CN212315627U - 一种腔体式紫外线消毒器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种腔体式紫外线消毒器，属于给排水消毒领域，包括紫外灯管、套管和消毒腔体，紫外灯管位于套管内，套管位于消毒腔体内；当紫外灯管为一根时，消毒腔体内径R与所述紫外灯管所需玻璃套管外径r之差≤紫外灯管最大有效距离d₀；当紫外灯管为至少两根时，单根紫外灯管所需套管对消毒腔体内壁最大的有效距离为d₁，紫外灯管所需套管的外径至消毒腔体内壁的距离s₁≤d₁；单根紫外灯管对消毒腔体中心最大的有效距离为d₂，紫外灯管所需套管的外径至消毒腔体中心的距离s₂≤d₂，通过对紫外线消毒器内紫外灯管排布位置进行优化，使得消毒腔体内紫外光强达到最优分布，从而达到对水体进行紫外线消毒的最佳效果，显著提升消毒的效果和效率。

Description

一种腔体式紫外线消毒器

技术领域

本实用新型涉给排水消毒技术领域，尤其涉及一种腔体式紫外线消毒器。

背景技术

在水处理领域，需要对污水以及市政供水进行消毒，而这些水消毒的过程中，常采用的消毒方法可分为化学方法和物理方法两大类，其中，化学方法一般包括加氯法，臭氧法或者其他氧化剂方法；物理方法包括加热法、紫外线法、超声波等方法；这两类方法各有利弊。其中，对于污水的消毒，紫外线消毒是一种常见的方法。相应的，紫外线消毒器是污水处理和供水领域常用的设备。

紫外线消毒技术是通过一定紫外线灯管发出特定波长的紫外线来破坏细菌等微生物细胞相关分子结构，从而达到消毒杀菌的目的；而紫外线剂量是进行紫外线消毒工艺的重要指标，微生物所接收到的紫外照射剂量决定了其灭活的程度。现有常规的紫外线消毒器，由于其结构的限制，在消毒杀菌方面的效率和效果都有待提高。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于提供一种腔体式紫外线消毒器，以解决上述问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是这样的：一种腔体式紫外线消毒器，包括紫外灯管、套管和消毒腔体，所述紫外灯管位于套管内，所述套管位于消毒腔体内，所述紫外灯管与套管成套设置；所述紫外灯管为一根或至少两根，当紫外灯管为一根时，所述消毒腔体内径R与所述紫外灯管外的玻璃套管外径r之差小于或者等于紫外灯管最大有效距离d₀。

作为优选的计算方案：当紫外灯管为至少两根时，当紫外灯管为至少两根时，单根紫外灯管外的套管对消毒腔体内壁最大的有效距离为d₁，单根紫外灯管外的套管的外径至消毒腔体内壁的距离s₁小于或者等于d₁；单根紫外灯管对消毒腔体中心最大的有效距离为d₂，紫外灯管所需套管的外径至消毒腔体中心的距离s₂小于或者等于d₂。

本申请的实用新型人通过大量试验证明：紫外线灯管的布置方式会对辐射剂量分布有明显影响，所以，本申请从紫外线灯管的排布方式入手，对紫外线消毒器的辐射剂量分布进行改进，从而改善紫外线消毒器的消毒杀菌效果和效率。

具体而言，紫外线光强在水中会随照射距离增大而衰减，先确定紫外灯管初始光强强度I₀和水体对紫外线的吸光系数k，通过朗伯-比尔定律求出距紫外灯管外壁任意一点的光强强度I₁；

然后，根据国标规定的给排水用紫外线消毒器达到的最低要求与流水与灯管接触时间可计算出达到剂量的最小光强强度I_min，推算出单根紫外灯管所能照射的最大有效距离d_max；同一个消毒腔体内紫外灯管数量的变化会导致水体流速变化，从而影响流水与紫外灯管接触时间，最终使得紫外灯管所能照射的最大有效距离d₀小于d_max。

基于上述理论，本实用新型设计了采用单根紫外灯管和多根紫外灯管时的灯管排布方案，从而紫外线消毒器的辐射剂量分布进行改进。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型通过对紫外线消毒器内紫外灯管排布位置进行优化，使得消毒腔体内紫外光强达到最优分布，从而达到对水体进行紫外线消毒的最佳效果，显著提升消毒的效果和效率。

与传统紫外消毒器腔体内紫外灯管和玻璃套管的排布方式相比，本专利采用优化后的最佳紫外灯管和套管的排列方式，可以将紫外消毒器的杀菌率从传统的63.11％(传统消毒器的腔体半径采用紫外灯管可照射的最大有效距离设计，如紫外线消毒器腔体尺寸内径为267mm，紫外灯管可照射的最大有效距离为60mm，即满足国家标准GB19837规定的紫外有效剂量所需的最低紫外辐射强度对应的可照射距离)提升到90.40％和100％，因此通过本专利对紫外消毒腔体的结构设计可以实现紫外消毒腔体内杀菌率100％，并且使得紫外线消毒腔体内最低辐射强度区域的紫外有效剂量也符合国家标准GB19837所规定的紫外线有效剂量≥40mJ/cm²,消毒杀菌效果优异。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的结构示意图；

图2为本实用新型实施例2的结构示意图。

图中：1、紫外灯管；2、套管；3、消毒腔体。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。

实施例1：

参见图1，一种腔体式紫外线消毒器，包括紫外灯管1、套管2和消毒腔体3，所述紫外灯管1位于套管2内，所述套管2位于消毒腔体3内，所述紫外灯管1与套管2成套设置；

本实施例1中，所述紫外灯管1为一根，所述紫外灯管长度为762mm，额定功率为87W，半径r为7.5mm；所述玻璃套管外径为23mm，透光率≥0.85，安装时与紫外灯管呈同心轴向安装；所述紫外消毒腔体为不锈钢材质,壁厚为3mm,内径为100mm；紫外灯管表面的紫外辐射强度初始值I₀可根据Keitz公式计算约78mW/cm²；所述紫外灯管发出的紫外线光强在水中会随照射距离增大而衰减，先确定紫外灯管初始光强强度I₀和水体对紫外线的吸光系数k，通过朗伯-比尔定律求出距紫外灯管外壁任意一点的光强强度I₁；然后，根据国标规定的给排水用紫外线消毒器达到的最低要求与流水与灯管接触时间可计算出达到剂量的最小光强强度I_min，推算出单根紫外灯管所能照射的最大有效距离d_max；同一个消毒腔体内紫外灯管数量的变化会导致水体流速变化，从而影响流水与紫外灯管接触时间，最终使得紫外灯管所能照射的最大有效距离d₀小于d_max。

本实施例中所述紫外消毒器的腔体内水质为自来水，其对紫外光线(254nm)的吸收度为0.024(由岛津紫外分光光度计测得)；所述消毒腔体内径R与所述紫外灯管所需的玻璃套管外径r之差小于或者等于紫外灯管最大有效距离d₀可由GB19837规定的紫外辐射剂量最小值计算得出，单根紫外灯管所能照射的最大有效距离d_max约为60mm，而本实施例中所述消毒腔体内径R与所述紫外灯管所需的玻璃套管外径r之差小于或者等于紫外灯管最大有效距离d₀等于紫外消毒腔体的设计半径，故本实施例所述紫外线消毒器的设计符合紫外线消毒腔体内所有区域的紫外辐射剂量满足要求。

实施例2：

参见图2，一种腔体式紫外线消毒器，包括紫外灯管1、套管2和消毒腔体3，所述紫外灯管1位于套管2内，所述套管2位于消毒腔体3内，所述紫外灯管1与套管2成套设置；

本实施例中，所述紫外灯管1为六根，所述紫外灯管长度为762mm，额定功率为87W，半径r为7.5mm；所述玻璃套管外径为23mm，透光率≥0.85，安装时与紫外灯管呈同心轴向，并在紫外线消毒器腔体内呈环形阵列分布；

所述紫外消毒腔体3为不锈钢材质,壁厚为3mm,内径为273mm；所述消毒腔体3内任意区域所接受到的紫外线辐射强度可由实施例1中提及的公式进行计算，但是考虑到多个紫外灯管1相互之间的耦合因素，导致所述消毒腔体3内径R与所述紫外灯管1所需的玻璃套管外径r之差小于或者等于紫外灯管1最大有效距离d₀会随灯管个数发生改变。即当紫外灯管1为至少两根时，单根紫外灯管1所需的套管2对消毒腔体3内壁最大的有效距离为d₁，紫外灯管1所需套管2的外径至消毒腔体3内壁的距离s₁小于或者等于d₁；单根紫外灯管1对消毒腔体3中心最大的有效距离为d₂，紫外灯管1所需套管的外径至消毒腔体3中心的距离s₂小于或者等于d₂；

在本实施例中，如图2所示，当不考虑多根紫外灯管1相互之间耦合因素时，所述消毒腔体3内径R与所述紫外灯管1所需的玻璃套管2外径r之差小于或者等于紫外灯管1最大有效距离d₀约为60mm(具体计算见实施例1)，所述消毒腔体3内径R≤d₀+s₀，见图2(a)；

当考虑多根紫外灯管1相互之间耦合因素时，可分为两种情况，见图2(b)和图2(c),所述消毒腔体3内径R与所述紫外灯管1所需的玻璃套管2外径r之差小于或者等于紫外灯管1最大有效距离分别为d₁和d₂，所述消毒腔体3内径d₂+s₂≤R≤d₁+s₁，即171mm≤R≤213mm，见图2(c)。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种腔体式紫外线消毒器，其特征在于：包括紫外灯管、套管和消毒腔体，所述紫外灯管位于套管内，所述套管位于消毒腔体内，所述紫外灯管与套管成套设置；所述紫外灯管为一根或至少两根，当紫外灯管为一根时，所述消毒腔体内径R与所述紫外灯管外的玻璃套管外径r之差小于或者等于紫外灯管最大有效距离d₀。

2.根据权利要求1所述的一种腔体式紫外线消毒器，其特征在于：当紫外灯管为至少两根时，当紫外灯管为至少两根时，单根紫外灯管外的套管对消毒腔体内壁最大的有效距离为d₁，单根紫外灯管外的套管的外径至消毒腔体内壁的距离s₁小于或者等于d₁；单根紫外灯管对消毒腔体中心最大的有效距离为d₂，紫外灯管所需套管的外径至消毒腔体中心的距离s₂小于或者等于d₂。

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