元仅注入次氯酸钠；和

低浊度模式控制装置，用于当浊度测量单元测量的原水浊度是低于预设的下方参比值的低浊度时，命令前期注入和辐射控制单元仅注入次氯酸钠，命令中期注入和辐射控制单元仅辐射紫外线，并命令后期注入和辐射控制单元注入次氯酸钠并辐射紫外线。

60.如权利要求59所述的水处理系统，其特征在于，

各注入和辐射控制单元

测量注入和辐射目标池中的处理水输入量和处理水的浊度，和

注入和辐射次氯酸钠或紫外线中的至少一种，其注入和辐射量对应于处理水的输出量和浊度的乘积。

61.如权利要求59所述的水处理系统，其特征在于，所述系统还包括：

将处理水的测量浊度转换成次氯酸钠必需注入量的浊度注入量转换单元；和

将处理水的测量浊度转换成紫外线必需辐射量的浊度辐射量转换单元。

62.如权利要求59所述的水处理系统，其特征在于，

63.如权利要求59所述的水处理系统，其特征在于，

64.如权利要求60所述的水处理系统，其特征在于，

65.如权利要求60所述的水处理系统，其特征在于，

66.如权利要求61所述的水处理系统，其特征在于，所述系统还包括：

根据指定辐射量设定打开的紫外灯数量的紫外灯数量设定单元，和

根据指定注入量设定次氯酸钠注入泵的数量的注入泵驱动单元。

67.如权利要求61所述的水处理系统，其特征在于，

68.如权利要求61所述的水处理系统，其特征在于，

69.如权利要求62所述的水处理系统，其特征在于，

70.如权利要求64所述的水处理系统，其特征在于，

71.如权利要求66所述的水处理系统，其特征在于，

72.如权利要求66所述的水处理系统，其特征在于，

73.如权利要求67所述的水处理系统，其特征在于，

74.如权利要求71所述的水处理系统，其特征在于，