[发明专利]一种二次供水紫外消毒设备内紫外灯的排列方法

说明书

本发明公开了一种二次供水紫外消毒设备内紫外灯的排列方法，包括：一、在自来水中检测距离紫外灯灯管中心点不同距离处的紫外线强度；二、计算自来水在距离紫外灯灯管中心点不同距离处接收到安全紫外线有效剂量所需要的照射时间；三、计算对应消毒容器横截面积的理论最小值；四、确定紫外灯在消毒容器中的排列方案和数量；五、先确定最佳排列方案，再确定消毒容器的横截面尺寸。本发明通过定量计算的方法来确定在满足最大用水流量的要求下紫外灯在消毒容器中的最优排列方案，并以此确定消毒容器的横截面大小，最大限度地降低了紫外线消毒设备不能有效发挥消毒杀菌作用的风险，为饮用水安全提供了有效的保障。

技术领域

本发明涉及城市供水管网系统二次供水消毒领域，尤其涉及一种二次供水紫外消毒设备内紫外灯的排列方法。

背景技术

早在1878年人类就发现了太阳光中的紫外线具有杀菌消毒作用。紫外线杀菌消毒原理是适当波长的紫外线能够破坏微生物机体细胞中的DNA或RNA的分子结构，造成生长性细胞和再生性细胞死亡，达到杀菌消毒的效果。紫外线按波长范围分为四个不同的波段：UVA(400～315nm)、UVB(315～280nm)、UVC(280～200nm)和真空紫外线(200～100nm)。UVA和UVB由于处于微生物吸收峰范围之外，杀菌速度非常慢，因此在实际应用中该部分紫外线归属于无效紫外部分。真空紫外光穿透能力极弱，无法用于杀菌消毒。UVC处于微生物吸收峰范围之内，可用于杀灭微生物，其中杀菌作用最强的波段是250-270nm，而253.7nm波长的紫外线是UVC中杀菌作用最强的波长。

紫外线杀菌灯(以下简称紫外灯)是各种紫外线消毒设备的核心部件，分为低压低强度紫外灯、低压高强度紫外灯和中压高强度紫外灯三种，三种紫外灯的特点如下。1)低压低强度紫外灯：该型紫外灯产生254nm的单频紫外线，光电转换率为35％～45％，灯管内压力为0.13Pa～1.33Pa，运行温度为40℃，单根灯管输出紫外线功率最高可达65W，适用于空气消毒以及低流量水处理系统的消毒应用，特别适合无专业人员看守的场所使用。2)低压高强度紫外灯：该型紫外灯和低压低强度紫外灯相似，产生254nm的单频紫外线，光电转换率为35％～45％，灯管内压力为0.13Pa～1.33Pa；该型紫外灯和低压低强度紫外灯的不同之处在于用汞合金代替了汞，在相似的能量效率下汞合金灯比普通低压汞灯产生的电流强度及辐射能要高，因此低压高强度紫外灯的UVC输出能力比低压低强度紫外灯要高，单根灯管输出紫外线功率最高可达150W；低压高强度紫外灯的运行温度约为110℃，用于水中浸没式安装使用时比低压低强度紫外灯更容易结垢，需要及时清洗，适用于中小型水处理厂的应用。3)中压高强度紫外灯：发射多波长电磁波(200-600nm)，只有大约27％～44％的紫外能量在UVC的范围之内，仅有7％的输出在254nm附近，光电转换率为10％～15％，是低压灯的三分之一，其能耗是低压灯的3-3.5倍；运行温度为600～800℃，压力为0.013MPa～1.33MPa，在未开启时灯内的汞为液态，保管及使用需要非常谨慎，否则有泄漏的风险；另外，由于中压灯管运行温度高，极易引起灯管结垢，会大幅降低灯管的有效紫外线强度，且容易造成灯管和石英套管损坏，需要专门设计的除垢装置才能正常运行，不适合二次供水水箱这种无专业人员看守的地方使用；但是中压高强度紫外灯单根灯管输出功率高，可高达1500W，因此可以大大减少使用灯管的数量，且占地面积也相应减小，适用于大型污水处理厂、暴雨溢流以及空间利用率要求很高的场合。