[發(fā)明專利]在污水/循環(huán)水紫外消毒系統(tǒng)中混合部件的使用方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410364014.1
• 申請日: 2009-11-25
• 公開（公告）號: CN104549097A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發(fā)明（設計）人: K·伯奇爾
• 申請（專利權）人: 卡爾岡碳素公司
• 主分類號: B01J19/08
• 分類號: B01J19/08
• 代理公司: 北京泛誠知識產(chǎn)權代理有限公司 11298
• 代理人: 吳立;文琦

本申請是2009年11月25日遞交的申請?zhí)枮?00980147526.X、發(fā)明名稱為“在污水/循環(huán)水紫外消毒系統(tǒng)中混合部件的使用方法和裝置”的發(fā)明專利申請的分案申請。

對相關申請的交叉引用：本申請要求2008年11月16日遞交的美國臨時申請序列No.61/200,292的先前遞交日期在35U.S.C.§119(e)下的權益，其內(nèi)容通過引用被并入本申請。

技術領域

本發(fā)明總地涉及使用紫外(UV)光來控制生物體的系統(tǒng)，并且具體地涉及對在使用UV光進行流體消毒的系統(tǒng)中的流體的混合。

背景技術

污水處理廠在開放式通道(open?channel)中通常使用照射器機架(lamp?rack)在流動方向上水平導向。所述照射器發(fā)射使致病的微生物失活的紫外光(UV)，使水安全以排放至接收水的主體或用于水的再利用(灌溉、間接適于飲用的再利用、工業(yè)使用、用于不適于飲用使用的雜排水等)。所述機架將照射器保持在分布于通道的截面上的陣列中，使得向下流過該通道的水都不會太過遠離任何一個照射器。已知的開放式通道流體處理設備通過以下內(nèi)容被示出，例如，美國專利No.4,482,809和No.5,006,244，其公開內(nèi)容通過引用被并入本申請。

對水可以遠離照射器多遠而仍得到充分的消毒有實際的限制。圖1是示出隨著與照射器的距離的增加水中的UV輻照下降的曲線圖，其中UV的透射率為55％T和65％T。

典型的使用低壓汞弧照射器的UV系統(tǒng)具有在方形陣列中間隔約7.5cm(厘米)的照射器。具有直徑為2.5cm的石英管，這意味著與任一照射器的最大距離約為4cm。這為水提供了足夠的空間以流過照射器之間而沒有過度的水頭損失，并且接近到足以對所有區(qū)域達到充分的UV穿透，并且從而充分消毒。這些低壓系統(tǒng)具有總功耗低于100瓦并且UVC(殺菌UV)輸出低于50瓦的照射器。

照射器技術的更近期的改進已生產(chǎn)出具有更高輸出的低壓照射器。更高的照射器輸出意味著每個照射器可以消毒更多的水，并且從而水流必須與照射器的UVC輸出成比例地增加。然而由于跨照射器組(a?bank?of?lamps)的水頭損失限制(過高的水頭損失意味著該組的上游水位必須提高，并且一部分水將會溢出該照射器組的頂部而不會被充分地處理)，所述照射器間距必須被增加以適應更大的水流。例如，具有250瓦用電量以及約100瓦UVC輸出的照射器，必須被容納在具有10cm照射器間距的陣列中。用于水流動的附加區(qū)域限制速度，并且由此限定跨該照射器組的水頭損失。如圖2所示，這導致離所有照射器最遠點處的UV輻照降低。

離照射器最遠點處的該降低的輻照導致與該更大照射器間距相關的性能效率上的一些降低，尤其是在低UV透射率(55％T)時，但能夠使用較少的照射器的優(yōu)勢克服了所導致的用電量的增加。

甚至更高功率照射器(500瓦，具有200W的UVC輸出)的更近期的發(fā)展將潛在地導致所需的照射器的數(shù)目被減少到采用250W照射器的系統(tǒng)的一半。然而，這意味著每個照射器處的流動必須加倍，導致跨照射器組的水頭損失翻兩番(水頭損失與速度的平方成比例)，除非照射器的間距增加更多。然而，增加間距超過10cm導致處理效率進一步降低，否定了較少高功率照射器的潛在優(yōu)勢。

克服這一點的一種方式是封閉照射器組的頂部，使得水無法溢出該照射器組的頂部并被迫以較高的速度流動，并且造成通過具有較小的4英寸或更低的照射器間距的照射器的壓力損失。這已被成功地用在使用高得多的供電的中等壓力(MP)照射器(2500瓦/照射器，370瓦UVC)的場合(美國專利No.5,590,390，其公開內(nèi)容通過引用被并入本申請)，并且被用在采用具有甚至更大間距的三角形或三角翼(delta?wing)混合部件以及5000瓦照射器(750瓦UVC)的系統(tǒng)中(美國專利No.6,015,229，其公開內(nèi)容通過引用被并入本申請)。即使美國專利No.6,015,229中所公開的系統(tǒng)具有封閉的頂部，照射器間距仍必須被增加以降低整體速度和水頭損失。在美國專利No.6,015,229中所公開的系統(tǒng)中，該5000瓦MP照射器是相對短的(60cm長)。在美國專利No.6,015,229中所公開的系統(tǒng)的一個缺點是，如果使用較長的照射器，由該三角翼生成的渦旋(vortice)消失，并且有效性降低。因此，在美國專利No.6,015,229中所公開的系統(tǒng)最好與相對短的MP照射器(為60cm長，相對于LP照射器的典型的1.8m(米)長)一起使用。