УСТАНОВКА ДЛЯ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ ОЧИСТКИ ВОДЫ В ОТКРЫТОМ КАНАЛЕ
PLANT FOR UV WATER PURIFICATION IN OPEN CHANNEL

Настоящее изобретение относится к установке для ультрафиолетовой очистки воды, имеющей признаки, указанные ограничительной части п. 1 формулы изобретения.
На протяжении длительного времени известно, что ультрафиолетовое излучение оказывает бактерицидное действие и что естественное ультрафиолетовое солнечное излучение оказывает дезинфицирующее действие при достаточной интенсивности и продолжительности. Ультрафиолетовое излучение используется в небольших и габаритных установках для дезинфекции воды и сточных вод, см., например, описание патента US 1150117. Можно провести различие между установками, в которых ультрафиолетовые лампы расположены в закрытых каналах, и установками, в которых ультрафиолетовые лампы расположены в каналах, которые являются сверху открытыми, так называемых желобах. Конструкция второго типа с открытыми желобами в основном используется при очистке сточных вод. Очищаемые сточные воды направляются через открытый канал в установку ультрафиолетовой очистки и подвергаются воздействию ультрафиолетового излучения для уменьшения количества бактерий до такого уровня, чтобы очищаемые сточные воды могли, например, выпускаться в водные объекты. Уровень дезинфекции может быть таким высоким, чтобы воду можно было выпускать в воду для купания.
Сооружения для очистки сточных вод обычно проектируются таким образом, что вода протекает от впуска через различные уровни очистки к выпуску исключительно за счет силы тяжести без необходимости использования насосов. По этой причине в установках ультрафиолетовой очистки применительно к технологии очистки сточных вод задача состоит в том, чтобы поддерживать сопротивление потоку на максимально низком уровне для минимальных потерь давления при заданном расходе. Во время эксплуатации установки потеря давления этого типа проявляется в виде разности высот между уровнем воды на впуске и уровнем воды на выпуске. Задача состоит в том, чтобы эта разница высот была минимально возможной.
Благодаря особо приемлемому электрическому КПД, для дезинфекции воды предпочтительно используются так называемые ртутные лампы низкого давления, которые имеют удлиненную ламповую трубу, изготовленную из кварца, в которой газовый разряд между электродами генерирует ультрафиолетовое излучение. Длина такой лампы составляет приблизительно 1,5 м. Лампы вставляют в защитные трубки, изготовленные из кварца в водонепроницаемом исполнении, для защиты от воздействия воды и для поддержания рабочей температуры, при этом вышеуказанные защитные трубки, в свою очередь, расположены с целью дезинфекции. Этот узел, состоящий из ультрафиолетовой лампы и защитной трубки, далее именуется лампой.
Промышленные установки, например установки, используемые в качестве коммунальных установок для очистки воды, обычно имеют множество ламп, иногда более 100 ламп.
В случае установок, имеющих открытые каналы, так называемые «желоба», предусмотрены различные компоновки ламп. Лампы могут быть расположены горизонтально и параллельно направлению потока в канале (см., например, описания патентов US 4482809 и US 6500312). Лампы также могут быть расположены горизонтально и поперек направления потока, см. описание патента US 4367410. И, наконец, существуют установки, в которых лампы смонтированы или подвешены в канале вертикально, например, как указано в описаниях патентов US 5660719 и US 5332388.
Несколько ультрафиолетовых ламп скомбинированы в модули. Эти модули должны подниматься из канала с целью технического обслуживания, например, для замены отдельных ламп или очистки поверхности ламп. Небольшие модули, имеющие, например, от четырех до восьми ламп, могут подниматься из канала вручную. Для подъема больших модулей требуется кран. Как вариант, модули также могут устанавливаться с возможностью поворота на одном конце (переднем или заднем), например, как показано в американской патентной заявке 2008/0260602 А1. Модуль может поворачиваться вверх из канала. В случае упоминаемой патентной заявки с этой целью предусмотрена рукоятка, которая обеспечивает ручное поворачивание модуля. В случае больших модулей также известно об использовании поворотного исполнительного механизма, который поворачивает модуль вверх из канала.
В частности, для больших модулей, которые, к примеру, могут иметь больше двадцати ламп, подъем краном является нецелесообразным, поскольку, с одной стороны, должен перемещаться тяжелый подвешенный груз и, с другой стороны, в случае вертикально установленных ламп открытое положение ведет к тому, что очень глубокий канал будет представлять опасность из-за риска падения в него персонала. Оба обстоятельства представляют потенциальный риск несчастных случаев. В случае модулей, имеющих поворотный исполнительный механизм, в канале требуется обеспечить свободное пространство для поворотного перемещения в направлении потока, соответствующее общей длине модуля. С этой целью, в свою очередь, канал должен быть свободным на вышеуказанной длине. Соответствующая зона большой длины ведет к риску падения персонала. Модули, повернутые вверх, расположены выше канала, который должен быть соответствующим образом закрыт с целью обслуживания отдельных ламп. Это также является нецелесообразным с практической точки зрения.
Таким образом, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы усовершенствовать установку для ультрафиолетовой очистки воды, имеющую модули, которые содержат несколько ультрафиолетовых ламп, в том смысле, чтобы техническое обслуживание модулей и ламп снаружи канала стало более простым и безопасным.
Эта задача решается с помощью установки для ультрафиолетовой очистки воды, имеющей по меньшей мере один модуль, который содержит несколько удлиненных ультрафиолетовых ламп в кронштейне, при этом лампы ориентированы параллельно друг другу, отличающейся тем, что имеются основание, имеющее по меньшей мере одну направляющую, жестко соединенную с основанием, и по меньшей мере один направляющий рельс, соединенный с кронштейном, при этом направляющий рельс установлен с возможностью перемещения в направляющей, при этом лампы ориентированы их продольной осью под углом к направлению потока, причем угол составляет предпочтительно от тридцати до восьмидесяти градусов, более предпочтительно от сорока до шестидесяти градусов.
Поскольку модули имеют линейную направляющую, которая продолжается по существу параллельно продольной оси ультрафиолетовой лампы, и поскольку предусмотрено приводное средство, которое может перемещать модули по направляющему элементу, прикрепленному к каналу, существует возможность перемещать модули из канала в направлении продольной оси таким образом, чтобы не требовались никакие дополнительные открытые участки канала. Свободная верхняя сторона канала, которая требуется для перемещения из нее модуля, таким образом, является минимальной. Целесообразно, чтобы модуль имел опорную плиту, которая закрывает верхнюю сторону канала, когда модуль перемещен из канала.
Основание может крепиться на обеих боковых сторонах боковых стенок канала. Предпочтительно это предусматривается выше уровня воды в канале, так чтобы основание и предпочтительно также и приводное средство не контактировали с водой в течение длительного времени. Основание предпочтительно имеет, по меньшей мере, две направляющие, расположенные сбоку рядом со стенкой канала. Направляющие модуля могут направляться в этих направляющих, которые крепятся к модулю и которые обеспечивают линейное перемещение модуля относительно основания. Приводное средство предпочтительно является электродвигателем, который приводит в действие зубчатую рейку, соединенную с модулем через шестерню. В результате обеспечивается особо высокая эксплуатационная надежность, если электродвигатель соединен с возможностью передачи приводного усилия с шестерней через самоблокирующийся редуктор. Таким образом, в случае внезапного прекращения подачи питания можно предотвратить неконтролируемое опускание поднятого модуля в канал. Как вариант, может быть предусмотрен канатный грузоподъемный механизм с приводом от электродвигателя, аналогичным образом оборудованный самоблокирующимся редуктором. Также могут быть предусмотрены гидравлический или пневматический приводы, действующие с помощью блоков поршни/цилиндр.
Особо целесообразным является использование модуля, имеющего линейную направляющую и привод для подъема модуля из канала, так чтобы лампы были ориентированы их продольной осью параллельно плоскости соседней боковой стенки и были наклонены их продольной осью под углом к направлению потока. Угол между продольной осью лампы и, по существу, горизонтальным направлением потока составляет предпочтительно от тридцати до восьмидесяти градусов, особо предпочтительно от сорока до шестидесяти градусов. В случае такого угла обеспечивается весьма простой доступ к лампам, когда модуль поднимают из канала.
Предпочтительно в установке для ультрафиолетовой очистки воды обеспечено и установлено приводное средство для перемещения кронштейна, имеющего лампы, относительно основания в направлении направляющей.
Ниже приводится описание примерного варианта выполнения настоящего изобретения со ссылкой на чертежи.
На фиг. 1 показан модуль, имеющий основание и линейный привод, вид в перспективе сверху;
на фиг. 2 - модуль из фиг. 1 без основания в другом перспективном изображении;
на фиг. 3 - механическая конструкция модуля из фиг. 2 без крышек электрических частей и без ламп;
на фиг. 4 - основание модуля из фиг. 1 в перспективном изображении без приводного средства;
на фиг. 5 - основание из фиг. 4 с приводом от электродвигателя.
На фиг. 1 показан вид в перспективе модуля установки для ультрафиолетовой очистки воды, обозначенный в настоящем описании позицией 1. Модуль содержит всего 12 ламп 2, каждая из которых содержит удлиненную ртутную ультрафиолетовую лампу низкого давления, которая не показана в деталях, и защитную трубку, выполненную из проницаемого для ультрафиолетовых лучей материала и закрывающую лампу. Модуль 1 предназначен для установки в канал, в котором вода протекает в направлении 3 потока, обозначенного стрелкой. Модуль имеет опорную плиту 4, которая поднимается к основанию канала с его нижней стороны, которая не видна на фиг. 1. Кроме того, модуль 1 имеет верхнюю раму 5, а также продольные стойки 6, которые соединяют опорную плиту 4 с рамой 5. Кроме того, как показано на фиг. 1, к задней стороне модуля, которая обращена к направлению 3 потока, крепятся два направляющих рельса 7, аналогичным образом соединяющие опорную плиту 4 и раму 5 и продолжающиеся по существу параллельно удлиненным лампам 2 и стойкам 6. Направляющие рельсы 7 выступают над рамой 5. Кроме того, направляющие рельсы 7 входят в зацепление с основанием 8, которое может крепиться с помощью поперечин 9 и крепежных фланцев 10 к боковым стенкам канала, который здесь не показан, выше уровня воды. На фиг. 1 на основании 8 не видны направляющие, в которых устанавливаются направляющие рельсы 7 для перемещения в направлении их продольного продолжения.
Кроме того, модуль 1 имеет кожух 11 на участке рамы 5, и вышеуказанный кожух 11 закрывает сверху электрические соединения ламп 2 выше уровня воды в канале. И, наконец, на модуле 1 установлено устройство 12 очистки, которое содержит кронштейн и очищающее кольцо для каждой лампы 2. Очищающее устройство 12, как известно из существующего уровня техники, перемещается в продольном направлении ламп 2 и выполняет очистку поверхности ламп. С этой целью предусмотрен привод, который не показан на фиг. 1, предпочтительно, пневматический или гидравлический
На фиг. 2 показана механическая опорная часть модуля 1 из фиг. 1 без ламп, электрических компонентов и основания. Одинаковые компоненты имеют одинаковые ссылочные номера. Из фигуры видно, что опорная плита 4 имеет двенадцать углублений 13, в которых устанавливаются лампы 2 нижним концом, обращенным в противоположную сторону от электрического соединения. Лампы 2 поддерживаются в этих углублениях. Рама 5 имеет соответствующие отверстия для верхнего конца ламп 2. Отверстия расположены в двух ступенчатых кронштейнах 14 и 15, которые смещены относительно друг друга. Сами отверстия на фиг. 2 не видны. На фиг. 2 показано, что опорная плита 4 во время эксплуатации расположена в канале горизонтально и что стойки 6 и направляющие рельсы 7 наклонены к горизонтали под углом приблизительно пятьдесят градусов. Лампы, которые должны быть расположены параллельно стойкам 6 и направляющим рельсам 7, во время эксплуатации расположены под тем же углом. На фиг. 2 также показано, что направляющие рельсы 7 расположены за плоскостью, которая образована шестью смежными лампами.
Компоненты, показанные на фиг. 2, предпочтительно изготовлены из коррозионно-стойкой стали.
На фиг. 3 снова показан модуль 1, имеющий опорные элементы из фиг. 2, и электрические компоненты, которые уже были показаны на фиг. 1, но без основания, показанного на фиг. 1.
На фиг. 4 основание 8 из фиг. 1 показано в увеличенном виде в перспективе. Основание 8 имеет поперечину 9, а также крепежные фланцы 10, которые образованы здесь в виде плит для крепления на внутренней стороне стенки канала. Две продольные направляющие 16 и 17 жестко соединены с поперечинами 9 через крепежные элементы 18. Направляющие 16 и 17 имеют свободное сечение, которое продолжается в продольном направлении направляющих 16 и 17 и которое образовано таким образом, что направляющие рельсы 7 из фиг. 1-3 могут быть помещены в вышеуказанные направляющие с целью свободного перемещения. Предпочтительно направляющие 16 и 17 также образованы таким образом, что поворот направляющих рельсов 7 относительно направляющих 16 и 17 невозможен. Направляющие рельсы 7 и направляющие 16 и 17 совместно образуют линейную направляющую, и направление этой направляющей по существу параллельно продольной оси лампы 2.
На фиг. 5 основание 8 показано аналогично виду на фиг. 4, но с приводом 19. Привод 19 образован здесь в виде привода от электродвигателя, который приводит в движение две шестерни через предпочтительно самоблокирующийся редуктор 20. Шестерни 21, в свою очередь, взаимодействуют с зубцами зубчатой рейки, которая расположена с задней стороны или с нижней стороны направляющих рельсов 7, которая не видна на фиг. 2.
Вместе с направляющими рельсами 7 основание 8, имеющее привод 19, обеспечивает регулируемый прямолинейный подъем модуля 1 из канала посредством запуска привода 19.
Во время эксплуатации модуль из фиг. 1 может использоваться в установке для ультрафиолетовой очистки воды следующим образом. Он может использоваться в небольшой установке в виде отдельного модуля в канале, который имеет габарит по ширине, соответствующий расстоянию между двумя противолежащими крепежными фланцами 10. Высота канала от основания до уровня воды приблизительно соответствует вертикальной проекции от нижней стороны опорной плиты 4 до нижней стороны рамы 5. В канале установлено всего 12 ламп 2, которые могут использоваться для дезинфекции воды. Канал соответствующим образом закрыт с верхней стороны, поэтому исключаются утечка ультрафиолетового излучения из канала и падение в него людей или каких-либо объектов.
Для технического обслуживания ламп 2 модуль 1 может быть извлечен и поднят над крышкой канала посредством запуска привода 19. Привод 19 приводит в действие две шестерни 21 через редуктор 20, при этом вышеуказанные шестерни 21 перемещают направляющие рельсы 7 в направляющих 16 и 17 из канала вверх под углом к горизонтали посредством зацепления с зубьями направляющих рельсов 7. Эта процедура предпочтительно продолжается до тех пор, пока опорная плита 4 не будет находиться приблизительно на одном уровне с крышкой канала. Таким образом, обеспечивается свободный доступ к лампам 2, а также электрическим соединениям под крышкой 11 без наличия отверстия в крышке канала, что могло бы привести к возникновению потенциального источника опасности. Опорная плита 4 закрывает свободное сечение крышки канала, в котором перемещается модуль. В случае показанного варианта выполнения особым преимуществом является то, что никакие направляющие не должны находиться ниже уровня воды. Направляющие рельсы 7 направляются исключительно в основание 8, которое полностью расположено выше уровня воды. Этот вариант выполнения сводит к минимуму необходимые установки в канал и обеспечивает особо высокую эксплуатационную безопасность.
В случае больших каналов несколько модулей 1 могут быть расположены один за другим в направлении 3 потока. Здесь каждый модуль может подниматься из канала по отдельности, при этом опять же не требуются никакие большие отверстия в крышке канала, поскольку опорная плита 4 соответствующего модуля в случае поднятого модуля уплотняет верхнюю сторону до такой степени, что исключается опасность падения людей или объектов в канал.
Несколько модулей 1 также могут быть установлены рядом друг с другом поперек направления потока, если канал имеет расстояние между двумя противолежащими фланцами 10, равное кратной ширине. Крайние боковые модули могут быть прикреплены к стенке канала с помощью двух крепежных фланцев 10. Модули, расположенные внутри канала, крепятся друг к другу с помощью фланцев, которые устанавливаются рядом друг с другом и соединяются друг с другом в поперечном направлении относительно направления 3 потока. Подъем модуля из канала для проведения обслуживания выполняется таким же образом, как описано выше. Каждый модуль может быть поднят из канала под углом по отдельности с помощью запуска привода 19 без образования зазора в крышке канала. Затем модуль выступает вверх выше крышки и может быть легко доступен для выполнения технического обслуживания. Эти преимущества обеспечиваются за счет того, что модуль 1, имеющий линейный привод, который образован посредством комбинации направляющих рельсов 7 с направляющими 16 и 17, может перемещаться по прямой линии из канала и обратно в канал.
Другой отличительный признак является очевидным из фиг. 1 и фиг. 2. Опорная плита 4 имеет смещение приблизительно в центре на левой узкой стороне 22, если смотреть в направлении 3 потока, при этом вышеуказанное смещение расположено поперек направления потока. Часть узкой стороны 22, расположенная вверху по потоку, смещена на некоторое расстояние относительно части, расположенной внизу по потоку. Смещение соответствует приблизительно боковому смещению двух рядов ламп 2 относительно друг друга. На фиг. 2 опорная плита 4 видна с другой стороны. Здесь смещение предусматривается соответственно с узкой стороны 23. Узкие стороны 22 и 23 продолжаются параллельно друг другу.
Узкие стороны 22 и 23 до некоторой степени взаимно дополняют друг друга так, чтобы смежные идентичные по конструкции опорные плиты могли быть размещены рядом друг с другом, по существу, без зазоров. В случае компоновки, содержащей несколько модулей рядом друг с другом, может быть обеспечено, что расстояния и относительные положения смежных ламп 2 из двух смежных модулей будут точно определены так, чтобы между смежными лампами отсутствовала возможность образования зазоров, имеющих низкую интенсивность ультрафиолетового излучения. Если необходимо, узкие стороны 22 и 23 также могут быть снабжены взаимно дополняющими друг друга канавками и штифтами или брусками, которые могут обеспечивать крепление двух опорных плит 4 друг к другу, так чтобы они не могли смещаться параллельно основанию канала относительно друг друга, но могли бы отделяться друг от друга в направлении направляющей.
Верхняя рама 5 предпочтительно имеет такое же смещение в боковых стенках, проходящих в направлении потока, как и в опорной плите 4.