CN102398958B - 紫外线水处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供紫外线水处理装置。具备紫外线照射单元、将被处理水导入到紫外线照射单元的水入口管和使照射了紫外线的被处理水从紫外线照射单元流出的水出口管。紫外线照射单元具备具有相互对置设置的第1及第2开口的周围壁的中空护罩。在护罩内设有紫外线照射设备，分别具备紫外线灯和保护套筒且相互平行地设置1个或1个以上，对通过中空护罩而流动的被处理水照射紫外线。在中空护罩内设有保护套筒清扫设备，具备清扫各保护套筒表面的清扫工具和驱动机构。水入口管与第1开口直接流体连通，使被处理水流入中空护罩。水出口管与第2开口直接流体连通，使照射了紫外线的被处理水从中空护罩流出。入口管及出口管的中心轴分别与中空护罩的中心轴交叉。

Description

紫外线水处理装置

本申请基于日本专利申请2010-207181(申请日：2010年9月15日)为基础，从该日本申请享受优先权，通过参照该日本申请，包括该申请的全部内容。

技术领域

本发明涉及紫外线水处理装置。

背景技术

紫外线具有上下水道的杀菌、消毒、脱色、难分解性有机物的分解、工业用水的除臭、脱色、或纸浆的漂白等作用，在照射紫外线的时间为几秒以内的短时间中发挥该效果。所以，在对被处理水进行紫外线照射的紫外线水处理装置中，在作为紫外线光源而使用高亮度高输出的紫外线灯的情况下，有贯通通水管而设置紫外线灯以使其与被处理水流过的通水管正交的情况。另一方面，还已知有贯通通水管而配置紫外线灯以使其相对于被处理水流过的管倾斜地配置的紫外线照射装置。通过将紫外线灯倾斜地配置，能够使用更长的紫外线灯。

但是，将紫外线灯相对于被处理水流过的管交叉地高精度地进行配置是困难的。

发明内容

本发明的目的是提供一种将紫外线灯相对于被处理水流过的管交叉地高精度地进行配置的紫外线水处理装置。

有关一实施方式的紫外线水处理装置具备紫外线照射单元、将被处理水导入到紫外线照射单元中的水入口管、和使照射了紫外线的被处理水从紫外线照射单元流出的水出口管。上述紫外线照射单元具备具有相互对置设置的第1及第2开口的周围壁的中空护罩(enclosure)。在上述护罩内，设有紫外线照射设备，分别具备紫外线灯和同轴地包围上述紫外线灯的周围的保护套筒且相互平行地设置有1个或1个以上，对通过上述中空护罩而流动的被处理水照射紫外线。同样，在上述中空护罩内设有保护套筒清扫设备，具备构成为清扫各保护套筒的表面的清扫工具(cleaning tool)和构成为驱动上述清扫工具以使其沿着上述保护套筒的表面运动的驱动机构。上述水入口管与上述第1开口直接流体连通，使被处理水流入上述中空护罩内。上述水出口管与上述第2开口直接流体连通，使照射了紫外线的被处理水从上述中空护罩流出；并且，上述入口管及出口管的中心轴分别与上述中空护罩的中心轴交叉。

附图说明

图1A是有关第1实施方式的紫外线水处理装置的概略剖视图。

图1B是从图1A的箭头A方向观察图1A的紫外线水处理装置的图。

图2是将入口管及出口管固定到紫外线照射单元上的角度的说明图。

图3A是有关第2实施方式的紫外线水处理装置的概略剖视图。

图3B是从图3A的箭头方向观察图3A的紫外线水处理装置的图。

图4A是有关第3实施方式的紫外线水处理装置的概略剖视图。

图4B是从图4A的箭头方向观察图4A的紫外线水处理装置的图。

具体实施方式

以下，参照附图说明有关各种实施方式的紫外线水处理装置。

<第1实施方式>

参照图1A、图1B说明有关第1实施方式的紫外线水处理装置100。图1A是紫外线水处理装置100的概略剖视图，图1B是从图1A的箭头A方向观察图1A的紫外线水处理装置的图。

紫外线水处理装置100包括紫外线照射单元110、被处理水的入口管120、和与该入口管120配置在同轴上的被处理水的出口管130。

紫外线照射单元110具备两端开放、并且具有一定的内径的圆筒状的护罩(圆筒)111。圆筒111的中心轴与包括圆筒111的一个开放端的面及包括另一个开放端的面正交。在圆筒111的周围壁上，对置设置有第1开口1111和第2开口1112。

在圆筒111的两开放端，分别形成有沿正交于圆筒111的周围壁的方向延伸的凸缘111a及111b。在这些凸缘111a及111b上，分别经由橡胶垫等(未图示)水密地通过螺钉等可拆卸地固定着平面圆形的第1盖112及第2盖113。不言而喻，圆筒111的中心轴与盖112、113的圆形平面正交。通过盖112及113和圆筒111的周围壁形成密闭空间。

在圆筒111内，相互平行、且与圆筒111的中心轴平行地设有1个或其以上的(在图1A及图1B中是5个)紫外线照射设备114。各紫外线照射设备114具备紫外线灯114a、和同轴地配置在紫外线灯114a的周围的保护套筒114b。紫外线灯的发光部用阴影表示。各紫外线照射设备114贯通盖112及113并用固定部114c固定在盖112、113上。

为了使得脏污不附着在保护套筒114b的表面、或在该表面脏污时将污物清扫，在圆筒111内设有清扫保护套筒的清扫设备115。清扫设备115包括包围各保护套筒114b而设置的清扫工具(例如刷子、弧刷(wiper))115a、和将全部的清扫工具115a支撑固定的1个固定板115b。固定板115b例如如图1B所示，是平面五边形。固定板115b在包括与圆筒111的中心轴平行地贯通固定板115b和盖112及113的中央、在周围设有螺纹槽的固定板移动轴116a、和使该移动轴116a旋转的、设在圆筒111外部的驱动马达116b的驱动机构116的作用下移动。移动轴116a贯通盖112及113，通过固定部116c固定在盖112、113上。

在设在圆筒111的周围壁上的第1开口1111上，连接着被处理水W1的入口管120，在第2开口1112上，连接着照射了紫外线的被处理水W2的出口管130。该入口管120和出口管130配置在同轴上(即入口管120与的中心轴一致)。并且，入口管120和出口管的外径比圆筒111的外径小。在1个实施方式中，入口管120与出口管的直径是相同的。

进而，入口管120及出口管130如图2所示，它们的中心轴CA1与圆筒111的中心轴、因而与紫外线灯(及保护套筒)的中心轴CA2交叉、即相对于中心轴CA2以角度θ倾斜而连接在圆筒111上。另外，图1是将图2简略化的图，紫外线灯114a及保护套筒114b分别仅表示了1根。在图2中(在图1中也相同)，将紫外线灯114a的发光长度用标号L表示。

将在一个或其以上的实施方式中、配管(是指相同内径的入口管120及出口管130)的内径、流过配管内的被处理水的各流速下的紫外线水处理装置的最大处理量、和各种规格的紫外线灯的轴与配管轴的角度θ的例子表示在下述表1中。

表1：

注：FR＝最大流速(m/s)；P＝灯规格(kW)；

W＝每发光长度的输入规格(kW/cm)；L＝灯的发光长度(cm)

如表1所示，在紫外线灯的发光长度L比入口管/出口管的内径大的情况下，可以将入口管/出口管连接在圆筒111上，以使紫外线灯的轴与入口管/出口管的轴所成的角度θ为90°以下。另一方面，在紫外线灯的发光长度L比入口管/出口管的内径短的情况下，以角度θ为90°的方式、即、使紫外线灯与入口管/出口管各自的中心轴正交的方式连接紫外线灯与入口管/出口管。结果，不仅是灯的发光长度L比入口管120及出口管130的直径小的情况，在比入口管120及出口管130的直径长的情况下，也能够使紫外线灯25的发光部位于入口管120和出口管130的、向与圆筒111的轴正交的面上的投影线的内侧。在此情况下，可以设定保护套筒114b内的紫外线灯114a的位置，以使紫外线灯的发光部分(发光长度L)位于上述投影线的内侧。结果，能够将从紫外线灯114a发光的紫外线全部高效率地照射在被处理水W1上而进行消毒(杀菌)处理等。

但是，在发光长度L比入口管/出口管的内径短的情况下，也可以将角度θ设为90°以下。

此外，在本实施方式中，作为紫外线灯114a，比低压紫外线灯更优选的是中压紫外线灯、即灯每发光长度的输入为0.08kW/cm～0.3kW/cm的中压紫外线灯。在作为紫外线灯而使用低压灯的情况下，低压灯只有几十到几百W的灯，与几kW到几十kW的紫外线灯相比需要将10倍以上的根数的紫外线灯收纳到紫外线照射单元中。但是，在此情况下，收纳较困难，成为复杂的构造。此外，低压灯的每发光长度的输入是0.001kW/cm左右，发光长度设计得比中压紫外线灯长。因此，需要将入口管和出口管相对于紫外线照射单元以很小的锐角(10°以下)连接，向紫外线照射单元的连接变得困难。如果使用灯每发光长度输入为0.08kW/cm～0.3kW/cm的中压紫外线灯，则如表1所示那样，能够将角度θ设定为30～90°，能够将入口管120及出口管130容易地连接到圆筒111上。

这里，由上述记载可知，应注意的是，圆筒111、盖112及113、紫外线照射设备114、清扫设备115及驱动机构116构成为一个一体单元(紫外线照射单元)，能够与入口管120及出口管130独立地制造。紫外线照射设备114及移动轴116a平行于圆筒的周围壁而设置，并且与盖112及113正交，所以能够将紫外线照射设备114及移动轴116a高精度地设在圆筒111内。并且，对于这样作为一个一体单元提供的紫外线照射单元，也容易将入口管120及出口管130倾斜地安装。换言之，容易将紫外线灯114a相对于入口管120及出口管130的中心轴倾斜地设定。并且，盖112及113相对于圆筒111可拆卸地设置，所以仅通过这些盖的拆卸，紫外线照射单元110的内部(即圆筒111的内部)的构造物、特别是清扫设备的维护变得容易。

在将被处理水用紫外线水处理装置100处理时，被处理水W1通过入口管120流入紫外线水处理装置的圆筒111内。被处理水W1一边受到来自紫外线灯114a的紫外线的照射一边通过圆筒111内，作为被处理水W2通过出口管130而流出。此外，如果使驱动马达116b驱动，则连结在该驱动马达116b上的驱动轴116a旋转，随之，固定板115b在圆筒111的内部沿着驱动轴116a移动。如果使驱动轴116a向一方向旋转，则固定板115b在驱动轴116a上上升，如果使驱动轴116a向相反方向旋转，则固定板115b在驱动轴116a上下降。随着固定板115b的上下运动，清扫工具115a上下运动，以擦拭保护套筒114b的表面。这样，将保护套筒114b的表面清扫。

另外，在第1实施方式中，紫外线照射单元110的圆筒111的外径比入口管120和出口管130的外径大，但也可以与入口管120和出口管130的外径相同。

此外，在第1实施方式中，护罩由圆筒构成，但护罩也可以由中空长方体构成。在此情况下，在与中空长方体的开放端正交、相对置的、长方体的两个壁面上连接上述入口管和出口管。

<第2实施方式>

参照图3A、图3B说明有关第2实施方式的紫外线水处理装置200。图3A是紫外线水处理装置200的概略剖视图，图3B是从图3A的箭头A方向观察图3A的紫外线水处理装置的图。在图3A及图3B中，对于与图1A及图1B同样的要素赋予相同的标号而省略其详细的说明。

紫外线水处理装置200除了紫外线照射单元由连接设置的多个(在图3A、图3B中是两个)箱型的紫外线照射子单元构成以外，具有与图1A及图1B同样的构造。

构成紫外线照射单元的第1箱型紫外线照射子单元210具备处于两端开放的中空长方体的形状的护罩211。在护罩211的两开放端上，分别经由橡胶垫等(未图示)水密地通过螺钉等可拆卸地固定着平面矩形的第1盖212及第2盖213。不言而喻，长方体211的中心轴与盖212、213的矩形平面正交。通过盖212及213和长方体211的周围壁形成密闭空间。

在长方体211内，与图1A及图1B所示的紫外线水处理装置的情况同样，相互平行、且与长方体211的中心轴平行地设有1个或其以上的(在图3A中是3个)紫外线照射设备214。各紫外线照射设备214与紫外线照射设备114同样，具备紫外线灯214a、和同轴地配置在紫外线灯214a的周围的保护套筒214b。紫外线灯的发光部用阴影表示。各紫外线照射设备214贯通盖212及213并用固定部214c固定在盖212、213上。

在中空长方体护罩211内，与上述紫外线照射单元110同样，设有清扫保护套筒的清扫设备215。清扫设备215包括包围各保护套筒214b而设置的清扫工具(例如刷子、弧刷)215a、和将全部的清扫工具215a支撑固定的1个固定板215b。固定板215b在驱动机构216的作用下移动，该驱动机构216包括：与中空长方体护罩211的中心轴平行地贯通固定板215b和盖212及213的中央、在周围设有螺纹槽的固定板移动轴216a，和使该移动轴216a旋转的、设在中空长方体护罩211外部的驱动马达216b。移动轴216a贯通盖212及213，通过固定部216c固定在盖212、213上。

在中空长方体护罩211的1个壁面内设有开口2111，在那里连接着入口管120。

第2箱型紫外线照射子单元220具有与第1箱型紫外线照射子单元210大致同样的构造。第2箱型紫外线照射子单元220具备处于两端开放的中空长方体形状的护罩221。长方体护罩221具有与长方体护罩211相同的高度，但具有更小的宽度。在中空长方体护罩221两开放端上，分别经由橡胶垫等(未图示)水密地并通过螺钉等可拆卸地固定着平面矩形的第1盖222及第2盖223。不言而喻，长方体护罩221的中心轴与盖222、223的矩形平面正交。通过盖222及223和长方体221的周围壁形成密闭空间。

在长方体护罩221内，与图1A及图1B所示的紫外线水处理装置的情况同样，相互平行、且与长方体护罩221的中心轴平行地设有1个或其以上的(在图3A和3B中是2个)紫外线照射设备224。各紫外线照射设备224与紫外线照射设备114同样，具备紫外线灯224a、和同轴地配置在紫外线灯224a的周围的保护套筒224b。紫外线灯224a的发光部用阴影表示。各紫外线照射设备224贯通盖222及223并用固定部224c固定在盖222、223上。

在中空长方体护罩221内，与上述紫外线照射单元110同样，设有清扫保护套筒的清扫设备225。清扫设备225包括包围各保护套筒224b而设置的清扫工具(例如刷子、弧刷)225a、和将全部的清扫工具225a支撑固定的1个固定板225b。固定板225b在驱动机构226的作用下移动，该驱动机构226包括：与中空长方体护罩221的中心轴平行地贯通固定板225b和盖222及223的中央、在周围设有螺纹槽的固定板移动轴226a，和使该移动轴226a旋转的、设在中空长方体护罩221外部的驱动马达226b的。移动轴226a贯通盖222及223，通过固定部226c固定在盖222、223上。

在中空长方体护罩221的1个壁面内设有开口2211，在那里连接着出口管130。

两个紫外线照射子单元210及220焊接在与连接着入口管120的壁面对置的壁面、和与连接着出口管130的壁面对置的壁面上。在焊接的壁面内穿设有开口，通过那里，紫外线照射子单元210和紫外线照射子单元220的内部连通。连接的两个壁构成所谓的框。

这里，与第1实施方式同样，入口管120设在第1箱型紫外线照射子单元210内，以使其相对于该中心轴紫外线灯214a及保护套筒214b的中心轴(长方体211的中心轴)为角度θ。角度θ与第1实施方式同样，如上述表1所示，在紫外线灯214a的发光长度L比入口管120的内径长的情况下，以角度θ成为90°以下的方式固定入口管120。

另一方面，在发光长度L比入口管120的内径短的情况下，将第1箱型紫外线照射子单元210的长方体护罩211与入口管120以角度θ为90°的方式、即各自的中心轴正交的方式连接。但是，在发光长度L比入口管120的内径短的情况下，也可以将角度θ设为90°以下。此外，将保护套筒214a的内部的紫外线灯25a的位置与其他紫外线灯保护套筒26a错开固定，以使紫外线灯214a的发光部分(发光长度L)位于入口管120的外壁的投影线的内侧。

同样，以出口管23相对于紫外线灯25b及紫外线灯保护套筒26b的中心轴成角度θ的方式连接出口管23与第2箱型紫外线照射单元53。此外，角度θ与入口管120与第1箱型紫外线照射子单元210的连接方法同样决定。

此外，在第2实施方式中，与第1实施方式同样，作为紫外线灯214a、215b，比低压紫外线灯更优选的是中压紫外线灯、即灯每发光长度的输入为0.08kW/cm～0.3kW/cm的中压紫外线灯。

另外，有关第2实施方式的紫外线水处理装置与有关第1实施方式的紫外线水处理装置同样地被操作，所以省略操作的详细说明。

根据第2实施方式，能够得到与第1实施方式的效果同样的效果。但是，由于紫外线照射单元是箱型，所以能够以更容易的加工作业高精度地将入口管120、出口管130、紫外线灯保护套筒214a、224b及清扫装置驱动轴34a、34b固定到紫外线照射单元。因此，与第1实施方式相比在加工作业的方面能够得到更好的效果。此外，由于能够将多个紫外线照射单元串联地焊接，所以能够将紫外线灯的数量不同的箱型紫外线照射单元根据处理量、被处理水所需要的紫外线照射量(由想要杀菌的微生物决定)、被处理水的紫外线透过率而组合紫外线照射单元。结果，能够降低制造成本。

另外，在第2实施方式中，紫外线照射子单元210及220的长方体护罩210及220的进深如图3B所示那样分别与入口管120和出口管130的外径相同。能够使它们的进深比入口管120和出口管130的外径大，结果，入口管120、出口管130的向箱型紫外线照射子单元的连接变得容易。反之，也能够使上述进深比入口管和出口管的内径小。在此情况下，与后述的第3实施方式同样，由入口管120和出口管130构成一个单一管体，能够将包括紫外线照射子单元210及220的紫外线照射单元插入到该管体中。此情况下的效果与后述的第3实施方式相同。

<第3实施方式>

参照图4A及图4B对有关第3实施方式的紫外线水处理装置进行说明。图4A是紫外线水处理装置300的概略剖视图，图4B是从图4A的箭头A方向观察图4A的紫外线水处理装置300的图。在图4A及图4B中，对于与图1A及图1B同样的要素赋予相同的标号，省略其详细的说明。

在本实施方式的紫外线水处理装置300中，圆筒状护罩111的外径比入口管120及出口管130的内径小。入口管120及出口管130构成一个单一管体。即，在紫外线水处理装置300中，为比该单一管体的内径小的外径的圆筒状护罩111插入该管体中的结构。进而，在该紫外线水处理装置中，没有形成紫外线水处理装置100中的凸缘111a及111b，盖112和盖113经由橡胶垫(未图示)将圆筒状护罩111的两开放端堵塞。其他结构、作用与第1实施方式相同。

根据第3实施方式，除了能够得到与第1实施方式的效果同样的效果以外，还具有以下所述的效果。即，由于为在由入口管120和出口管130构成的一个单一管体中插入紫外线照射单元110中的构造，所以能够在以往的水处理工厂的配管上开设孔、在该孔中插入紫外线照射单元110并焊接。在第3实施方式的情况下，能够相对于工厂的配管轴(流动方向)倾斜、或者垂直地开孔而插入单元110。结果，相对于已有的工厂能够大幅地降低在设置工程方面花费的工夫及时间。

另外，紫外线灯并不限于上述5根(在第2实施方式中是3根或2根)。此外，多个紫外线灯单元的组合也并不限于上述内容。

说明了本发明的一些实施方式，但这些实施方式是作为例子提示的，并不意味着限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种形态实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、替代、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围及主旨中，并且包含在权利要求书所述的发明和其等同的范围中。

Claims (13)

1.一种紫外线水处理装置，其特征在于，

具备：

紫外线照射单元，包括中空护罩、紫外线照射设备和保护套筒清扫设备，所述中空护罩具备具有相互对置设置的第1及第2开口的周围壁；所述紫外线照射设备设在上述护罩内，分别具备具有发光部的紫外线灯和同轴地包围上述紫外线灯的周围的保护套筒且相互平行地设置有1个或1个以上，对通过上述中空护罩而流动的被处理水照射紫外线；所述保护套筒清扫设备具备构成为清扫各保护套筒的表面的清扫工具、和构成为驱动上述清扫工具以使其沿着上述保护套筒的表面运动的驱动机构，所述保护套筒清扫设备设在上述中空护罩内；

入口管，与上述第1开口直接流体连通，使被处理水流入上述中空护罩内；以及

出口管，与上述第2开口直接流体连通，使被照射了紫外线的被处理水从上述中空护罩流出，

上述入口管及出口管的中心轴分别相对于上述中空护罩的中心轴倾斜而连接在上述中空护罩上。

2.如权利要求1所述的紫外线水处理装置，其特征在于，上述中空护罩是圆筒，该圆筒的两开放端分别被盖封闭，上述紫外线照射设备和清扫设备固定在上述盖上。

3.如权利要求2所述的紫外线水处理装置，其特征在于，上述圆筒具有与上述入口管及上述出口管的外径相等的长度的内径或者上述入口管及上述出口管的外径以上的长度的内径。

4.如权利要求2所述的紫外线水处理装置，其特征在于，上述入口管和上述出口管构成一个单一管体，上述圆筒具有比上述单一管体的内径短的长度的外径，上述紫外线照射单元插入上述管体中。

5.如权利要求1所述的紫外线水处理装置，其特征在于，上述中空护罩具有中空立方体的形状，该中空立方体的两开放端分别被盖封闭，上述紫外线照射设备和清扫设备固定在上述盖上，在与上述开放端正交、相对置的上述长方体的两个壁面上连接着上述入口管和出口管。

6.如权利要求5所述的紫外线水处理装置，其特征在于，上述长方体具有与上述入口管及上述出口管的外径相等的长度的进深、或者比上述入口管及上述出口管的外径长的长度的进深。

7.如权利要求1所述的紫外线水处理装置，其特征在于，上述紫外线照射单元包括相互连接的多个紫外线照射子单元，各紫外线照射子单元具有收容上述紫外线照射设备及清扫设备的、具有中空长方体的形状的护罩。

8.如权利要求7所述的紫外线水处理装置，其特征在于，上述长方体具有与上述入口管及上述出口管的外径相等的长度的进深、或者比上述入口管及上述出口管的外径长的长度的进深。

9.如权利要求5所述的紫外线水处理装置，其特征在于，上述入口管和上述出口管构成一个单一管体，上述长方体具有比上述单一管体的内径小的长度的进深，上述紫外线照射单元插入上述单一管体中。

10.如权利要求7所述的紫外线水处理装置，其特征在于，上述入口管和上述出口管构成一个单一管体，各长方体具有比上述单一管体的内径小的长度的进深，上述紫外线照射单元插入上述单一管体中。

11.如权利要求1所述的紫外线水处理装置，其特征在于，上述紫外线灯是中压紫外线灯。

12.如权利要求1所述的紫外线水处理装置，其特征在于，上述入口管的内径或上述出口管的内径比上述紫外线灯的发光长度长，上述入口管和上述出口管连接在上述护罩上，以使上述入口管和上述出口管的中心轴相对于上述护罩的中心轴以锐角交叉。

13.如权利要求1所述的紫外线水处理装置，其特征在于，上述紫外线灯配置在上述紫外线灯保护套筒内，以使上述紫外线灯的发光部分位于上述入口管和上述出口管外壁的内侧。