专利名称：一种紫外消毒器在线监测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种紫外消毒器在线监测系统，属于环保水处理技术领域。
背景技术：
紫外光具有广谱消毒、杀菌效率高、占地小、无副产物等优点，已被广泛应用于饮用水、二次供水、生活污水、船舶压舱水等的消毒中。紫外消毒器的处理效果依赖于紫外实际(有效)辐射剂量，因此确保紫外消毒器内光辐射剂量至关重要。一般紫外消毒器在出厂时需要进行生物验证，以保证其紫外剂量达到规定要求。例如，我国《城市给排水紫外线消 毒设备国家标准》(GB/T19857-2005)规定，饮用水紫外线辐射剂量应达到40mJ/cm2，生活污水紫外线辐射剂量应达到15mJ/cm2。然而，随着紫外消毒器的长期运行，其输出的紫外剂量会受到多种因素的制约，具体包括(I)紫外灯管的输出功率会随运行时间的延长而衰减；(2)套管污染会大幅降低其对紫外线的透过率；(3)水体紫外透过率(UVT)的实时变化会影响紫外辐射剂量；(4)紫外灯管、镇流器等的质量问题会导致其长期运行的不稳定性；(5)环境条件(如温度、湿度等)的变化会影响紫外灯管与镇流器的运行状况。因此，有必要对紫外消毒器辐射剂量进行长期在线监測。由石英套管结垢造成的紫外辐射剂量大幅下降将严重影响紫外消毒器的处理效果。常规的紫外传感器不能判定石英套管的结垢程度，这是由于紫外灯管输出功率衰减、水体UVT变化、套管结垢等均会影响其读数，因此无法根据监测数据来识别具体影响因素。目前，还没有一种有效的方法来在线监测套管结垢程度。水的UVT也是紫外消毒器运行控制的ー个重要參数。一般用光谱仪来測定水的UVT，但光谱仪体积大、结构复杂、价格高，难以实际应用于紫外消毒器中水体UVT的在线监測。因此，需要开发ー种更为精确的紫外剂量在线监测系统，以实现紫外消毒器的长期闻效稳定运行。
发明内容
本发明的目的是提供ー种紫外消毒器在线监测系统，该系统可在线检测紫外消毒器内部紫外灯管输出功率衰减系数、石英套管污染系数和水体UVT等，基于这三个參数并结合常规运行数据(如流量、水温等)，可实时评估紫外辐射剂量。本发明所提供的ー种紫外消毒器在线监测系统，包括紫外线探头A ；所述紫外线探头A设于紫外消毒器本体的石英套管和紫外灯之间的间隙内；所述紫外线探头A与设于所述紫外消毒器本体外的数据采集系统相连接。上述的在线监测系统中，所述紫外线探头A用来监测所述紫外灯的输出功率的变化，可避免所述石英套管污染和水体UVT变化对该參数的影响。上述的在线监测系统中，所述监测系统还包括紫外线探头B，所述紫外线探头B与所述数据采集系统相连接；所述紫外线探头B设于所述紫外消毒器本体内，位于所述石英套管的外部；所述紫外线探头B与所述石英套管之间设有间距；由于所述紫外线探头A和紫外线探头B分别设置在所述石英套管的内部和外部，根据在线监测紫外线透过所述石英套管后的強度衰减来判断石英套管的结垢程度。上述的在线监测系统中，所述监测系统还包括紫外线探头C，所述紫外线探头C与所述数据采集系统相连接；
所述紫外线探头C设于所述紫外消毒器本体内，位于所述石英套管的外部；所述紫外线探头C与所述石英套管之间设有间距，所述紫外线探头C和所述紫外线探头B与所 述石英套管之间的间距不等；所述紫外线探头B和紫外线探头C可用来測定紫外消毒器内部两点的紫外辐射强度，其中ー个作为參比信号，另ー个作为测试信号，通过两个紫外传感器读数的变化可以反应水体UVT的变化。因此，在用紫外-可见分光光度计对监测系统测试的水体UVT进行校准后，可用两个紫外探头来在线监测UVT。上述的在线监测系统中，所述紫外线探头A、紫外线探头B和紫外线探头C均可为突光微探头。本发明提供的在线监测系统通过在线监测三个重要的运行參数和其他常规參数(如流量、水温等)，并结合验证的初始紫外剂量，可以获得运行中的紫外消毒器的实时剂量。此外，利用这三个參数和在线剂量，维护人员可以快速判定紫外辐射剂量降低的主要原因(如灯管输出功率衰减、石英套管污染、或水体UVT下降等)，并及时采取针对性的解决方法。此外，大型明渠流紫外消毒系统通常由许多紫外灯管模块组成。通过在线监测的紫外辐射剂量，操作人员可以根据不同的流量和水质情况，快速调节开启的模块数量和流态方式，以达到安全消毒和节能降耗的双重目的。本发明提供的在线监测系统同样可以对大型明渠流紫外消毒系统发生的任何故障进行报警。
图I为本发明提供的在线监测系统的结构示意图，图中各标记如下1紫外线探头A、2紫外线探头B、3紫外线探头C、4紫外消毒器管壁、5紫外灯、6石英套管、7数据采集系统。图2为实施例I中紫外线探头A、紫外线探头B和紫外线探头C输出的相对紫外线
强度变化。图3为实施例I中在线监测系统和紫外-可见分光光度计对水体UVT的测试数据比较。图4为实施例2中紫外灯输出功率衰减系数、水体紫外透过率和石英套管污染系数的变化曲线。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。实施例I、紫外消毒器在线监测系统如图I所示，本发明提供的紫外消毒器在线监测系统包括紫外线探头Al、紫外线探头B2和紫外线探头C3，紫外线探头Al、紫外线探头B2和紫外线探头C3均为荧光微探头；其中，紫外线探头Al设于紫外消毒器的石英套管6和紫外灯5之间的间隙内，其与设于该紫外消毒器外的数据采集系统7相连接，用来监测紫外灯5输出功率的变化，并可避免石英套管6污染和水体UVT变化对该测定的參数的影响，该紫外灯的标注功率为39W，直径为15mm,美国Lights ource公司制造；紫外线探头B2设于该紫外消毒器内，如图I所示,设于紫外消毒器管壁4内，且位于石英套管6的外部，其与石英套管6之间设有间距，其也与设于该紫外消毒器外的数据采集系统7相连接，由于紫外线探头Al和紫外线探头B2分别设置在石英套管6的内部和外部，根据在线监测紫外线透过该石英套管6后的強度衰减来判断石英套管6的结垢程度；紫外线探头C3设于该紫外消毒器内，且位于石英套管6的外部， 如图I所示，设于紫外消毒器管壁4内，其与石英套管6之间设有间距，且紫外线探头B2和紫外线探头C3与石英套管6之间的间距不相等，紫外线探头C3也与数据采集系统7相连接；紫外线探头B2和紫外线探头C3的配合可用来測定紫外消毒器内部两点的紫外辐射强度，其中ー个作为參比信号，另ー个作为测试信号，通过两个紫外传感器读数的变化可以反应水体UVT的变化。实施例2、在线监测系统的应用将上述安装本发明的在线监测系统的紫外消毒器连接到ー个可温控的循环水系统上，用于调节水体UVT的邻苯ニ甲酸氢钾溶液被连续注入到系统循环水中，持续测试90分钟。在不同的测试时间取样，并用紫外-可见分光光度计进行水体UVT测试，用来验证该在线监测系统对UVT测试的准确度。水温控制为20±0. 5° C，以保证测试期间紫外灯管输出功率基本保持不变。上述测试过程中，紫外线探头A、紫外线探头B和紫外线探头C输出的相对紫外线強度如图2所示，由该图可知，紫外线探头A的输出数据基本稳定，而紫外线探头B和紫外线探头C的输出数据连续下降，且紫外线探头C的数据下降更为明显，这是因为紫外线探头A并不依赖于水体UVT的变化，而紫外线探头C的光程要长于紫外线探头B，因此其受到水体UVT的影响更大。此外，三条曲线均呈现微弱的波浪式。对该在线监测系统进行分析可发现，这是由于水温控制系统在19. 5^20. 5° C之间波动造成的。上述测试过中，该在线监测系统和紫外-可见分光光度计对水体UVT的测试数据如图3所示，由该图可知，该在线监测系统获得的水体UVT数据和由紫外-可见分光光度计实测的UVT数据的符合性好，说明该在线监测系统可以对处理水的UVT进行准确的在线监測。实施例3、在线监测系统的应用将该在线监测系统连续运行30天，以测试其长期运行的性能。实验过程中，将该紫外消毒器直接连接到自来水龙头，以模拟实际饮用水消毒，出水直接排入下水管道。上述测试过程中，紫外灯输出功率衰减系数、水体紫外透过率和石英套管污染系数的变化如图4所示，由该图可知，30天内灯管输出功率和水体UVT基本 稳定，而套管污染程度逐渐增加。
权利要求
1.一种紫外消毒器在线监测系统，其特征在于该监测系统包括紫外线探头A ; 所述紫外线探头A设于紫外消毒器本体的石英套管和紫外灯之间的间隙内；所述紫外线探头A与设于所述紫外消毒器本体外的数据采集系统相连接。
2.根据权利要求I所述的在线监测系统，其特征在于所述监测系统还包括紫外线探头B，所述紫外线探头B与所述数据采集系统相连接； 所述紫外线探头B设于所述紫外消毒器本体内，且位于所述石英套管的外部；所述紫外线探头B与所述石英套管之间设有间距。
3.根据权利要求2所述的在线监测系统，其特征在于所述监测系统还包括紫外线探头C，所述紫外线探头C与所述数据采集系统相连接； 所述紫外线探头C设于所述紫外消毒器本体内，且位于所述石英套管的外部；所述紫外线探头C与所述石英套管之间设有间距，所述紫外线探头C与所述紫外线探头B与所述石英套管之间的间距不等。
4.根据权利要求3所述的在线监测系统，其特征在于所述紫外线探头A、紫外线探头B和紫外线探头C均为荧光微探头。
全文摘要
本发明公开了一种紫外消毒器在线监测系统。该监测系统包括紫外线探头A；所述紫外线探头A设于紫外消毒器本体的石英套管和紫外灯之间的间隙内；所述紫外线探头A与设于所述紫外消毒器本体外的数据采集系统相连接。所述监测系统还包括紫外线探头B，所述紫外线探头B与所述数据采集系统相连接；所述紫外线探头B设于所述紫外消毒器本体内，且与所述石英套管之间设有间距；所述监测系统还包括紫外线探头C，所述紫外线探头C与所述数据采集系统相连接。本发明提供的在线监测系统通过在线监测三个重要的运行参数和其他常规参数(如流量、水温等)，并结合验证的初始紫外剂量，可以获得运行中的紫外消毒器的实时剂量。本发明提供的在线监测系统同样可以对大型明渠流紫外消毒系统发生的任何故障进行报警。
文档编号G01J1/58GK102809426SQ201210259819
公开日2012年12月5日 申请日期2012年7月25日 优先权日2012年7月25日
发明者强志民, 李梦凯 申请人:中国科学院生态环境研究中心