СЕКЦИЯ УФ-ИЗЛУЧЕНИЯ И СИСТЕМА ДЛЯ ОБРАБОТКИ ВОДЫ УФ-ИЗЛУЧЕНИЕМ НА ЕЕ ОСНОВЕ
UV RADIATION SECTION AND UV WATER TREATMENT SYSTEM BASED ON SAID SECTION

Изобретение относится к области водоочистки, в частности к обеззараживанию сточных и поверхностных вод ультрафиолетовым (УФ) излучением в безнапорных канальных системах.
Технологический процесс обеззараживания воды в каналах требует создания сложной и многокомпонентной системы, включающей канал с протекающим в нем потоком обрабатываемой жидкости, непосредственно УФ-оборудование для ее обеззараживания, средства формирования потока обрабатываемой жидкости, узлы энергоснабжения и контроля, а также площадки сервисного обслуживания.
Основным компонентом в безнапорных системах обеззараживания воды являются размещенные в канале группы УФ-ламп в прозрачных для УФ-излучения чехлах, установленные в определенном порядке в потоке воды и образующие зону обработки, проходя через которую поток жидкости попадает под воздействие бактерицидного УФ-излучения и обеззараживается. Отдельные группы ламп в чехлах, верхние и нижние концы которых закреплены в специальных основаниях таким образом, что зона излучения лампы находится между ними, образуют ламповые модули. Размер зоны излучения УФ-лампы определяется длиной дуги лампы. Модули устанавливаются по всей длине канала и являются образующим элементом известных канальных систем.
В современных канальных системах также применяются средства для предотвращения прохождения части потока вне зоны УФ-облучения. В этом случае значительное количество воды может не получить требуемой дозы УФ-излучения и останется необеззараженным, что является недопустимым по санитарно-эпидемиологическим нормам.
Другими обязательными компонентами канальной системы являются блоки пускорегулирующих аппаратов (ПРА), при помощи которых осуществляется питание УФ-ламп, силовые электрические шкафы для подвода и распределения энергии, а также датчики УФ-интенсивности излучения, служащие для контроля основных параметров процесса обеззараживания и приспособления для очистки ламповых чехлов.
Для монтажа, замены ламп и других работ рядом с установленными модулями необходимо создавать площадки сервисного обслуживания.
Таким образом, для обеспечения процесса эффективного обеззараживания воды на территории станции обработки воды УФ-излучением требуется не только разместить множество связанных между собой функциональных узлов, но и обеспечить удобство их эксплуатации и сервисного обслуживания. Расположение этих элементов в значительной мере зависит от конфигурации системы (числа каналов, количества УФ-модулей) и доступного для их размещения места.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание системы для обеззараживания воды в канале с рациональной организацией и оптимальным расположением функциональных узлов.
Технический результат, получаемый при решении указанной задачи, заключается в рациональной организации системы за счет обеспечения возможности произвольного размещения основных функциональных узлов, упрощении и удобстве их монтажа, эксплуатации и сервисного обслуживания при обеспечении санитарно-эпидемиологической безопасности процесса обеззараживания.
Известна система для обеззараживания воды в канале при помощи УФ излучения, включающая канал, в котором протекает поток обрабатываемой жидкости, и расположенные в нем группы УФ-ламп, собранных в модули. Модуль представляет собой корпус, состоящий из боковых стенок, а также верхнего и нижнего основания, между которыми вертикально установлены УФ-лампы в чехлах, причем зона УФ-излучения лампы расположена между основаниями. В качестве средства для направления потока в зону УФ-облучения, создаваемую лампами, используются фигурные элементы, размещенные между основаниями на стенках корпуса. В указанной системе модули устанавливаются в канале в заданном порядке, что ограничивает выбор места для размещения узлов питания и контроля, а также для создания сервисных площадок, причем ширина конструкции модуля должна жестко подгоняться под размеры канала. Хотя использование отклоняющих поток элементов позволяет снизить скорость потока и способствует его более равномерному облучению, однако не может обеспечить получение требуемой дозы всем объемом воды, особенно при подъеме уровня воды в канале выше зоны излучения ламп, когда часть потока проходит вне зоны УФ-облучения (Патент США №5952663, C02F 1/32).
Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению является система для обеззараживания воды в канале, содержащая канал, в котором протекает поток обрабатываемой жидкости, и зону облучения, созданную установленными вертикально поперек потока группами бактерицидных УФ-ламп. Группы ламп скомпонованы в модули, которые состоят из верхнего и нижнего основания, между которыми вертикально в определенном порядке установлены УФ-лампы в чехлах. При этом верхняя граница зоны УФ-излучения расположена выше максимально возможного уровня потока в канале. Система содержит также установленные в канале отдельные перегородки, предназначенные для направления потока в зону УФ-излучения и избежания образования необеззараженной воды при повышении уровня воды в канале. Высота перегородки выбрана таким образом, чтобы ее нижний край был расположен ниже максимально возможного уровня потока в канале и совпадал с границей зоны УФ-излучения ламп. Перегородки могут перекрывать ширину канала. Для эффективного процесса обеззараживания требуется установка перегородок между смежными группами ламп (WO 2008/019490, C02F 1/32, 21.02.08).
Наличие указанных перегородок позволяет обеспечить прохождение всего потока воды через зону облучения даже при максимальном уровне воды в канале. Однако с точки зрения организации системы в целом строго определенный порядок размещения оборудования не является рациональным, так как в известном техническом решении требуется чередовать модули и перегородки равномерно вдоль канала, что не всегда дает возможность размещения площадки сервисного обслуживания между модулями в удобном месте.
Сущность изобретения состоит в том, что система для обработки воды УФ-излучением, включающая открытый канал, содержащий поток обрабатываемой воды, в котором поперек направления потока вертикально установлены одна или несколько групп УФ-ламп, заключенных в прозрачные для УФ-излучения чехлы, а также перекрывающие канал по ширине перегородки, высота которых выбирается таким образом, что нижний край перегородки расположен ниже максимально возможного уровня воды в канале и совпадает с границей зоны излучения ламп.
Согласно изобретению в канале дополнительно в произвольном порядке установлены опоры, на которых смонтированы группы УФ-ламп и перегородки, образующие в совокупности с опорами секции УФ-излучения.
Сущность изобретения состоит в также в том, что секция УФ-излучения, включающая сгруппированные в модуль УФ-лампы, заключенные в прозрачные для УФ-излучения чехлы и вертикально установленные между нижним и верхним основаниями модуля в заданном порядке, содержит опоры и перекрывающие канал по ширине перегородки, причем модуль закреплен на опорах в подвешенном состоянии, а перегородки установлены на опорах перпендикулярно направлению потока до и после группы УФ-ламп.
При этом секция УФ-излучения снабжена фиксаторами положения модуля. Секция может содержать несколько модулей, число которых определяется шириной канала.
В секции УФ-излучения внутри группы УФ-ламп может быть установлено приспособление для очистки ламповых чехлов и датчик интенсивности УФ-излучения.
Применение секции УФ-излучения в качестве основного элемента для построения системы обеззараживания воды в канале позволяет расположить оборудование в произвольном порядке и решает задачу рациональной организации системы в целом. Например, произвольно изменяя расстояние между секциями вдоль канала, можно разместить сервисные площадки в местах наиболее удобного доступа к оборудованию. При этом эффективность процесса обеззараживания и его надежность с точки зрения санитарно-эпидемиологической безопасности полностью обеспечивается за счет использования перегородок заданного размера, оттесняющих поток в зону воздействия УФ-излучения ламп.
Конструкция секции имеет также следующие преимущества:
- закрепление модуля на опорах в подвешенном состоянии позволяет исключить вероятность его перекоса в канале;
- наличие на опоре фиксаторов положения модуля позволяет точно задать его положение и выдержать требуемые расстояние между стенками канала и лампами в модуле, а также сохранить порядок размещения ламп за счет фиксации интервала между смежными лампами соседних модулей, установленных в секции;
- выбор размеров перегородки обеспечивает надежность процесса за счет исключения прохождения необеззараженной воды мимо зоны излучения ламп даже при максимальном уровне воды в канале;
- наличие у модуля специальных монтажных креплений позволяет легко устанавливать и снимать модуль с опоры при помощи подъемного механизма;
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показана предложенная система для обеззараживания воды в канале УФ, сформированная на основе секций; на фиг.2 - опора, на фиг.3 - ламповый модуль, на фиг.4 - секция УФ-излучения для формирования канальной системы, а на фиг.5 - бактерицидная лампа и граница зоны УФ излучения лампы.
Система УФ-обеззараживания воды в канале содержит канал 1, в котором протекает поток 2 обрабатываемой жидкости, секции 3 УФ-излучения, расположенные в произвольном порядке, электрические шкафы 4 с установленными внутри блоками ПРА, служащие для подвода питания к секциям, сервисные площадки 5 обслуживания оборудования и опоры 6, предназначенные для сборки секций. Секции установлены по всей длине канала в произвольном порядке, благодаря чему сервисная площадка размещена непосредственно рядом с ними, что значительно облегчает их обслуживание.
Опора 6, представленная на фиг.2, являющаяся основным элементом секции, состоит из вертикальных боковых стоек 7, соединенных между собой горизонтальными перекладинами 8, 9. На верхней перекладине имеются фиксаторы 10 положения модуля. Ламповый модуль 11, представленный на фиг.3, состоит из нижнего и верхнего оснований 12, 13 между которым в заданном порядке установлены УФ-лампы 14 в чехлах 15. В основаниях выполнены монтажные отверстия 16, предназначенные для установки модуля на фиксаторы. К модулю подведены электрические кабели 17, через которые подается питание для УФ-ламп и других элементов модуля, например, к приспособлению 18 для очистки чехлов ламп и датчику 19 УФ-излучения. Верхнее основание модуля имеет узлы 20 для его монтажа в секцию при помощи подъемных механизмов.
Из секций УФ-излучения формируется канальная система обработки воды УФ-излучением. Секция, представленная на фиг.4, состоит из двух модулей, установленных поперек канала. Секция включает в себя опоры 6, стоящие друг за другом по направлению потока, ламповые модули 11 и защитные перегородки 21. Модуль 11 смонтирован на опорах 6 таким образом, что его верхнее основание 13 опирается на перекладины 8 двух опор, благодаря чему конструкция модуля находится в подвешенном состоянии, так что между нижним основанием 12 модуля и дном канала 1 имеется зазор. Фиксаторы 10 положения модуля устанавливаются в монтажные отверстия 16. Перегородки 21 установлены непосредственно на опорах 6 перпендикулярно направлению потока до и после группы УФ-ламп 13. Ширина одной перегородки 21 (или суммарная ширина нескольких перегородок, в случае, когда в канале установлены сборка из нескольких модулей), должна быть равна ширине канала и перекрывать его. Высота перегородки выбирается такой величины, чтобы нижний край 22 перегородки находился ниже максимально возможного уровня воды в канале, а также располагался не выше верхней границы зоны излучения УФ-лампы.
На фиг.5 показана УФ-лампа 14, заключенная в чехол 15, границы 23 зоны излучения которой определяются длиной дуги. Лампа имеет электрические контакты 24.
Пример реализации изобретения.
В канале 1 шириной 2300 мм, по которому протекает поток 2 сточной воды, перпендикулярно направлению потока установлены секции 3 УФ-излучения. Расстояние между 1 и 2-й секциями составляет 1800 мм, а между 2-й и 3-й секциями - 3 500 см, что позволяет оборудовать сервисную площадку в удобном для подхода к секциям месте.
Габаритные размеры секции 3 из двух модулей составляют 2300×720 мм (расстояние между опорами). Опора 6 имеет высоту 1970 мм и ширину 2300 мм и выполнена в виде рамы. Высота входящего в состав секции лампового модуля составляет 2250 мм. Верхнее опорное основание 13 модуля имеет размеры 680×835 мм, а нижнее основание 570×835 мм. Верхнее основание 13 опирается на горизонтальные перекладины 8 опор 6, расположенных по потоку до и после модуля, и закреплено фиксаторами 10. Таким образом, модуль 11 находится на опоре в подвешенном состоянии, а зазор между дном канала и нижним основанием 12 модуля составляет 50 мм.
Для обеззараживания воды в модуле используются ртутные бактерицидные лампы 14 низкого давления серии ДБ 350, длина которых составляет 1600 мм. Лампы заключены в защитные кварцевые чехлы 15 длиной 1980 мм, снабженные электрическими контактами 24, через которые от блоков ПРА подается питание на лампы. Закрытые концы чехлов установлены в специальных отверстиях нижнего основания 12 модуля, а герметичные концы чехлов с электрическими проводами закреплены в верхнем 13 основании. Таким образом, зона излучения лампы с длиной дуги 1500 мм находится между основаниями модуля. Лампы в модуле расположены 4 рядами по 9 ламп в ряду и расставлены в шахматном порядке. Расстояние между центрами ламп соседних рядов - 90 мм, а между рядами - 78 мм.
Непосредственно на опорах 6, перпендикулярно направлению потока, закреплены перегородки 21, направляющие поток в зону УФ-излучения ламп. Перегородки общей шириной 2300 мм перекрывают канал. Высота перегородки составляет 380 мм, так что ее нижний край 22 находится ниже верхней границы 23 зоны излучения лампы, лежащей на высоте 376 мм. Таким образом, с одной стороны зона излучения лампы полностью открыта, что позволяет максимально использовать УФ-излучение, а с другой стороны перегородка препятствует прохождению потока воды мимо зоны УФ-излучения.
В секции имеются механические приспособления 18 для очистки ламповых чехлов, установленных внутри группы УФ-ламп. Движущиеся вдоль чехла в пределах зоны излучения соединенные между собой чистящие пластины приводятся в движение пневмоприводом. Контроль за величиной дозы УФ-излучения осуществляется при помощи датчика 19 УФ-излучения, установленного в чехле внутри группы УФ-ламп.
При необходимости можно скомпоновать в секции сборки из нескольких модулей, число которых определяется шириной канала. Для облегчения монтажа модулей в секцию на верхнем основании модуля имеются узлы (рым-болты) 20 для применения подъемных механизмов.
Секционная организация канальной системы для обеззараживания воды, осуществляемая несложным монтажом групп ламп и средств формирования потока на специальных опорах, позволяет за счет введения этого нового конструктивного элемента размещать секции в произвольном порядке, чем достигается более рациональное размещение оборудования и удобство подхода к нему при сервисном обслуживании.
Предложенная конструкция секции УФ-излучения легко подгоняется под размеры канала за счет использования монтажных опор или сборки из нескольких модулей.