專利名稱：一種紫外消毒器在線監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種紫外消毒器在線監(jiān)測系統(tǒng)，屬于環(huán)保水處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
紫外光具有廣譜消毒、殺菌效率高、占地小、無副產(chǎn)物等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于飲用水、二次供水、生活污水、船舶壓艙水等的消毒中。紫外消毒器的處理效果依賴于紫外實(shí)際(有效)輻射劑量，因此確保紫外消毒器內(nèi)光輻射劑量至關(guān)重要。一般紫外消毒器在出廠時(shí)需要進(jìn)行生物驗(yàn)證，以保證其紫外劑量達(dá)到規(guī)定要求。例如，我國《城市給排水紫外線消 毒設(shè)備國家標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T19857-2005)規(guī)定，飲用水紫外線輻射劑量應(yīng)達(dá)到40mJ/cm2，生活污水紫外線輻射劑量應(yīng)達(dá)到15mJ/cm2。然而，隨著紫外消毒器的長期運(yùn)行，其輸出的紫外劑量會(huì)受到多種因素的制約，具體包括(I)紫外燈管的輸出功率會(huì)隨運(yùn)行時(shí)間的延長而衰減；(2)套管污染會(huì)大幅降低其對紫外線的透過率；(3)水體紫外透過率(UVT)的實(shí)時(shí)變化會(huì)影響紫外輻射劑量；(4)紫外燈管、鎮(zhèn)流器等的質(zhì)量問題會(huì)導(dǎo)致其長期運(yùn)行的不穩(wěn)定性；(5)環(huán)境條件(如溫度、濕度等)的變化會(huì)影響紫外燈管與鎮(zhèn)流器的運(yùn)行狀況。因此，有必要對紫外消毒器輻射劑量進(jìn)行長期在線監(jiān)測。由石英套管結(jié)垢造成的紫外輻射劑量大幅下降將嚴(yán)重影響紫外消毒器的處理效果。常規(guī)的紫外傳感器不能判定石英套管的結(jié)垢程度，這是由于紫外燈管輸出功率衰減、水體UVT變化、套管結(jié)垢等均會(huì)影響其讀數(shù)，因此無法根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)來識別具體影響因素。目前，還沒有一種有效的方法來在線監(jiān)測套管結(jié)垢程度。水的UVT也是紫外消毒器運(yùn)行控制的ー個(gè)重要參數(shù)。一般用光譜儀來測定水的UVT，但光譜儀體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格高，難以實(shí)際應(yīng)用于紫外消毒器中水體UVT的在線監(jiān)測。因此，需要開發(fā)ー種更為精確的紫外劑量在線監(jiān)測系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)紫外消毒器的長期聞效穩(wěn)定運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種紫外消毒器在線監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)可在線檢測紫外消毒器內(nèi)部紫外燈管輸出功率衰減系數(shù)、石英套管污染系數(shù)和水體UVT等，基于這三個(gè)參數(shù)并結(jié)合常規(guī)運(yùn)行數(shù)據(jù)(如流量、水溫等)，可實(shí)時(shí)評估紫外輻射劑量。本發(fā)明所提供的ー種紫外消毒器在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括紫外線探頭A ；所述紫外線探頭A設(shè)于紫外消毒器本體的石英套管和紫外燈之間的間隙內(nèi)；所述紫外線探頭A與設(shè)于所述紫外消毒器本體外的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連接。上述的在線監(jiān)測系統(tǒng)中，所述紫外線探頭A用來監(jiān)測所述紫外燈的輸出功率的變化，可避免所述石英套管污染和水體UVT變化對該參數(shù)的影響。上述的在線監(jiān)測系統(tǒng)中，所述監(jiān)測系統(tǒng)還包括紫外線探頭B，所述紫外線探頭B與所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連接；所述紫外線探頭B設(shè)于所述紫外消毒器本體內(nèi)，位于所述石英套管的外部；所述紫外線探頭B與所述石英套管之間設(shè)有間距；由于所述紫外線探頭A和紫外線探頭B分別設(shè)置在所述石英套管的內(nèi)部和外部，根據(jù)在線監(jiān)測紫外線透過所述石英套管后的強(qiáng)度衰減來判斷石英套管的結(jié)垢程度。上述的在線監(jiān)測系統(tǒng)中，所述監(jiān)測系統(tǒng)還包括紫外線探頭C，所述紫外線探頭C與所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連接；
所述紫外線探頭C設(shè)于所述紫外消毒器本體內(nèi)，位于所述石英套管的外部；所述紫外線探頭C與所述石英套管之間設(shè)有間距，所述紫外線探頭C和所述紫外線探頭B與所 述石英套管之間的間距不等；所述紫外線探頭B和紫外線探頭C可用來測定紫外消毒器內(nèi)部兩點(diǎn)的紫外輻射強(qiáng)度，其中ー個(gè)作為參比信號，另ー個(gè)作為測試信號，通過兩個(gè)紫外傳感器讀數(shù)的變化可以反應(yīng)水體UVT的變化。因此，在用紫外-可見分光光度計(jì)對監(jiān)測系統(tǒng)測試的水體UVT進(jìn)行校準(zhǔn)后，可用兩個(gè)紫外探頭來在線監(jiān)測UVT。上述的在線監(jiān)測系統(tǒng)中，所述紫外線探頭A、紫外線探頭B和紫外線探頭C均可為突光微探頭。本發(fā)明提供的在線監(jiān)測系統(tǒng)通過在線監(jiān)測三個(gè)重要的運(yùn)行參數(shù)和其他常規(guī)參數(shù)(如流量、水溫等)，并結(jié)合驗(yàn)證的初始紫外劑量，可以獲得運(yùn)行中的紫外消毒器的實(shí)時(shí)劑量。此外，利用這三個(gè)參數(shù)和在線劑量，維護(hù)人員可以快速判定紫外輻射劑量降低的主要原因(如燈管輸出功率衰減、石英套管污染、或水體UVT下降等)，并及時(shí)采取針對性的解決方法。此外，大型明渠流紫外消毒系統(tǒng)通常由許多紫外燈管模塊組成。通過在線監(jiān)測的紫外輻射劑量，操作人員可以根據(jù)不同的流量和水質(zhì)情況，快速調(diào)節(jié)開啟的模塊數(shù)量和流態(tài)方式，以達(dá)到安全消毒和節(jié)能降耗的雙重目的。本發(fā)明提供的在線監(jiān)測系統(tǒng)同樣可以對大型明渠流紫外消毒系統(tǒng)發(fā)生的任何故障進(jìn)行報(bào)警。


圖I為本發(fā)明提供的在線監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中各標(biāo)記如下1紫外線探頭A、2紫外線探頭B、3紫外線探頭C、4紫外消毒器管壁、5紫外燈、6石英套管、7數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。圖2為實(shí)施例I中紫外線探頭A、紫外線探頭B和紫外線探頭C輸出的相對紫外線
強(qiáng)度變化。圖3為實(shí)施例I中在線監(jiān)測系統(tǒng)和紫外-可見分光光度計(jì)對水體UVT的測試數(shù)據(jù)比較。圖4為實(shí)施例2中紫外燈輸出功率衰減系數(shù)、水體紫外透過率和石英套管污染系數(shù)的變化曲線。
具體實(shí)施方式
下述實(shí)施例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。下述實(shí)施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。實(shí)施例I、紫外消毒器在線監(jiān)測系統(tǒng)如圖I所示，本發(fā)明提供的紫外消毒器在線監(jiān)測系統(tǒng)包括紫外線探頭Al、紫外線探頭B2和紫外線探頭C3，紫外線探頭Al、紫外線探頭B2和紫外線探頭C3均為熒光微探頭；其中，紫外線探頭Al設(shè)于紫外消毒器的石英套管6和紫外燈5之間的間隙內(nèi)，其與設(shè)于該紫外消毒器外的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)7相連接，用來監(jiān)測紫外燈5輸出功率的變化，并可避免石英套管6污染和水體UVT變化對該測定的參數(shù)的影響，該紫外燈的標(biāo)注功率為39W，直徑為15mm,美國Lights ource公司制造；紫外線探頭B2設(shè)于該紫外消毒器內(nèi)，如圖I所示,設(shè)于紫外消毒器管壁4內(nèi)，且位于石英套管6的外部，其與石英套管6之間設(shè)有間距，其也與設(shè)于該紫外消毒器外的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)7相連接，由于紫外線探頭Al和紫外線探頭B2分別設(shè)置在石英套管6的內(nèi)部和外部，根據(jù)在線監(jiān)測紫外線透過該石英套管6后的強(qiáng)度衰減來判斷石英套管6的結(jié)垢程度；紫外線探頭C3設(shè)于該紫外消毒器內(nèi)，且位于石英套管6的外部， 如圖I所示，設(shè)于紫外消毒器管壁4內(nèi)，其與石英套管6之間設(shè)有間距，且紫外線探頭B2和紫外線探頭C3與石英套管6之間的間距不相等，紫外線探頭C3也與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)7相連接；紫外線探頭B2和紫外線探頭C3的配合可用來測定紫外消毒器內(nèi)部兩點(diǎn)的紫外輻射強(qiáng)度，其中ー個(gè)作為參比信號，另ー個(gè)作為測試信號，通過兩個(gè)紫外傳感器讀數(shù)的變化可以反應(yīng)水體UVT的變化。實(shí)施例2、在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用將上述安裝本發(fā)明的在線監(jiān)測系統(tǒng)的紫外消毒器連接到ー個(gè)可溫控的循環(huán)水系統(tǒng)上，用于調(diào)節(jié)水體UVT的鄰苯ニ甲酸氫鉀溶液被連續(xù)注入到系統(tǒng)循環(huán)水中，持續(xù)測試90分鐘。在不同的測試時(shí)間取樣，并用紫外-可見分光光度計(jì)進(jìn)行水體UVT測試，用來驗(yàn)證該在線監(jiān)測系統(tǒng)對UVT測試的準(zhǔn)確度。水溫控制為20±0. 5° C，以保證測試期間紫外燈管輸出功率基本保持不變。上述測試過程中，紫外線探頭A、紫外線探頭B和紫外線探頭C輸出的相對紫外線強(qiáng)度如圖2所示，由該圖可知，紫外線探頭A的輸出數(shù)據(jù)基本穩(wěn)定，而紫外線探頭B和紫外線探頭C的輸出數(shù)據(jù)連續(xù)下降，且紫外線探頭C的數(shù)據(jù)下降更為明顯，這是因?yàn)樽贤饩€探頭A并不依賴于水體UVT的變化，而紫外線探頭C的光程要長于紫外線探頭B，因此其受到水體UVT的影響更大。此外，三條曲線均呈現(xiàn)微弱的波浪式。對該在線監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行分析可發(fā)現(xiàn)，這是由于水溫控制系統(tǒng)在19. 5^20. 5° C之間波動(dòng)造成的。上述測試過中，該在線監(jiān)測系統(tǒng)和紫外-可見分光光度計(jì)對水體UVT的測試數(shù)據(jù)如圖3所示，由該圖可知，該在線監(jiān)測系統(tǒng)獲得的水體UVT數(shù)據(jù)和由紫外-可見分光光度計(jì)實(shí)測的UVT數(shù)據(jù)的符合性好，說明該在線監(jiān)測系統(tǒng)可以對處理水的UVT進(jìn)行準(zhǔn)確的在線監(jiān)測。實(shí)施例3、在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用將該在線監(jiān)測系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行30天，以測試其長期運(yùn)行的性能。實(shí)驗(yàn)過程中，將該紫外消毒器直接連接到自來水龍頭，以模擬實(shí)際飲用水消毒，出水直接排入下水管道。上述測試過程中，紫外燈輸出功率衰減系數(shù)、水體紫外透過率和石英套管污染系數(shù)的變化如圖4所示，由該圖可知，30天內(nèi)燈管輸出功率和水體UVT基本 穩(wěn)定，而套管污染程度逐漸增加。
權(quán)利要求
1.一種紫外消毒器在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于該監(jiān)測系統(tǒng)包括紫外線探頭A ; 所述紫外線探頭A設(shè)于紫外消毒器本體的石英套管和紫外燈之間的間隙內(nèi)；所述紫外線探頭A與設(shè)于所述紫外消毒器本體外的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述監(jiān)測系統(tǒng)還包括紫外線探頭B，所述紫外線探頭B與所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連接； 所述紫外線探頭B設(shè)于所述紫外消毒器本體內(nèi)，且位于所述石英套管的外部；所述紫外線探頭B與所述石英套管之間設(shè)有間距。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述監(jiān)測系統(tǒng)還包括紫外線探頭C，所述紫外線探頭C與所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連接； 所述紫外線探頭C設(shè)于所述紫外消毒器本體內(nèi)，且位于所述石英套管的外部；所述紫外線探頭C與所述石英套管之間設(shè)有間距，所述紫外線探頭C與所述紫外線探頭B與所述石英套管之間的間距不等。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述紫外線探頭A、紫外線探頭B和紫外線探頭C均為熒光微探頭。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種紫外消毒器在線監(jiān)測系統(tǒng)。該監(jiān)測系統(tǒng)包括紫外線探頭A；所述紫外線探頭A設(shè)于紫外消毒器本體的石英套管和紫外燈之間的間隙內(nèi)；所述紫外線探頭A與設(shè)于所述紫外消毒器本體外的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連接。所述監(jiān)測系統(tǒng)還包括紫外線探頭B，所述紫外線探頭B與所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連接；所述紫外線探頭B設(shè)于所述紫外消毒器本體內(nèi)，且與所述石英套管之間設(shè)有間距；所述監(jiān)測系統(tǒng)還包括紫外線探頭C，所述紫外線探頭C與所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連接。本發(fā)明提供的在線監(jiān)測系統(tǒng)通過在線監(jiān)測三個(gè)重要的運(yùn)行參數(shù)和其他常規(guī)參數(shù)(如流量、水溫等)，并結(jié)合驗(yàn)證的初始紫外劑量，可以獲得運(yùn)行中的紫外消毒器的實(shí)時(shí)劑量。本發(fā)明提供的在線監(jiān)測系統(tǒng)同樣可以對大型明渠流紫外消毒系統(tǒng)發(fā)生的任何故障進(jìn)行報(bào)警。
文檔編號G01J1/58GK102809426SQ201210259819
公開日2012年12月5日 申請日期2012年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月25日
發(fā)明者強(qiáng)志民, 李夢凱 申請人:中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心