МОДУЛЬНАЯ СИСТЕМА И МОДУЛЬ ДЛЯ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ЖИДКОСТИ УФ ИЗЛУЧЕНИЕМ

Полезная модель относится к обеззараживанию сточных и поверхностных вод или других производственных стоков, ультрафиолетовым (УФ) излучением, главным образом, в безнапорных канальных системах открытого типа.
Основным функциональным элементом в безнапорных системах обеззараживания жидкостей являются размещенные в канале группы УФ ламп, заключенных в прозрачные для УФ излучения чехлы, установленные в определенном порядке в потоке жидкости по всей длине канала и образующие зону облучения, проходя через которую, поток жидкости попадает под воздействие бактерицидного УФ излучения и обеззараживается.
Для установки в канал, отдельные группы ламп в чехлах компонуют в ламповые модули, закрепляя их концы в специальных основаниях. Лампы в основаниях могут быть установлены вертикально или горизонтально относительно направления потока жидкости и расположены в определенном порядке. При этом зона УФ излучения лампы находится между основаниями, а ее границы определяются длиной разрядной дуги лампы. Модули устанавливаются по всей длине канала, создавая необходимую для обеззараживания жидкости зону облучения.
Одним из важнейших показателей процесса обеззараживания является доза УФ излучения, определяющая меру бактерицидной энергии, сообщенной находящимся в воде патогенным микроорганизмам. Доза облучения определяется интенсивностью УФ излучения в зоне облучения и временем его воздействия. Для получения требуемой дозы излучения важно, чтобы весь обрабатываемый поток жидкости прошел через зону облучения, размер которой определяется излучающей частью УФ лампы, то есть длиной D разрядной дуги.
С этой целью в современных канальных системах применяются средства для предотвращения прохождения части потока вне зоны УФ излучения, в результате чего значительное количество жидкости не получает требуемой УФ дозы и остается необеззараженной, что недопустимо по санитарно-эпидемиологическим нормам.
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, собранные 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. Применение таких 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, 1999г.).
Наиболее близкой к заявленной полезной модели является система для обеззараживания жидкости в канале при помощи УФ излучения, включающая в себя канал, в котором протекает поток обрабатываемой жидкости, и расположенные в нем группы УФ ламп, сгруппированные в модули. Модуль представляет собой поперечную опору с прикрепленными к ней вертикальными боковыми стойками, между которыми горизонтально установлены УФ лампы в прозрачных для УФ излучения чехлах, расположенные в один вертикальный ряд параллельно друг другу, причем границы зоны УФ излучения лампы находятся между боковыми стойками. В качестве средств для направления потока в зону УФ облучения, создаваемую лампами, используются горизонтальные перегородки, размещенные в канале между модулями или на модулях. Высота перегородки такова, что ее нижний край достигает, по крайней мере, верхней границы зоны УФ излучения ламп. Стойки модуля, соединенные с поперечной опорой, лежащей на стенках канала, находятся в подвешенном состоянии, таким образом что между ними и дном канала имеется просвет (Патент США №7482599, C02F 1/32, 2009 г.).
В известном техническое решении оттеснение потока в зону облучения обеспечивается специальными перегородками, закрепленными сверху на поперечных опорах таким образом, что их нижний край совпадает с границей зоны излучения УФ ламп, что обеспечивает облучение большей части потока. Однако существенным недостатком прототипа является то, что при размещении боковых стоек модулей у стенок канала и имеющемся просвете между стойками модуля и дном канала, часть потока необеззараженной жидкости, проходит между стойками УФ модуля и стенкой, а также под стойками и дном канала и остается необеззараженной.
К недостаткам прототипа можно также отнести расположение УФ ламп в модуле в один вертикальный ряд параллельно друг другу, так как при таком расположении после УФ лампы в чехле, по направлению течения жидкости образуется струя потока, которая движется с меньшей скоростью, как бы «упираясь» в следующий ламповый чехол другого модуля и получает избыточную дозу УФ излучения, в то время как струи, обтекающие чехол сверху и снизу и имеющие большие скорости, не получают требуемой дозы. Это явление значительно уменьшает эффективность процесса обеззараживания и работы всей системы в целом.
Технический результат, достигаемый за счет использования предлагаемой полезной модели заключается в повышении эффективности обеззараживания за счет оптимального использования интенсивности зоны облучения, обеспечении санитарно-гигиенической безопасности процесса обеззараживания, а также в снижении материалозатрат на строительство канала за счет оптимизации геометрии канала.
Сущность предложенной полезной модели заключается в том, что, система для обеззараживания жидкости в канале, содержит канал, в котором протекает поток обрабатываемой жидкости, установленные вдоль канала друг за другом поперек направления потока модули с горизонтально закрепленными в них УФ лампами, и размещенные между модулями перегородки. Согласно предложенному технического решению перегородки установлены вертикально и расположены по ширине канала друг напротив друга, причем края перегородок расположены между границами разрядной дуги УФ ламп модуля или совпадают с ними, а высота перегородок больше максимально возможного уровня жидкости в канале.
Так же целесообразно, чтобы вертикальные перегородки были установлены в предназначенных для них углублениях, выполненных в стенках канала. За счет этого вне мест установки модулей ширина канала может быть сужена и не превышать длины D разрядной дуги УФ ламп модуля, что позволяет уменьшить общую площадь канала и снизить затраты на его строительство и дополнительные узлы канальной системы, связанные с геометрией канала (затворы, выравнивающие поток решетки и др.).
Кроме того, вертикальные перегородки могут быть выполнены в форме пластины или П, Т, L-образный профиль.
Сущность полезной модели, относящейся к модулю для обеззараживания жидкости в канале, состоит в том, что в модуле, состоящем из поперечной опоры с прикрепленными к ней вертикальными боковыми стойками, между которыми горизонтально параллельно друг другу установлены лампы в прозрачных для УФ излучения защитных чехлах с расстоянием L между продольными осями соседних ламп в ряду. Согласно изобретению, поперечная опора выполнена в виде крышки модуля, нижний край которой находится на расстоянии ≤L/2 от оси верхней лампы, а верхний край расположен выше максимально возможного уровня жидкости в канале. Лампы установлены, по крайней мере, двумя параллельными рядами, при этом в каждом следующем по направлению потока ряду продольные оси лампы смещены относительно продольных осей ламп предыдущего ряда на L/2, образуя шахматный порядок.
Предложенная модульная система для обеззараживания жидкости ультрафиолетовым излучением обеспечивает следующие преимущества по сравнению с прототипом:
- В заявленном техническом решении использование вертикальных перегородок, канала полностью оттесняет поток жидкости в зону облучения, обеспечивая санитарно-гигиеническую безопасность процесса обеззараживания;
- Размещение вертикальных перегородок в боковых углублениях канала позволяет в местах отсутствия модулей сузить канал до ширины зоны излучения без снижения эффективности работы всей системы обеззараживания жидкости, что в целом дает существенный выигрыш в площади, материалоемкости и трудозатратах;
- вертикальные перегородки дополнительно являются направляющими при монтаже модулей в канал, предотвращая их перекос.
- выполнение поперечной опоры модуля в виде крышки, нижний край которой находится на расстоянии ≤L/2 над верхней лампой, а верхний край - выше максимально возможного уровня жидкости в канале, исключает прохождение потока необеззараженной жидкости выше зоны УФ облучения, границы которой определяются исходя расстояния между продольными осями соседних ламп L, так как на расстоянии L/2 интенсивность УФ излучения достаточна для требуемого уровня обеззараживания.
- использование шахматного расположения УФ ламп в рядах позволяет эффективно перемешивать поток, тем самым обеспечивая его равномерное облучение.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена модульная система для обеззараживания жидкости ультрафиолетовым излучением; на фиг.2 изображен вариант установки перегородок в канал; на фиг.3 представлены варианты выполнения вертикальных перегородок; на фиг.4 показан модуль для обеззараживания жидкости; на фиг.5 показано сечение канала с установленными модулями и перегородками.
Модульная система для обеззараживания жидкости УФ излучением включает в себя канал 1 шириной В с протекающим по нему потоком 2 обрабатываемой жидкости, в котором размещены модули 3, с установленными в них УФ лампами 4. При этом зона УФ излучения лампы находится между основаниями модуля, а ее границы определяются длиной D разрядной дуги лампы. Между модулями установлены вертикальные перегородки 5.
В стенках канала сделаны углубления 6, предназначенные для установки вертикальные перегородок. Перегородки установлены таким образом, что их края 7 расположены между границами разрядной дуги УФ ламп модуля или совпадают с ними, а высота перегородок больше максимально возможного уровня жидкости в канале. Перегородки в углублениях стенок канала могут иметь разные профили, представленные на фиг.3.
Модуль 3 для обеззараживания жидкости в канале, состоит из крышки 8 с прикрепленными к ней вертикальными боковыми стойками 9, между которыми горизонтально параллельно друг другу установлены УФ лампы 4 в защитных чехлах. Лампы, образующие два вертикальных ряда, расположены в шахматном порядке. Модули 3 устанавливаются между вертикальными перегородками 7 в канале поперек потока жидкости 2, опираясь крышкой 8 на стенки канала. Нижний край крышки находится на расстоянии ≤L/2 над верхней лампой, а ее верхний край расположен выше максимально возможного уровня жидкости в канале.
Пример реализации полезной модели:
х
х
Канальная система, предназначена для обеззараживания сточной воды УФ излучением (фиг.1), состоит из канала 1 шириной В=1460 мм и протяженностью 7 м. В стенках канала выполнены вертикальные углубления 6 глубиной 100 мм с одной стороны и 200 мм со стороны установки лампы 4. В углублениях установлены вертикальные перегородки 5 Т-образного профиля, расстояние между которыми вдоль стенки канала составляет 210 мм. Между вертикальными перегородками установлено четыре модуля для обеззараживания воды, каждый из которых содержит 2 вертикальных ряда УФ ламп в чехлах по 4 лампы в каждом ряду. Расстояние между осями соседних ламп составляет L=120 мм. Лампы в 2х рядах образуют шахматный порядок, за счет смещения с шагом L/2=60 мм. В модулях используются газоразрядные амальгамные лампы низкого давления типа ДБ, длина D разрядной дуги которых составляет 1460 мм. Ряды ламп закреплены на стойках, соединенных с крышкой модуля, габариты которой 18402900 мм, так что ее верхний край расположен выше максимально возможного уровня воды в канале, а нижний край находится на расстоянии L/2=60 мм от продольной оси самой верхней лампы. Края 7 вертикальных перегородок совпадают с границами разрядной дуги УФ ламп модуля, следовательно, расстояние между ними равно длине D разрядной дуги. Высота перегородок составляет 900 мм. Ширина канала в зоне облучения, образованной модулями, составляет 1760 мм, а вне места установки модулей равна длине D разрядной дуги, то есть 1460 мм.
В предложенной канальной системе обеззараживания воды за счет использования вертикальных перегородок и крышек модулей определенных размеров, весь поток воды проходит через зону облучения УФ модулей, и в итоге исключается возможность прохода необеззараженной воды.
На входе и выходе системы могут использоваться различные устройства для выравнивания потока воды или регулирования его уровня, при этом габариты этих устройств будут меньше благодаря тому, что канал вне места установки модулей сужается.
При необходимости каждый модуль может быть снабжен приспособлениями для очистки защитных чехлов и датчиками контроля УФ интенсивности.