使用紫外线净化流体的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及在一个自动泵驱动结构中使用脉冲调制的紫外（ＵＶ）光（５２）净化流体（Ｆ）、尤其是水及废水的方法及装置（２０），它可分开地及实时地调节用于水流及ＵＶ功率（平均及峰值强度）的每个ＵＶ反应器组件以适应宽范围的流体状态，由此达到操作人员所希望的水排放质量。处理的控制的设计是根据基于ＵＶ传输率的反馈控制环及每个反应器组件真正主动及独立的调节，它与现有技术的相对被动及依赖的调节相反。为了使水源状态与产生出期望的水排放质量所需的ＵＶ剂量相匹配，通过平均／峰值功率及可变泵速率的实际最佳组合实时地获得该剂量，该方法及装置体现了实现自动、高效废水净化的一个新途径。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术涉及净化流体的方法及装置。更具体地，本专利技术涉及使用可变脉冲调制的紫外线净化流体、尤其是废水的方法及装置。在本世纪，廉价的、可使用的水的可获取程度已大大下降，水资源的紧张预期将随着人口的增长及污染的加剧而急剧地增加。整个世界，工业界及政府正与日俱增地面临着挑战及将付出代价，以提供现代废水处理设施来满足公共的需要及制定提供清洁环境所需的严格法规。在全球，对经济、环境有利的工业废水处理的需求正在快速地达到一个临界点。废水(包括工业及市政民用废水)经常包含污物，如微生物及有毒的有机化合物，它们在水的后继使用上被证明是有毒的。频繁地在废水中发现的微生物的例子包括细菌，孢子，酵母或霉菌，藻类等，也包括病毒或噬菌体。在废水中发现的有毒有机化合物包括如致癌芳香族化合物及多数卤族化合物，尤其是氯化合物，如氯化酚等。已经有许多用于废水消毒的公知技术，包括使用化学或物理药剂，机械装置及紫外线。其中传统的消毒方法是使用氯气形式的化学剂。虽然在美国很多年以来使用氯气消毒可大大地减少起源于水的疾病的发病率，但对氯气安全及对环境影响关注的增长促使废水处理事业单位对其它的消毒方法作出估价。至今，最可行的能替代氯气消毒的方式是紫外线(UV)消毒。在紫外线的作用下通过光致离解可使有机毒素中的化学键破裂。具体的物质将具有与其经受光致离解的紫外线的能量及波长的确定相关的光致离解特性曲线。为了有效的光致离解，必需使紫外线具有落在有关物质的光致离解特性曲线以内的特定能量。对于微生物，当紫外线接触到微生物的脱氧核糖酸(DNA)分子时就发生了消毒，该脱氧核糖酸包含细胞复制所需的遗传学信息。该紫外光引起双键形成在DNA结构的相邻子族之间，以阻止DNA分子的正常复制及由此使微生物失活。也已公知了脉冲调制的紫外线闪光灯可产生大功率的输出，它对于各种光致离解应用是有效的，这些应用包括流体的消毒及净化。使用紫外线消灭微生物和/或对废水中的有机化合物产生光致离解作用已经公开在很多文献中，例如美国专利(号)4,661,264及4,816,145(均属于Goudy，Jr.)；5,144,146(属于Wekhof)；4,400,270及4,336,223(均属于Hilman)；5,368,826(Weltz等)；4,464,336(Hiramonto)；5,230,792(Sauska等)；5,547,590(Szabo)；5,900,211(Dunn等)；1,670,217(Scheidt)；2,338,388(Whitman)；4,769,131(Noll等)；5,504,335(Maaschalkerweerd)；4,296,066及4,317,041(均属于Schenck)；5,768,853(Bushnell等)；5,597,482(Melyon)；5,322,569(Titus等)；5,536,395(Kuennen等)；5,915,161(Adams)；5,208,46l(Tipton)；5,364,645(Lagunas-Solar等)；5,925,885(Clark等)；5,503,800(Free)；3,485,576(McRae等)；5,814,680(Wood)；3,637,342(Veloz)；3,924,139；4,103,167及4,767,932(均属于Ellner)；4,204,956(Flatow)；4,471,225(Hilman)；4,621,195(Larrson)；4,676,896(Norton)；4,909,573(Wiesman)；5,626,768(Ressler等)；5,660,719(Kurtz等)；5,725,757(Binot)；5,738,780(Markham)；4,757,205(Latel等)；5,290,439(Buchwald)；5,925,240(Wilkins等)；4,880,512(Comelius等)；4,246,101(Selby,III)；5,151,252(Mass)；4,274,970(Beitzel)；4,230,571(Dadd)；4,304,996(Blades)；及5,480,562(Lemelson)。及参见Legan，R.W.，Ultraviolet Light Takes on CPI Role，Chemical Engineering，第95-100页(1982年1月22日)。另外相关的文章为Hanzon，B.D.及Vigilia，Rudy，Just theFactsUV Disinfection，Water Environment & TechnologyMagazine(1999年11月)，它被结合在这里作为参考。在许多商业应用中，极其需要对一个目标提供紫外线，其方式是同时地产生极佳的处理功效，经济效益，及在所有时间对有所有需要的流体速率这样处理的能力。过高的UV剂量可成为不可接受的经济负担，而不足的UV剂量将是危险的。一种理想的基于UV的水消毒系统具有许多优越的特性。例如，理想的基于UV的水消毒系统可在任何时间而非在有些时候或多数时间(实时地)精确地施加所需UV剂量，而不管流体的UV传输率等级或流体压力或流速的变化。此外，理想的基于UV的水消毒系统还可确认工作参数的完整性。例如，该系统对于UV灯的基本输出等级及流体的UV传输率提供有效、实时的控制反馈。该系统还可对于UV光功率输出及流体流速的调节提供动态的、宽范围的及实时的响应，来响应这种反馈。一个理想的UV消毒系统还具有对用于该系统中的一个或多个UV反应器区域中的任何性能下降的自动补偿的自适应性，以使得该系统对这种性能降级可提供有效、实时的响应并保证处理的完整性，例如不让非确认的流体通过。已经开发出各种UV消毒系统，以力图对剂量参数提供改进的控制。这些系统例如公开在美国专利(号)4,317,041；4,336,223；5,144,146；5,208,461；5,364,645；5,547,590；及5,925,885中。但是，这些传统的系统一般不具有以上结合理想UV消毒系统讨论的所有需要的特性。这些系统的缺点可被分成以下将讨论的一个或多个部分。例如，传统的UV消毒系统的一个缺点是使用连续波的灯。大多数连续波的灯需要在工作前的加热时间。此外，大多数连续波的灯受到频繁“开-关”循环、外壳过分脏污的不良影响，而不能在整个功率输出范围上有效地工作。传统的UV消毒系统的另一个缺点是，使用布置成大机组并构成单个反应器的多个UV灯。由于构成单个反应器的多个UV灯的这种布置，各个灯中UV强度的宽广且随机的变化将会显著地改变由该反应器中各部分输出的剂量。更重要地，每个灯基本输出性能的精确监测是不实际的，因为这将使每个灯需要一个单独的检测器。因此，这种反应器的UV输出(及由此其性能)仅可通过分立的测量点来估值，这些测量点除了该反应器的一小部分外未必能代表其它部分。各个灯的性能是未知的。传统的UV消毒系统的另一个缺点是，使用了被动流量控制装置(例如溢流口，闸门，阀等)及重力流。其结果是这些系统的实际工作范围限制了其中使用的反应器的可得到的流量范围。液压头损耗很快支配了设计方程，由此限本文档来自技高网...

【技术保护点】
含有对紫外线（ＵＶ）敏感的微生物和／或有机化合物的流体的净化方法，包括以下步骤：（１）提供一个装置，包括：（Ａ）单个ＵＶ反应器组件或多个ＵＶ反应器组件，每个ＵＶ反应器组件包括：（ａ）流体流入导管；（ｂ）设置在流体流入导管中的 可变速泵，该泵能以由泵速度控制信号强度的速度转动；（ｃ）设置在流体流入导管中可变速泵下游的ＵＶ反应器，该ＵＶ反应器具有一个内室，该内室包括：（ｉ）设置在流体流入导管下游的及与它连通的反应器流体通道，该反应器流体通道具有一个入口及一个 出口；（ｉｉ）设置在反应器流体通道中的ＵＶ闪光灯，它能够发射一个或多个具有波长在ＵＶ－Ｃ范围中的紫外光脉冲，其中该闪光灯以由灯输出控制信号确定的ＵＶ强度及脉冲重复率发射一个或多个脉冲；及（ｉｉｉ）设置在反应器流体通道中一个位置上的Ｕ Ｖ传输率检测器，以检测通过所述位置附近流体子流一部分的ＵＶ传输率，该检测器能发生指示测量的ＵＶ传输率的输出信号；及（Ｂ）全系统控制组件，设置成独立地与ＵＶ反应器组件电通信，该控制组件能够产生所述泵速度控制信号及灯输出控制信号及接收ＵＶ传 输率输出信号，该控制组件被编程，以响应ＵＶ传输率信号产生附加的泵速度控制信号及灯输出控制信号；其中控制组件被预编程，以将第一泵速度控制信号发送给每个ＵＶ反应器组件中的泵及使泵在一个速度上转动，该速度足够提供通过流体流入导管及反应器流体通 道的预定第一流速；及其中控制组件被预编程，以使得流体子流流过反应器流体通道，该控制组件将第一泵输出控制信号发送给每个ＵＶ反应器组件中的ＵＶ闪光灯，以使该闪光灯以预定第一每脉冲能量发射一个或多个紫外光脉冲，该一个或多个紫外光脉冲具有的波长 在ＵＶ－Ｃ的范围中；（２）引导流体子流通过流体流入导管，该子流将以预定第一流速通过流体流入导管，及（３）引导流体子流通过反应器流体通道从其入口流到其出口，以使得子流通过ＵＶ闪光灯的附近及ＵＶ传输率检测器的附近，子流以预定第一流速通过 该通道；其中当子流通过流体通道时一部分子流曝露在ＵＶ闪光灯发射的一个或多个紫外光脉冲中，该紫外光脉冲是ＵＶ闪光灯响应于由控制组件产生的第一灯输出控制信号产生的；ＵＶ传输率检测器测量通过检测器附近的一部分子流的ＵＶ传输率及将ＵＶ传输率输出信号传送到控制组件以指示测量的ＵＶ传输率，其中控制组件被预编程，以分析所述ＵＶ传输率信号及确定接收一个或多个紫外光脉冲的一部分子流...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特M朗蒂斯，
申请(专利权)人：光流技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]