CN101254964B - 紫外线照射系统和水质量监控装置 - Google Patents
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Abstract
连续吸纳流入紫外线照射槽中的部分处理前的水被导引至荧光计。荧光计在固定在425纳米的荧光波长扫描处理前的水的激发光谱峰值波长以获激发光谱,并连续测量其激发峰值波长。紫外线照射等级控制装置根据荧光计获得的分析结果计算紫外线照射等级目标值,以优化紫外线照射等级。因而控制了从中发出的紫外线的照射等级。
Description
对相关申请的交叉引用
本申请基于2007年3月1日提交的日本专利申请号2007-051975并且要求其优先权权益,其全部内容在此通过引用并入。
技术领域
本发明涉及水处理装置中使用的紫外线照射系统和水质量监控装置,水处理装置用于工业用水、强调保证卫生方面的水质量的水净化处理等。具体而言,本发明涉及优化紫外线照射级别的紫外线照射系统和水质量监控装置,在使用荧光分析检测待处理的水质量时通过控制紫外线照射级别来优化紫外线照射级别。
背景技术
在使用河流地表水作为未净化水的设备中,例如水处理设备,事先要知道河流未净化水中的污水比例,以控制处理过程。特别是,大城市附近的许多水净化工厂使用河流地表水作为未净化水。因而,污水所引起的氨态氮或者河流上游的家畜饲养场排放的污水中的抗氯病原微生物对氯化处理的控制造成问题。
具体而言,在处理氨态氮时,需要安装氯气需求量计量表,其根据直接对样本加入氯气后所残余的氯气量计算所需的氯气量。此外,控制残留氯气及处理抗氯病原微生物时,需要通过控制过滤精度将处理后的水的浊度(由日本工业标准规定)设定为0.1或更低(参看日本专利申请公开号2003-260474和2003-90797)。
发明内容
同时,在这些水处理设备中,待处理的水由例如氯化消毒处理以及臭氧化处理进行消毒,氯化消毒是最常用的水消毒处理,臭氧化处理在设备构造方面得到广泛应用。然而,所有的水处理方法都有副产品的问题。因而,趋势是降低注入的这些消毒剂的量。
此外,近年来,随着紫外线应用技术的进步,紫外线消毒作为替代的消毒方法受到瞩目,其针对由如隐性芽胞虫菌的抗氯病原微生物。紫外线消毒的特征有例如不产生副产品。此外,紫外线照射处理所需时间比较短。此外,在日本已经证明紫外线照射在抑制隐性芽胞虫菌等传染方面非常有效。此外,在美国,认为紫外线消毒在没活蓝氏贾第鞭毛虫(giardia lamblia)时可节约成本。
然而,在使用紫外线对待处理的水进行消毒的水处理方法中,利用恒定强度的紫外线连续照射待处理的水。因而,待处理水的性质或者状况变化时,照射等级过强或者过弱。这会使得处理过的水的安全可靠性受到破坏,而且,过多的照射引起不必要的能源消耗。注意,日本专利申请公开号2003-260474和2003-90797描述了使用荧光计的传统水处理系统。
考虑到上述情况,本发明的目的是提供紫外线照射系统,即便待处理的水的性质和状况发生变化时依然保证优化的照射等级,同时,可以实现紫外线照射处理过的水的安全可靠性,同时节省能源。
为了实现上述目的,本发明的第一方面提供使用紫外线对水消毒的紫外线照射系统,该系统包括:荧光计,其设置在消毒处理前的处理中的至少一点,荧光计连续测量激发光谱峰值波长及/或荧光光谱峰值波长;以及紫外线照射等级控制设备,其根据荧光计得到的激发光谱峰值波长和荧光光谱峰值波长中的至少一个控制紫外线照射等级。
在根据第一方面的紫外线照射系统中,紫外线照射等级控制设备可以根据比例函数、步进函数或者预定函数控制紫外线照射等级,这取决于激发光谱峰值波长及/或荧光光谱峰值波长。
在根据第一方面的紫外线照射系统中,荧光计还可以连续测量荧光强度;紫外线照射等级控制设备可以根据代表荧光计得到的荧光强度与激发光谱峰值波长和荧光光谱峰值波长中的任一个之间关联的水质量矩阵控制紫外线照射等级。
此外,紫外线照射等级控制设备可以自动改变控制目标值。
此外,荧光计可以监控310纳米到350纳米范围内的激发光谱峰值波长或者420纳米到460纳米范围内的荧光光谱峰值波长中的至少一个。
此外,荧光计可用使用作为激发光源的LED,LED发射波长为310纳米到350纳米的光。
本发明的第二方面提供对待监控的水质量进行监控的水质量监控装置,该水质量监控装置包括:荧光计,其测量待处理水的激发光谱峰值波长及/或其荧光光谱峰值波长;以及清洁度计算设备,其根据荧光计获得的激发光谱峰值波长和/或荧光光谱峰值波长计算待处理的水的清洁度。
在根据第二方面的水质量监控装置中,荧光计可用使用作为激发光源的LED,LED发射波长为310纳米到350纳米的光。
根据本发明,即便待处理的水性质或者状况发生变化,也可以保证最优照射等级。因而,可以保证紫外线照射水的安全可靠性,同时节约能源。
附图说明
图1示出从大城市的河流下游采集的水样本中激发和荧光光谱的例子。
图2示出各种环境水中测量的激发和荧光峰值波长的例子。
图3示出通过测量代表性河流的上游和下游之间采样水的激发光谱峰值波长获得的结果示例。
图4的框图示出普通水净化工厂的处理过程的例子。
图5的配置图简要示出根据本发明的紫外线照射系统的第一和第二实施例。
图6示出使用代表第一实施例中的荧光计测量的激发峰值波长和荧光强度之间关系的水质量矩阵对环境水进行大的分类的例子。
图7图示出第一实施例中的荧光计测量的激发峰值波长和紫外线照射等级目标值之间的关系示例。
图8示出代表第二实施例中的荧光计测量的激发光谱峰值波长和荧光强度之间关系的水质量矩阵之间的关系示例。
图9的配置图简要示出根据本发明的紫外线照射系统的第三实施例。
图10示出通过紫外线照射等级目标值经过连续测量的荧光强度纠正,该纠正以步进方式基于代表由第三实施例中的荧光计获得的激发光谱峰值波长和荧光强度之间关系的水质量矩阵。
图11的配置图简要示出根据本发明第四和第五实施例的水质量监控装置。
具体实施方式
荧光分析
首先,在详细描述根据本发明的紫外线照射系统和水质量监控装置之前,对根据本发明的紫外线照射系统和水质量监控装置中所使用的荧光分析进行描述。
河流未净化水等水中包括棕黄酸等有机化合物(也称为腐殖质),其是构成如自来水氯化中的致癌三卤甲烷等有机卤素的前体的主要部分。对于棕黄酸等有机化合物,据报道,水中的棕黄酸等有机化合物的密度和荧光计输出值代表的荧光强度之间有很大关联。
该荧光分析具有如下特征。荧光分析非常敏感,可以观测到如棕黄酸的有机化合物弱光辐射。此外,由于浊度引起的荧光分析错误比吸收分光谱测量(E260)的错误少,这是因为光散射和波长的四次方成正比。此外,荧光分析使得可以不使用反应物而进行连续测量。
吸收分光谱测量(E260)指示水中有机物的密度,其不适用于测量臭氧化的水,这是因为溶解在水中的臭氧也吸收光。另一方面,荧光分析适用于测量臭氧化的水,因为臭氧化的水不影响荧光分析的测量值。
图1示出从大城市的河流下游采集的水采样的激发光谱31和荧光光谱32的例子。激发光谱是将待观测的荧光波长固定在425纳米并且扫描从270纳米到390纳米的激发波长得到的光谱。同时,荧光光谱是将激发波长固定到345纳米并扫描从370纳米到520纳米的荧光波长得到的光谱。两个光谱的峰值分别在342纳米和437纳米。
这两个光谱具有如下特性。具体而言,两个光谱镜像对称,具有取决于各种环境水的不同峰值波长。
图2示出测量各种环境水的激发和荧光光谱峰值波长得到的结果。样本33取自河流的最上游水源,激发光谱的峰值波长集中在320纳米附近。同时,采样34取自河流的下游区域,峰值波长集中在约340纳米和345纳米。此外,采样35取自河流中游,波长处于采样33和34代表的波长中间。采样36取自二次处理的污水,峰值波长集中在约345纳米。上面结果示出激发光谱的峰值波长可用于对各种环境水进行分类。
图3示出测量采样水的激发光谱峰值波长所得的结果。这些采样水取自代表河流的上游和下游区域之间。如图3所示,很显然,将污水混进清澈的未处理水,使得激发光谱的峰值波长从短波长偏移至长波长。
上面结果显示下面内容。具体而言,通过进行荧光分析连续观测待测量的处理后的水的荧光强度,同时,持续将处理的水引向荧光计。因而,可以连续测量处理过的水中混入的污水比例。更具体地,连续测量波长为425纳米的荧光强度,在用如345纳米的预定波长的激发光照射连续引入的处理过的水时,发射该波长。
因而,对于保证就卫生而言的水质量是重要目标的水净化处理以及工业水等,如上所述的连续荧光分析对保证降低由于混入污水引起的卫生危险的高可靠性做出贡献。因而,可以提供紫外线照射系统、水质量监控装置等,它们具有上述的高可靠性。此外,可以用和处理水中混入的污水比例成比例的强度进行紫外线照射,并且可以控制紫外线照射;相比而言,传统的紫外线照射和水的体积成比例或者以特定强度进行紫外线照射。因而,可以制造节约能源并且具有安全可靠性的紫外线消毒设备。
图4示出将如上所述的紫外线照射和荧光分析用于水净化工厂101的例子。这种情况下,特别有效地是用紫外线照射高度处理的水,在沉淀过程102等除去浊度后,或者在臭氧化处理103之后,可以得到高度处理的水。因而,在沉淀处理102和臭氧化处理103后进行沙过滤处理104,然后进行荧光分析105。之后,根据荧光分析的结果,执行用紫外线照射水的紫外线照射处理106。随后,再向经过紫外线照射消毒的水中加入残余氯气剂。
接下来,参考下面的实施例描述根据本发明的紫外线照射系统和水处理监控装置。
注意,下面的实施例中,描述将本发明用于水处理工厂等的例子,这些例子的卫生重点在于保证水质量。然而,本发明也可用于要求降低由于混入污水引的卫生隐患的可靠性的各种工厂,例如,同样要求保证水质量的工业水处理。
第一实施例
图5的配置图简要示出根据本发明的紫外线照射系统的第一实施例。
如图5所示,紫外线照射系统1a包括紫外线照射槽2、紫外线照射设备3、荧光计6、紫外线(UV)照射等级控制设备7和紫外线(UV)电源8。紫外线照射槽2连续充入处理前的水4。这里,处理前的水4指对充入的河流未净化水进行水净化(例如,沙过滤处理和高度处理过程)后且第三注入氯气前(参看图4)的水。紫外线照射装置3设置在紫外线照射槽2内,其生成强度对应于紫外线电源8(下文对其进行描述)提供的驱动电压的紫外线,并且用紫外线照射紫外线照射槽2中的处理前的水4。之后,经紫外线照射的处理前的水4从紫外线照射槽2中作为紫外线照射后的水5排出。荧光计6包括入水银灯或者LED的激发光源。荧光计6连续吸纳流入紫外线照射槽2中的部分处理前的水4。同时,荧光计6将待观测的荧光波长固定在425纳米并且扫描激发波长以获得处理前的水4的激发光谱。因而,荧光计6连续测量处理前的水4的激发峰值波长。紫外线照射等级控制装置7使用荧光计6获得的分析结果(激发峰值波长)来计算紫外线照射等级目标值,以优化紫外线照射等级。紫外线电源8生成对应于紫外线照射等级控制装置7输出的紫外线照射等级目标值的驱动电压,并将该驱动电压提供给紫外线照射装置3。
使用上述配置,从紫外线照射装置3发出的紫外线的照射等级得到优化。换句话说,用刚刚好的紫外线照射处理前的水4。
图6示出用代表由荧光计6测量的激发峰值波长(激发光谱的峰值波长)和荧光强度之间关联的水质量矩阵对环境水(处理前的水4)进行大致分类的例子。
分类在区域A内的环境水为清澈的未净化水。图6示出清澈未净化水的激发峰值波长较短,荧光强度为5或更低。类似的,区域B内的环境水为对相对清澈的未净化水进行沙过滤得到的水。区域C1内的环境水为对大城市河流中的地表未净化水进行高度处理得到的水。区域C2中的环境水为对大城市河流中的地表未净化水进行传统沙过滤得到的水。区域D中的环境水为从大城市河流的中游区域取得的水。区域E中的环境水为从大城市河流的下游取得的水。区域F中的环境水为二次处理的污水。区域G1中的环境水是监控区域内的水,其指示可能将不是由污水引起的荧光物质混入水中。区域G2中的环境水尽管清洁等级较低(下文对此进行描述)但是对其进行了某种高度处理,使得棕黄酸等有机化合物经过氧化处理。换句话说,区域G2内的环境水属于高卫生危险的水,其指示经常循环的水等。
此外,尽管区域F中的二次处理污水分类在从340纳米到345纳米的窄区域内,但是这是(相对)荧光强度处于几百到两千几百之间的特殊情况。将二次处理的污水排入河流并和清澈环境水混合时,河流下游的混合水中的荧光强度变为几十,这是因为二次处理的污水在河流中得到稀释。然而,包括二次处理污水的水的特点为,激发峰值波长集中在如上所述的较长波长的小范围内。
图7的例子示出荧光计6测量的激发峰值波长和紫外线照射等级目标值之间的关系。从该例可以清楚地看到,如比例函数13所示,紫外线照射等级目标值随激发峰值波长的增加而增加。因而,根据激发峰值波长成比例地控制紫外线照射等级目标值。
例如,2006年1月举行的51st seminar of Japan Society on WaterEnvironment论文集表明,灭活抗氯病原微生物所需的紫外线照射等级出现在5mJ/cm2,在40mJ/cm2可以保证完全灭活。因而,用正比与各个波长的照射等级照射环境水,环境水包括从激发峰值波长为345纳米的清澈未净化水到激发峰值波长为345纳米的河流下游区域的水或者二次处理的污水。
因而,虽然用固定的照射等级(40mJ/cm2)进行传统紫外线照射,但是根据本发明,可以实现用对未处理水4的水质量适当的紫外线照射等级控制。因而,期望可以节约能源。
如上所述,在第一实施例中,流入紫外线照射槽2的一部分处理前的水4被引入荧光计6,对其进行测量以得到荧光波长固定为425纳米的处理前的水4的激发光谱,因而,连续测量激发峰值波长。同时,用荧光计6得到的分析结果计算优化紫外线照射等级所需的紫外线照射等级目标值。此外,对紫外线照射装置3发出的紫外线的照射等级进行控制。因而,即便处理前的水4的质量发生变化,紫外线照射等级也得到自动优化。因而,可以同时改进紫外线照射的水5的安全性并节约能源。
此外,第一实施例中,对处理前水4的荧光分析如下进行,用310纳米到350纳米的波长范围作为激发光谱的峰值波长,用420纳米到460纳米的波长范围作为荧光光谱的峰值波长。可以准确测量处理前的水的质量。此外,可以通过优化紫外线照射等级,同时实现紫外线照射的水5安全的可靠性并节约能源。
此外,第一实施例中,可以用发射约310纳米紫外光的LED作为荧光计6的光源。因而,这种情况下,和水银灯等情况不同,不需要担心灯照明的不稳定性。此外,不再需要周期性(如每年一次)的部件替换。因而,降低了维护和管理的经历和成本。
第二实施例
接下来,描述根据本发明的紫外线照射系统的第二实施例。注意,因为其系统配置和图5所示的第一实施例相同因而,不做修改地参照图5进行描述。
第一实施例中的紫外线照射控制装置7设置激发峰值波长和紫外线照射等级目标值,以具有线性比例关系。换句话说,第一实施例中的紫外线照射等级目标值是激发峰值波长的线性函数。同时,第二实施例中的紫外线照射控制装置7将紫外线照射等级目标值设定为激发峰值波长的步进函数。具体而言,通过将紫外线照射等级目标值设定为随激发峰值波长的增长步进增长,进一步提高了卫生可靠性和节约的能源。
图8示出根据代表激发光谱的峰值波长和荧光强度间关联的水质量矩阵校正的紫外线照射等级目标值的例子。如图所示,紫外线照射等级目标值依照步进函数14,其随激发光谱峰值波长的增长步进增长。
在区域A,紫外线照射等级目标值最小,恒定为5mJ/cm2。在区域C1和C2的部分区域,紫外线照射等级目标值恒定为10mJ/cm2。然而,在区域D,对于激发峰值波长为330纳米及更长,紫外线照射等级目标值设置为恒定的20mJ/cm2。在出现高卫生危险的区域E,这里激发峰值波长为340纳米及更长,紫外线照射等级目标值最大,设置为恒定的40mJ/cm2。
如上所述,通过将紫外线照射等级目标值设定为随激发光谱峰值波长的增长步进增长,与图8的虚线所示的线性比例紫外线照射等级目标值相比,可以自动设置对水质量更适当的紫外线照射等级目标值。因而可以保证卫生可靠性并节约能源。
此外,毋庸置言,同样可以用作为激发光谱峰值波长的镜像对称的荧光光谱峰值波长来确定上述紫外线照射等级目标值。
第三实施例
图9的配置图简要示出根据本发明的紫外线照射系统的第三实施例。注意,和图5对应的部件在图9用相同标号表示。
如图9所示,第三实施例的紫外线照射系统1b和图5的第一和第二实施例的紫外线照射系统1a有如下区别。具体而言,1)荧光计10将荧光波长固定在425纳米,扫描激发波长以获得处理前的水4的激发光谱,并连续测量荧光强度和激发峰值波长。此外,2)紫外线照射等级控制装置12根据激发峰值波长和校正系数步进地调整紫外线照射等级目标值。此外,3)紫外线照射等级校正装置11利用荧光计10获得的荧光强度计算紫外线照射等级校正值。此外,4)同时测量处理前的水4的激发峰值波长和荧光峰值波长。之后,通过考虑荧光强度计算校正系数。因而,紫外线照射等级控制装置12计算的紫外线照射等级目标值得到校正。
图10的解释视图示出根据第三实施例的紫外线照射等级目标值的例子,该值由基于紫外线照射等级目标值连续测量的荧光强度进行校正,在代表激发光谱峰值波长和荧光强度之间关联的水质量矩阵中,紫外线照射等级目标值以类似步进的方式变化。该图还用虚线示出第一实施例的比例函数13和第二实施例中的步进函数14。
在水质量矩阵每个区域的采样(处理前的水4)中,一个采样的荧光强度比其他采样高,这表示一个采样包括更多的棕黄酸类有机化合物。因而,可以断定,一个采样受日常生活和工业活动的影响更大。因而,为了进行更适用于该采样的紫外线照射,获得对应于该荧光强度的校正系数,以校正紫外线照射等级目标值。用校正系数校正的紫外线照射等级目标值在由“最小目标值模式”15和“最大目标值模式”16包围的范围内。这里,例如,“最小目标值模式”15用连接对应于图10所示的步进函数14中相同紫外线照射等级目标值下激发峰值波长中最长激发峰值波长的点的线表示。此外,“最大目标值模式”16用类似方式表示,用连接对应于步进函数14中相同紫外线照射等级目标值下激发峰值波长中最短激发峰值波长的点的线表示。
在根据最大目标值模式16的紫外线照射中,和图7的比例函数13所示的紫外线照射等级目标值相比,可以节约更多能源。此外,在高卫生危险区域D和E,可以依照安全目标控制紫外线照射等级。在根据最小目标值模式15的紫外线照射中,和比例函数13表示的紫外线照射等级目标值相比,可以显著地节约更多能源。
因而,第三实施例中,和第二实施例类似,可以在每个区域自动设置对于水质量而言比比例函数13所表示的紫外线照射等级目标值更适当的紫外线照射等级目标值。因而,既保证卫生可靠性,又节约能源。注意,和步进模式的紫外线照射等级目标值相比,紫外线照射等级控制模式更连续平滑。
此外,毋庸置言,可以用作为激发光谱峰值波长的镜像对称的荧光光谱峰值波长来确定上述的紫外线照射等级目标值。
第四实施例
下面描述根据本发明第四实施例的水质量控制装置。图11的配置图简要示出本发明的水质量控制装置。
图11所示的水质量控制装置21包括荧光计23、清洁度计算装置24和清洁度显示装置25。如下文所述,这里清洁度是指示河流水的利用程度的指数。在连续从待监控(监控目标河流)的河流吸入河流水(采样水)的同时,荧光计23将荧光波长固定在425纳米并扫描激发波长以获得采样水的激发光谱。因而,荧光计23连续测量激发峰值波长。清洁度计算装置24利用荧光计23获得的分析结果来计算清洁度,清洁度指示河流水22的利用程度。清洁度显示装置25具有放置在河边等区域的大电子布告板等,显示由清洁度计算装置24得到的清洁度。利用上述配置,水质量监控装置21通过从监控目标河流取河流水22进行荧光分析,使用荧光分析得到的激发峰值波长计算清洁度,在大的电子布告板等上显示该清洁度。
因而,通过简单地看大的电子公告板等可以知道清洁度。
清洁度是新的河流指数,由国土、基础设施和交通部等确定,指示河流水的利用程度。具体而言,由于大城市区域的污水和净化的未净化水循环造成的自来水引起的诺瓦克病毒疾病的传播开始增加。因此,这些问题的公众关注度在增加。
清洁度通过下面的公式计算。
清洁度=(1-计算点所用的水量/河流流速)×100%
该公式表明,清洁度越高,生活排水、污水处理工厂排水等、工厂排水和牲畜农场排水和流过计算点的水量比例越小。具体而言,城市化程度高的关东和锦纪区域的河流趋向于具有较低指数。
如上所述,在第四实施例中,通过取自监控目标河流的河流水22进行荧光分析,利用荧光分析得到的激发峰值波长来计算清洁度,并在大的电子公告板上显示该清洁度。因而,可以通过测量并显示监控目标河流的清洁度让河流周围的人们知道水质量。
第五实施例
接下来,描述根据本发明第五实施例的水质量监控装置。注意,因为系统配置和图11显示的第四实施例相同,所以参考图11进行描述。
根据第五实施例的水质量监控装置21包括荧光计23、清洁度计算装置24和清洁度显示装置25。荧光计23包括带有LED的激发光源,LED发出波长为310纳米到350纳米的光。在从待监控河流取河流水22时,荧光计23将荧光波长固定在425纳米并扫描激发波长以获得采样水的激发光谱。因而,荧光计23测量河流水22的激发峰值波长。清洁度计算装置24由半导体元件等构成,其使用荧光计23得到的分析结果来计算清洁度,清洁度指示河流水22的利用程度。清洁度显示装置25由液晶显示设备等构成,其显示清洁度计算装置24计算的清洁度。由河流管理人员携带水质量监控装置21。当从监控河流取得的河流水22流过荧光计23并且操作分析开始开关时,水质量监控装置21通过执行荧光分析测量激发峰值波长并用激发峰值波长计算清洁度。在清洁度显示装置25上显示该清洁度。
如上所述,在第五实施例中,减小水质量监控装置21的大小使其便于携带。因而,可以通过将河流管理人员等人派遣到待监控的河流而快速获得清洁度。
Claims (10)
1.一种利用紫外线对水进行消毒的紫外线照射系统,包括:
紫外线照射槽;
荧光计,其设置在消毒处理前的处理中的至少一点,所述荧光计连续测量激发光谱峰值波长及/或荧光光谱峰值波长;以及
紫外线照射等级控制设备,其根据所述荧光计得到的所述激发光谱峰值波长和荧光光谱峰值波长中的至少一个计算用于优化所述消毒处理中所述紫外线的紫外线照射等级的目标值;
设置在所述紫外线照射槽中的紫外线照射装置;
紫外线电源,用于产生对应于所计算的目标值的驱动电压,并将该驱动电压提供给所述紫外线照射装置;
其中该紫外线照射装置配置成生成强度对应于所述驱动电压的紫外线,并利用所生成的紫外线照射所述紫外线照射槽中的处理前的水。
2.根据权利要求1所述的紫外线照射系统,
其中,所述紫外线照射等级控制设备根据比例函数、步进函数或者预定函数中的任一个控制所述紫外线照射等级,这取决于所述激发光谱峰值波长及荧光光谱峰值波长中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的紫外线照射系统,
其中,所述紫外线照射等级控制设备自动改变控制目标值。
4.根据权利要求1所述的紫外线照射系统,
其中,所述荧光计监控310纳米到350纳米范围内的激发光谱峰值波长或者420纳米到460纳米范围内的荧光光谱峰值波长中的至少一个。
5.根据权利要求1所述的紫外线照射系统,
其中,所述荧光计具有作为激发光源的LED,所述LED发射波长为310纳米到350纳米的光。
6.根据权利要求1所述的紫外线照射系统,
其中,所述荧光计还连续测量荧光强度;以及
其中,所述紫外线照射等级控制设备根据代表所述荧光计得到的所述激发光谱峰值波长和荧光光谱峰值波长中的任一个与荧光强度之间关联的水质量矩阵,控制所述紫外线照射等级。
7.根据权利要求6所述的紫外线照射系统,
其中,所述紫外线照射等级控制设备根据比例函数、步进函数或者预定函数中的任一个控制所述紫外线照射等级,这取决于所述激发光谱峰值波长及荧光光谱峰值波长中的至少一个。
8.根据权利要求6所述的紫外线照射系统,
其中,所述紫外线照射等级控制设备自动改变控制目标值。
9.根据权利要求6所述的紫外线照射系统,
其中,所述荧光计监控310纳米到350纳米范围内的激发光谱峰值波长或者420纳米到460纳米范围内的荧光光谱峰值波长中的至少一个。
10.根据权利要求6所述的紫外线照射系统,
其中,所述荧光计具有作为激发光源的LED,所述LED发射波长为310纳米到350纳米的光。
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---|---|---|---|---|
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CN102590091B (zh) * | 2012-02-28 | 2014-02-26 | 北京师范大学 | 用于浓度辅助参量荧光光谱测量的荧光样品池及其被测样品浓度逐步稀释的方法 |
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JP6480682B2 (ja) * | 2014-08-12 | 2019-03-13 | リオン株式会社 | 生物粒子計数システム、生物粒子計数方法及び水質管理システム |
WO2016145027A1 (en) | 2015-03-09 | 2016-09-15 | Hidrate, Inc. | Wireless drink container for monitoring hydration |
US10214431B2 (en) * | 2015-03-27 | 2019-02-26 | Rayvio Corporation | System and method for UV-LED liquid monitoring and disinfection |
US11656180B2 (en) | 2015-08-03 | 2023-05-23 | Ysi, Inc. | Multi excitation-multi emission fluorometer for multiparameter water quality monitoring |
US10180248B2 (en) | 2015-09-02 | 2019-01-15 | ProPhotonix Limited | LED lamp with sensing capabilities |
USD815892S1 (en) | 2015-11-02 | 2018-04-24 | Hidrate, Inc. | Smart water bottle |
WO2018187681A1 (en) * | 2017-04-06 | 2018-10-11 | Hidrate, Inc. | Smart water bottle with ultraviolet radiation sterilization |
JP2020063998A (ja) * | 2018-10-18 | 2020-04-23 | 株式会社島津製作所 | 水質分析計及び紫外線ランプの劣化判定方法 |
KR101990793B1 (ko) * | 2019-01-17 | 2019-06-19 | 대한민국 | 수산물양식을 위한 스마트 수질측정시스템 |
EP3990396A1 (en) | 2019-07-31 | 2022-05-04 | Access Business Group International Llc | Water treatment system |
CN112986203B (zh) * | 2021-03-15 | 2022-08-30 | 广东新一代工业互联网创新技术有限公司 | 一种以led发光二极管为光源的荧光信号水质监测装置及其应用方法 |
SE545520C2 (en) * | 2022-02-23 | 2023-10-10 | Chalmers Ventures Ab | Method and system for determining at least one of the character, composition and reactivity of dissolved organic matter in water |
CN115252834A (zh) * | 2022-06-14 | 2022-11-01 | 复旦大学 | 一种紫外消杀指示方法、装置及计算机可读存储介质 |
CN115432768B (zh) * | 2022-08-24 | 2023-06-09 | 乐富意得(上海)流体技术有限公司 | 用于水处理的紫外线装置的控制方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1113568A (zh) * | 1994-03-29 | 1995-12-20 | 诺尔科化学公司 | 监测水处理剂系统内浓度并调节其用量 |
CN1308723A (zh) * | 1998-07-13 | 2001-08-15 | 纳尔科化学公司 | 从半导体及印刷电路板加工的废水流中监测及除铜 |
CN1373095A (zh) * | 2000-11-30 | 2002-10-09 | 株式会社东芝 | 使用荧光分析仪的水处理控制系统 |
CN1478726A (zh) * | 1999-06-21 | 2004-03-03 | ͨ����ҵ���Ź��ʹ�˾ | 用于处理水的就地使用式水处理系统 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2735550A1 (de) * | 1977-08-06 | 1979-02-08 | Guenther O Prof Dr Schenck | Mehrkammer-photoreaktor |
DE3740005A1 (de) | 1987-11-25 | 1989-06-08 | Katadyn Produkte Ag | Vorrichtung zur desinfektion von abwasser |
DE19530086C2 (de) | 1995-08-16 | 1998-08-20 | Robert Prof Dr Fleischmann | Verfahren zur physikalisch-chemischen Brauchwasseraufbereitung von Oberflächen- und Abwässern |
JP2003090797A (ja) | 2001-09-17 | 2003-03-28 | Toshiba Eng Co Ltd | 蛍光分析水質測定システム |
JP3889294B2 (ja) | 2002-03-12 | 2007-03-07 | 株式会社東芝 | 蛍光分析計を用いた水処理システム |
JP3914850B2 (ja) * | 2002-09-11 | 2007-05-16 | 株式会社東芝 | 紫外線併用オゾン促進酸化水処理装置およびオゾン促進酸化モジュール |
JP4079795B2 (ja) | 2003-02-17 | 2008-04-23 | 株式会社東芝 | 水処理制御システム |
US7091495B2 (en) * | 2003-11-12 | 2006-08-15 | Xenon Corporation | Systems and methods for treating liquids |
CA2575118C (en) * | 2004-07-27 | 2012-01-03 | Boris Tartakovsky | Multi-wavelength fluorometric system for on-line monitoring of bioprocesses |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1113568A (zh) * | 1994-03-29 | 1995-12-20 | 诺尔科化学公司 | 监测水处理剂系统内浓度并调节其用量 |
CN1308723A (zh) * | 1998-07-13 | 2001-08-15 | 纳尔科化学公司 | 从半导体及印刷电路板加工的废水流中监测及除铜 |
CN1478726A (zh) * | 1999-06-21 | 2004-03-03 | ͨ����ҵ���Ź��ʹ�˾ | 用于处理水的就地使用式水处理系统 |
CN1373095A (zh) * | 2000-11-30 | 2002-10-09 | 株式会社东芝 | 使用荧光分析仪的水处理控制系统 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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