RU2598938C2 - Система управления установкой уф-дезинфекции с широкополосными уф-излучателями - Google Patents

Система управления установкой уф-дезинфекции с широкополосными уф-излучателями Download PDF

Info

Publication number
RU2598938C2
RU2598938C2 RU2013156664/05A RU2013156664A RU2598938C2 RU 2598938 C2 RU2598938 C2 RU 2598938C2 RU 2013156664/05 A RU2013156664/05 A RU 2013156664/05A RU 2013156664 A RU2013156664 A RU 2013156664A RU 2598938 C2 RU2598938 C2 RU 2598938C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sensor
emitter
broadband
water
radiation
Prior art date
Application number
RU2013156664/05A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2013156664A (ru
Inventor
Христиан БОКЕРМАНН
Свен КЕММЕРЕР
Original Assignee
КСИЛЕМ АйПи ХОЛДИНГЗ ЛЛК
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by КСИЛЕМ АйПи ХОЛДИНГЗ ЛЛК filed Critical КСИЛЕМ АйПи ХОЛДИНГЗ ЛЛК
Publication of RU2013156664A publication Critical patent/RU2013156664A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2598938C2 publication Critical patent/RU2598938C2/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/30Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
    • C02F1/32Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/008Control or steering systems not provided for elsewhere in subclass C02F
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/02Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using physical phenomena
    • A61L2/08Radiation
    • A61L2/10Ultraviolet radiation
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/24Apparatus using programmed or automatic operation
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L9/00Disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L9/16Disinfection, sterilisation or deodorisation of air using physical phenomena
    • A61L9/18Radiation
    • A61L9/20Ultraviolet radiation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/30Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
    • C02F1/32Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
    • C02F1/325Irradiation devices or lamp constructions
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14Circuit arrangements
    • H05B41/36Controlling
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2209/00Aspects relating to disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L2209/10Apparatus features
    • A61L2209/11Apparatus for controlling air treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/32Details relating to UV-irradiation devices
    • C02F2201/322Lamp arrangement
    • C02F2201/3225Lamps immersed in an open channel, containing the liquid to be treated
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/32Details relating to UV-irradiation devices
    • C02F2201/326Lamp control systems
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/40Liquid flow rate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00Specific treatment goals
    • C02F2303/04Disinfection

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Physical Water Treatments (AREA)
  • Apparatus For Disinfection Or Sterilisation (AREA)

Abstract

Изобретение относится к устройству и способу контролирования и управления установками дезинфекции воды, в которых применяют широкополосные УФ-излучатели. Устройство содержит по меньшей мере один широкополосный УФ-излучатель (101), расположенный в водотоке (100), причем устройство включает, по меньшей мере, первый сенсорный УФ-датчик (103), расположенный в массе воды на расстоянии от широкополосного УФ-излучателя (101), причем первый сенсорный УФ-датчик соединен с блоком (105) регулирования, предназначенным для регулирования мощности широкополосного УФ-излучателя (101) или объемного расхода воды через водоток (100). Максимальная чувствительность к УФ-излучению первого сенсорного УФ-датчика (103) составляет от 200 нм до 240 нм диапазона длин волн. В рабочем режиме осуществляют обработку сигнала первого сенсорного УФ-датчика (103), на основе сигнала первого сенсорного УФ-датчика (103) осуществляют расчет УФ-дозы в диапазоне длин волн от 200 до 240 нм. Мерой для расчета мощности установки дезинфекции служит УФ-доза, которую фиксируют по месту первого сенсорного УФ-датчика (103). Технический результат - регулирование биологически активного УФ-С-излучения таким образом, чтобы можно было надежно обеспечить заданную мощность дезинфекции и одновременно сократить избыточный расход электроэнергии. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

Данное изобретение относится к устройству и способу управления установками УФ-дезинфекции, в которых применяют широкополосные УФ-излучатели. Способ согласно данному изобретению должен обеспечить максимально точное управление мощностью установки дезинфекции, чтобы, с одной стороны, обеспечить необходимую мощность установки дезинфекции, а с другой стороны, исключить слишком высокий расход энергии.
Бактерицидное, дезинфицирующее воздействие УФ-излучения давно известно. УФ-излучатели на протяжении многих десятилетий используют для дезинфекции питьевой воды и стоков, в системах кондиционирования, осушения и для дезинфекции рабочих зон биологических лабораторий. При дезинфекции воды происходит генерирование УФ-излучения и обработка им воды для воздействия на микроорганизмы (вирусы, бактерии, одноклеточные организмы). Бактерицидное действие УФ-излучения зависит в этом случае от длины волны и от вида нейтрализуемых микроорганизмов.
УФ-излучением или УФ-светом обозначают диапазон длины волны электромагнитного излучения между видимым световым излучением и рентгеновским излучением, т.е. диапазон длин волн от 400 нм до 100 нм. При этом весь УФ-спектр подразделяют обычно на 4 диапазона: УФ-А (315-400 нм), УФ-В (280-315 нм), УФ-С (200-280 нм) и вакуум-УФ или V-УФ (100-200 нм). Бактерицидное, дезинфицирующее воздействие УФ-излучения обеспечивают, главным образом, диапазоны УФ-В и УФ-С. Бактерицидное действие диапазона УФ-А по сравнению с диапазоном УФ-В и УФ-С относительно слабое.
Почти все установки обеззараживания воды работают с использованием УФ-излучателей, выполненных в виде газоразрядных ламп с ртутной составляющей в газовом наполнении. Ртуть производит, в том числе, доминантный спектр излучения при 254 нм, равный почти максимальной, определяемой длиной волны эффективности УФ-света для дезинфекции микроорганизмов. Зависимость эффективности от длины волны составляет у большинства микроорганизмов локальный максимум при 260 нм, т.е. наиболее эффективна определенная доза УФ-излучения с такой длиной волны. Эффективность сначала падает в направлении уменьшения длины волны до 240 нм, а затем вновь вырастает. Диапазон между 240 нм и 200 нм также подходит для дезинфекции микроорганизмов, имея хороший показатель эффективности.
В зависимости от устройства применения находят, главным образом, два вида излучателей, а именно, во-первых, т.н. излучатели низкого давления, работающие при давлении газа, равном примерно менее 0,1 мбар. Эти излучатели низкого давления с весьма узкополосным линейным спектром генерируют в названном диапазоне длин волн практически только УФ-С-излучение с длиной волны, равной 254 нм. Для них характерна очень высокая электрическая эффективность, так как они преобразуют почти 40% всей потребляемой электрической мощности в мощность излучения с названной длиной волны. Недостатком излучателей низкого давления является относительно невысокая мощность излучения по отношению к их размеру, что обуславливает необходимость применения большого количества излучателей в установке дезинфекции воды с большой пропускной способностью. Это приводит к соответствующему удорожанию этих установок. Преимуществом является, однако, необходимость контроля только мощности излучения при 254 нм, так как доля бактерицидной эффективности остальных компонентов незначительна и эффективный спектр может быть использован непосредственно для управления установкой.
В документе DE 202004012686 U1 раскрыто устройство дезинфекции с размещенным в колбе УФ-излучателем, эмиссию которого контролирует сенсорный датчик, подробно не раскрытый. При отклонении от заданного параметра должен раздаваться сигнал, свидетельствующий о необходимой степени очистки.
Из документа DE 102008051239 AI известна установка дезинфекции с УФ-излучателями, контролируемыми двумя сенсорными датчиками. Старение и вероятное снижение общей мощности излучения фиксируют посредством различного геометрического расположения сенсорных датчиков, например, отличающимся расстоянием или различным углом фиксации. Главным образом, используется косинусный закон Ламберта для определения помутнения оболочки излучателя из-за образования наслоений. В данном документе отсутствует ссылка на спектральную чувствительность сенсорного УФ-датчика. Также не раскрыто, что оба сенсорных УФ-датчика могут иметь различную спектральную чувствительность.
В других установках дезинфекции воды применяют т.н. излучатели среднего давления. Внутреннее давление этих излучателей составляет примерно от 0,1 до 10 бар. Излучатели работают при более высоких температурах и при значительно меньших размерах показывают значительно более высокую потребляемую мощность и соответственно более высокую мощность УФ-излучения. Более высокие температура и давление внутри излучателя генерируют совсем другой УФ-С-спектр и излучение с непрерывным спектром в диапазоне от 240 нм до 200 нм. Этот диапазон также актуален, как сказано выше, для мощности дезинфекции, так как также имеет место сильное воздействие заданной дозы УФ-излучения на микроорганизмы в этом диапазоне длины волны.
Контролирование излучателей среднего давления до настоящего времени было аналогично контролированию и управлению мощностью излучения излучателей низкого давления. Для этого применяют сенсорные УФ-датчики, фиксирующие часть спектра или весь спектр излучения. Мощность излучателя среднего давления регулируют при этом таким образом, чтобы зафиксированная сенсорным датчиком суммарная эмиссия соответствовала требованиям и заданным параметрам. Таким образом, из уровня техники известно фиксирование спектра, в котором доминируют линейные и непрерывные спектры с длиной волны более 240 нм. Сенсорный УФ-датчик для подобного контролирования описан, например, в документе US 2004/0200975 AI. В документе раскрыт карбидно-кремниевый сенсорный датчик с максимальной чувствительностью, равной примерно 260 нм.
Выявлено, что такое контролирование излучателей среднего давления для регулирования и контролирования мощности дезинфекции УФ-излучателя пригодно только ограничено. Поэтому задачей данного изобретения является создание устройства контролирования и регулирования мощности излучения излучателей среднего давления в установках дезинфекции воды, с помощью которого можно регулировать биологически активное УФ-С-излучение таким образом, чтобы можно было надежно обеспечить заданную мощность дезинфекции и одновременно сократить избыточный слишком высокий расход электроэнергии.
Эта задача решается с помощью устройства с признаками пункта 1 формулы изобретения и способа с признаками пункта 5 формулы изобретения.
Так как устройство включает соединенный с блоком регулирования, предназначенным для регулирования мощности широкополосного УФ-излучателя или объемного расхода воды через водоток, первый сенсорный УФ-датчик с максимальной чувствительностью к УФ-излучению в диапазоне от 200 до 240 нм, предпочтительно с максимальной чувствительностью в диапазоне от 200 до 230 нм и особо предпочтительно с максимальной чувствительностью 220 нм, то первый сенсорный УФ-датчик может фиксировать биологически наиболее эффективный спектральный диапазон от 200 до 240 нм и происходит компенсация даже незначительных колебаний выходной интенсивности в данном диапазоне длины волны, у которых отсутствуют существенные изменения в суммарной интенсивности излучения во всем УФ-спектре и в УФ-С-спектре. Преимущественно применяют два сенсорных датчика, причем второй сенсорный УФ-датчик фиксирует спектральный диапазон длины волны выше 240 нм. Таким образом, обеспечена возможность сравнения соотношения мощности излучения в диапазоне от 200 до 240 нм и мощности излучения в диапазоне от 240 до 300 нм. Это соотношение служит показателем технического состояния излучателя, например, таких показателей как условия эксплуатации и старение.
В альтернативном варианте можно применять один сенсорный датчик с возможностью переключать спектральную чувствительность между двумя вышеназванными диапазонами длин волн. Такой сенсорный датчик может заменять первый сенсорный УФ-датчик и второй сенсорный УФ-датчик, объединяя в корпусе сенсорного датчика два отдельных УФ-чувствительных элемента.
Также может быть предусмотрено использование сенсорного датчика с разрешающей способностью по типу спектрометра, который замеряет коротковолновый спектр УФ-С-диапазона от 200 до 240 нм. Обработанный диапазон длин волн от 200 до 240 нм разрешенного спектра используют для регулирования УФ-излучателя и/или для расчета фактической мощности установки дезинфекции.
Первым сенсорным УФ-датчиком для диапазона от 200 до 240 нм служит предпочтительно полупроводниковый сенсорный датчик, оборудованный фильтрами, пропускающими диапазон длин волн от 200 нм до 240 нм и останавливающими другие диапазоны, в частности диапазон >240 нм.
Так как способ контролирования и управления установкой дезинфекции воды согласно данному изобретению предусматривает, по меньшей мере, один установленный в водотоке широкополосный УФ-излучатель, например, типа ртутного излучателя среднего давления или эксимерного излучателя, причем предусмотрен, по меньшей мере, один первый сенсорный УФ-датчик, установленный в воде на расстоянии от широкополосного УФ-излучателя и соединенный с блоком регулирования, предназначенным для регулирования мощности широкополосного УФ-излучателя или объемного расхода воды в водотоке способом согласно настоящему изобретению, а
- максимальная чувствительность первого сенсорного УФ-датчика (103) составляет от 200 нм до 240 нм,
- во время эксплуатации обрабатывают сигнал первого сенсорного УФ-датчика (103),
- на основе сигнала первого сенсорного УФ-датчика (103) рассчитывают дозу УФ-излучения в диапазоне длин волн от 200 нм до 240 нм, и
- полученная по месту первого сенсорного УФ-датчика (103) доза УФ-излучения служит для расчета мощности установки дезинфекции воды,
то полученная мощность дезинфекции может быть в любое время точно определена и при необходимости отрегулирована.
Если также предусмотрено, что за основу расчета мощности дезинфекции принят УФ-спектр воздействия на определенный микроорганизм, то при точно известной микробиологической нагрузке поступающей воды или стоков можно измерить необходимую дезактивирующую дозу для этого микроорганизма и при необходимости ее отрегулировать.
Если также для расчета мощности дезинфекции предусмотрена возможность выбора микроорганизма из группы, включающей вирусы, бактерии и одноклеточные организмы, то существует возможность реагирования на различные возможные нагрузки, например, при доочистке стоков очистных сооружений.
Если предусмотрен второй сенсорный УФ-датчик с максимальной чувствительностью от 240 нм до 300 нм, то из соотношения сигналов первого и второго сенсорного УФ-датчика можно получить параметр, характеризующий старение широкополосного УФ-излучателя.
Если затем в зависимости от сигнала сенсорного датчика происходит регулирование электрической мощности широкополосного УФ-излучателя, то можно компенсировать как изменяющуюся УФ-пропускную способность воды, так и начинающееся старение излучателя.
Далее более подробно на основе чертежей описан вариант выполнения данного изобретения. Чертежи отображают также общий уровень техники в виде УФ-спектров различных излучателей и рабочих диаграмм действия мощности дезинфекции волн различной длины на различные микроорганизмы. На чертежах, в частности, изображено:
фигура 1 - сравнение спектра излучателя низкого давления и спектра излучателя среднего давления (из уровня техники);
фигура 2 - зависимость воздействия УФ-излучения на различные микроорганизмы от длины волны излучения (из уровня техники);
фигура 3 - примеры спектров пропускной способности различных сортов кварцевого стекла;
фигура 4 - примеры спектров поглощения проб воды в диапазоне от 200 до 300 нм (из уровня техники: USEPA (2006) Ultraviolet Disinfection Guidance Manual for the Long Term 2 Enhanced Surface Water Treatment Rule, EPA 815-R-06-007. Office of Water, Washington, DC);
фигура 5 - спектры излучателей среднего давления в зависимости от их старения;
фигура 6 - конфигурация согласно данному изобретению в виде структурной блок-схемы; а также
фигура 7 - предпочтительные варианты кривых спектральной чувствительности сенсорных датчиков по фигуре 6.
Фигуры 1, 2 и 4 отображают состояние уровня техники, важное для пояснения технических аспектов.
Фигура 1 отображает два различных спектра. В верхней части фигуры 1 изображена спектральная линия излучения излучателя низкого давления при 254 нм. Из этого следует, что контролирование УФ-эмиссии при такой длине волны пригодно для регулирования суммарной мощности УФ-излучения излучателя низкого давления в рамках определенного заданного параметра.
Фигура 1 в нижней части отображает спектр излучателя среднего давления. Из этого следует, что сохранено много линейностей в диапазоне от 240 нм и до примерно 370 нм. Регулирование мощности такого излучателя среднего давления только посредством одного сенсорного УФ-датчика с максимальной чувствительностью 260 нм может быть использовано для регулирования суммарной мощности УФ-излучения только в случае, если остаются постоянными относительная интенсивность различных линейностей и сплошного спектра ниже этих линейностей.
Практика показывает, что, с одной стороны, доля УФ-излучения в диапазоне от 200 до 240 нм зависит от конструктивного исполнения излучателя среднего давления. Современные сверхмощные излучатели генерируют в этом коротковолновом диапазоне значительную долю их суммарной мощности излучения, а излучатели более старой конструкции и другого типа эксплуатации генерируют в этом диапазоне только незначительную часть их суммарной мощности излучения. Фигура 1 в нижней части показывает, что суммарная доля УФ-излучения излучателя среднего давления в диапазоне от 200 до 240 нм незначительна по сравнению с суммарной эмиссией. Однако именно этот диапазон длин волн имеет большое значение для биологической эффективности установок дезинфекции воды, насыщенной микроорганизмами. Это подтверждается фигурой 2, отображающей воздействие УФ-излучения на ДНК различных микроорганизмов в зависимости от длины волны. Различные кривые на фигуре 2 выражены относительной величиной воздействия, равной 1, в диапазоне 240 нм. Ясно, что воздействие УФ-излучения в диапазоне от 240 до 300 нм на исследованные микроорганизмы примерно одинаковое (с отклонением примерно 50%). Однако в диапазоне ниже 240 нм воздействие УФ-излучения на ДНК различных микроорганизмов резко изменяется. Существуют микроорганизмы, которые поглощают относительно малое количество УФ-излучения в коротковолновом диапазоне, и поэтому воздействие УФ-излучения на них незначительно. С другой стороны, существуют микроорганизмы, у которых в диапазоне ниже 240 нм значительно возрастает поглощение УФ-излучения и, тем самым, растет дезактивирующее воздействие УФ-излучения.
Фигура 2 отображает, таким образом, что варьирование мощности излучения в диапазоне от 200 до 240 нм может привести к значительным различиям воздействия на некоторые микроорганизмы в зависимости от мощности установки УФ-дезинфекции, а именно, при условии, если воздействие УФ-излучения с небольшой длиной волны на некоторые микроорганизмы возрастает, таким образом, как это показано на фигуре 2.
Существуют и другие виды воздействия на спектр УФ-излучения, генерируемые излучателем среднего давления. Соотношение мощности излучения в диапазоне от 200 до 240 нм и суммарной эмиссии излучателя зависит только от типа конструкции и вида эксплуатации излучателя. При испускании света источником света свет на своем пути взаимодействует с различными материалами, прежде чем он попадает на микроорганизмы. Эти материалы - газ, наполняющий излучатель, кварцевая колба излучателя, воздух между кварцевой колбой и защитной оболочкой, трубчатый футляр, который может быть предусмотрен между УФ-излучателем и обрабатываемой водой и сама вода. На этих материалах и их поверхностях возникают процессы поглощения, отражения, рефракции и рассеивания, воздействующие на спектр.
Фигура 3 отображает, например, спектр пропускания УФ-излучения для различных видов кварцевого стекла. В актуальном диапазоне от 200 до 300 нм обозначенное ссылкой 021 синтетическое кварцевое стекло имеет наилучшую пропускную способность, равную примерно 90%, в то время как обозначенное ссылкой 219 кварцевое стекло уже ниже 260 нм показывает явное снижение, а ниже 200 нм практически не пропускает УФ-излучение. Обозначенный ссылкой 124 образец показывает максимальную пропускную способность при 245 нм, которая ниже 230 нм опять падает. При 200 нм пропускная способность равна только 25%. Фигура 3 наглядно отображает, что излучатель среднего давления, который эмитирует значительную долю мощности излучения в диапазоне от 200 до 240 нм, т.е. в диапазоне, наиболее действенном согласно фигуре 2 для некоторых микроорганизмов, может частично или полностью потерять эффективность в этом диапазоне при неправильном выборе кварцевого стекла для трубчатого футляра. Если регулирование мощности излучения излучателя среднего давления обеспечивает сенсорный датчик с чувствительностью только в диапазоне от 260 до 300 нм, то влияние поглощения различными видами кварцевого стекла не может быть учтено.
Фигура 4 отображает различные спектры поглощения проб воды в диапазоне от 200 до 300 нм. Если поглощающая способность проб воды с очень низкой УФ-поглощающей способностью составляет в коротковолновом диапазоне 200 нм примерно 20%, то поглощающая способность проб воды с высокой УФ-поглощающей способностью составляет уже примерно в диапазоне выше 230 нм 40% и более. Поглощающая способность при длине волны выше 240 нм для всех проб воды в основном одинаковая. Этот пример также показывает, что регулирование мощности излучения сенсорными датчиками с чувствительностью от 260 до 300 нм не может в достаточной мере учитывать изменения УФ-поглощающей способности обрабатываемой воды. Если для управления и регулирования мощности излучения согласно данному изобретению применяют сенсорный УФ-датчик с чувствительностью в диапазоне от 200 до 240 нм, можно надежно регулировать поступающее излучение по месту необходимого воздействия даже при колебаниях УФ-поглощающей способности воды.
Фигура 5 отображает примеры изменения спектров излучателей среднего давления при их эксплуатации в течение 3266 часов. Более высокие эмиссионные спектры характерны для новых излучателей, а более низкие спектральные линейности мощности характерны для состарившихся излучателей. Ясно, что старение способствует падению мощности в диапазоне 260 нм ровно на 50%, однако падение мощности в диапазоне от 200 до 240 нм значительно больше. В самом нижнем примере диапазон от 200 до 210 нм почти полностью выпал.
Поэтому при регулировании мощности установки дезинфекции в диапазоне 260 нм нельзя учесть, что падение мощности в диапазоне от 200 до 240 нм значительно больше. Исходя из этого, предпочтительным вариантом является регулирование мощности установки УФ-дезинфекции в диапазоне от 200 до 240 нм.
Фигура 6 наглядно отображает структурную блок-схему установки УФ-дезинфекции с системой регулирования согласно данному изобретению.
По водотоку 100 направлен поток воды (стоки или питьевая вода). Водоток может при обработке стоков быть открытым или закрытым водоводом. Для обработки питьевой воды его выполняют обычно в виде закрытого водовода из нержавеющей стали.
Вода протекает мимо ртутного излучателя 101 среднего давления, расположенного в трубчатом футляре 102, пропускающем УФ-излучение, и не имеющего таким образом прямого контакта с водой.
На расстоянии от трубчатого футляра 102 в потоке воды расположен первый сенсорный УФ-датчик 103 с чувствительностью к УФ-излучению в диапазоне длин волн от 200 до 240 нм. Расстояние первого сенсорного УФ-датчика 103 от трубчатого футляра 102 выбрано таким образом, чтобы слой воды между первым сенсорным УФ-датчиком 103 и трубчатым футляром 102 был равен в среднем слою воды между трубчатым футляром 102 и находящимися в воде микроорганизмами. Точное определение расстояния не имеет значения, так как для возможности измерить ослабление попадающего на первый сенсорный УФ-датчик УФ-излучения за счет УФ-поглощающей способности воды важен слой воды в зоне прохождения излучения между трубчатым футляром 102 и первым сенсорным УФ-датчиком 103.
Первый сенсорный УФ-датчик в рабочем режиме выдает сигнал, характеризующий мощность поступающего излучения в диапазоне от 200 до 240 нм. Первая сигнальная линия 104 передает сигнал на блок регулирования 105. Блок регулирования 105 регулирует, в свою очередь, напряжение 106 таким образом, чтобы излучатель 101 генерировал заданную мощность УФ-излучения, необходимую для заданной мощности дезинфекции.
Чувствительность первого сенсорного УФ-датчика 103 точно соответствует УФ-С-спектру, в котором эффективность дезинфекции во многом зависит от биологической эффективности и длины волны, характерных, в частности, для различных микроорганизмов. Первый сенсорный УФ-датчик 103 принимает от излучателя 101 излучение вышеназванного диапазона с учетом изменения спектра мощности по времени и поглощению трубчатым футляром и водой, рассеиванию и другим воздействиям. Учету подлежат снижающие мощность воздействия, которые в диапазоне 260 нм длины волны менее эффективны.
В качестве опции может быть предусмотрен дополнительный сенсорный датчик в качестве второго сенсорного УФ-датчика 107, предназначенного также для измерения УФ-излучения в воде, но с максимальной чувствительностью примерно около 260 нм, длинноволнового диапазона, как при обычном контролировании или регулировании широкополосного УФ-излучения. Этот второй сенсорный УФ-датчик 107 передает мощность излучения в длинноволновом диапазоне УФ-С-спектра на блок регулирования 105, который может на этой основе сформировать суммарную мощность в УФ-С-диапазоне и в коротковолновом спектре УФ-В-диапазона, но без учета особенно важного коротковолнового спектра УФ-С-диапазона, который контролирует первый сенсорный УФ-датчик 103. На основе соотношения мощностей, измеряемых, с одной стороны, первым сенсорным УФ-датчиком 103 и, с другой стороны, вторым сенсорным УФ-датчиком 107, блок регулирования 105 может вычислить уровень состояния установки дезинфекции и, в частности, излучателя 101 и в случае сверхбольшого спада мощности УФ-излучения в диапазоне длины волны первого сенсорного УФ-датчика 103 сгенерировать предупредительный сигнал.
Фигура 7 отображает спектр 203 чувствительности первого сенсорного УФ-датчика 103 и спектр 207 чувствительности второго сенсорного УФ-датчика 107. Максимальная чувствительность кривой 203 первого сенсорного УФ-датчика 103 составляет примерно 225 нм, причем выше 240 нм и ниже 200 нм чувствительность практически отсутствует. Максимальная чувствительность кривой 207 второго сенсорного УФ-датчика 107 составляет 260 нм, причем ниже 235 нм и выше 295 нм спектральная чувствительность второго сенсорного УФ-датчика снижается до нуля.
Таким образом представленное регулирование обеспечивает возможность точного контролирования и регулирования установки дезинфекции в рамках важного диапазона длин волн от 200 до 240 нм таким образом, что возможно наличие точной информации о обеспечиваемой мощности дезактивации и дезинфекции, в том числе для специфических микроорганизмов.

Claims (11)

1. Устройство контролирования и управления установкой дезинфекции воды, включающее, по меньшей мере, один широкополосный УФ-излучатель (101), расположенный в водотоке (100), причем устройство включает, по меньшей мере, первый сенсорный УФ-датчик (103), расположенный в массе воды на расстоянии от широкополосного УФ-излучателя (101), причем первый сенсорный УФ-датчик соединен с блоком (105) регулирования, предназначенным для регулирования мощности широкополосного УФ-излучателя (101) или объемного расхода воды через водоток (100), отличающееся тем, что максимальная чувствительность к УФ-излучению первого сенсорного УФ-датчика (103) составляет от 200 нм до 240 нм диапазона длин волн.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что максимальная чувствительность к УФ-излучению первого сенсорного УФ-датчика (103) составляет от 200 до 230 нм диапазона длин волн.
3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что максимальная чувствительность к УФ-излучению первого сенсорного УФ-датчика (103) составляет 220 нм диапазона длины волны.
4. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что предусмотрен второй сенсорный УФ-датчик (107), причем максимальная чувствительность к УФ-излучению второго сенсорного УФ-датчика (107) составляет от 240 нм до 300 нм, предпочтительно 260 нм диапазона длин волн.
5. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что предусмотрен второй сенсорный УФ-датчик (107), причем максимальная чувствительность к УФ-излучению второго сенсорного УФ-датчика (107) составляет от 240 нм до 300 нм, предпочтительно 260 нм диапазона длин волн.
6. Способ контролирования и управления установкой дезинфекции воды, по меньшей мере, с одним расположенным в водотоке (100) широкополосным УФ-излучателем (101), причем предусмотрен, по меньшей мере, один первый сенсорный УФ-датчик (103), расположенный в массе воды на расстоянии от широкополосного УФ-излучателя (101) и соединенный с блоком (105) регулирования, предназначенным для регулирования мощности широкополосного УФ-излучателя (101) или объемного расхода воды в водотоке (100), отличающийся тем, что
- максимальная чувствительность первого сенсорного УФ-датчика (103) составляет от 200 до 240 нм диапазона,
- в рабочем режиме осуществляют обработку сигнала первого сенсорного УФ-датчика (103),
- на основе сигнала первого сенсорного УФ-датчика (103) осуществляют расчет УФ-дозы в диапазоне длин волн от 200 до 240 нм, и что
- мерой для расчета мощности установки дезинфекции служит УФ-доза, которую фиксируют по месту первого сенсорного УФ-датчика (103).
7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что для расчета мощности дезинфекции берут за основу УФ-спектр воздействия на определенный микроорганизм.
8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что для расчета мощности дезинфекции возможно выбрать микроорганизм из группы, включающей вирусы, бактерии и одноклеточные организмы.
9. Способ по любому из пп. 6-8, отличающийся тем, что предусмотрен второй сенсорный УФ-датчик (107) с максимальной чувствительностью от 240 нм до 300 нм, и что на основе соотношения сигналов первого сенсорного УФ-датчика (103) и второго сенсорного УФ-датчика (107) рассчитывают параметр, обеспечивающий возможность расчета дозы с учетом старения широкополосного УФ-излучателя (101) и спектральной поглощающей способности воды.
10. Способ по любому из пп. 6-8, отличающийся тем, что электрическую мощность широкополосного УФ-излучателя (101) можно отрегулировать в зависимости от сигнала первого сенсорного УФ-датчика (103).
11. Способ по п. 9, отличающийся тем, что электрическую мощность широкополосного УФ-излучателя (101) может отрегулировать в зависимости от сигнала первого сенсорного УФ-датчика (103).
RU2013156664/05A 2011-05-20 2012-05-16 Система управления установкой уф-дезинфекции с широкополосными уф-излучателями RU2598938C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011102687.1 2011-05-20
DE102011102687A DE102011102687A1 (de) 2011-05-20 2011-05-20 Steuerung für eine UV-Desinfektionsanlage mit Breitband-UV-Strahlern
PCT/EP2012/002109 WO2012159719A1 (de) 2011-05-20 2012-05-16 Steuerung für eine uv-desinfektionsanlage mit breitband-uv- strahlern

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013156664A RU2013156664A (ru) 2015-06-27
RU2598938C2 true RU2598938C2 (ru) 2016-10-10

Family

ID=46210192

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013156664/05A RU2598938C2 (ru) 2011-05-20 2012-05-16 Система управления установкой уф-дезинфекции с широкополосными уф-излучателями

Country Status (9)

Country Link
US (2) US9856152B2 (ru)
EP (1) EP2709958B1 (ru)
AU (1) AU2012261291B2 (ru)
CA (1) CA2835697C (ru)
DE (1) DE102011102687A1 (ru)
DK (1) DK2709958T3 (ru)
NO (1) NO2709958T3 (ru)
RU (1) RU2598938C2 (ru)
WO (1) WO2012159719A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU217554U1 (ru) * 2022-08-29 2023-04-05 Федеральное Государственное бюджетное учреждение "27 Научный центр" Министерства обороны Российской Федерации Стационарная стойка для дезинфекции документов и почтовой корреспонденции ультрафиолетовым излучением

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180169279A1 (en) 2011-03-07 2018-06-21 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Apparatus, method and system for selectively affecting and/or killing a virus
JP6025756B2 (ja) 2011-03-07 2016-11-16 ザ トラスティーズ オブ コロンビア ユニバーシティ イン ザ シティ オブ ニューヨーク 殺菌装置、及び、殺菌装置の作動方法
AT513795A1 (de) * 2012-12-20 2014-07-15 Fachhochschule Technikum Wien Geregeltes Flüssigkeits- und Oberflächendesinfektionsgerät mit Impulssteuerung
US20160130159A1 (en) * 2013-06-07 2016-05-12 Trojan Technologies System for determining uv dose in a reactor system
EP2816014A1 (en) * 2013-06-19 2014-12-24 AlfaWall Aktiebolag UV-lamp based water treatment system
DE102013017377A1 (de) 2013-10-21 2015-05-07 Schott Ag Messvorrichtung zur detektion der strahlung und/oder bestimmung der strahlungsleistung von mindestens einer quelle, die elektromagnetische strahlung emittiert, insbesondere für eine entkeimungs- oder desinfektionsvorrichtung
DE102013114101A1 (de) * 2013-12-16 2015-06-18 Askion Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Erwärmung von Volumina von Medien in einem geschlossenen Behälter mittels einer elektromagnetischen Strahlung
CN105116100B (zh) * 2015-08-19 2018-06-15 清华大学 一种利用ki-kio3测定紫外线水消毒剂量的等效方法
DE102015218053A1 (de) 2015-09-21 2017-03-23 Eta Plus Electronic Gmbh Vorrichtung zur UV-Bestrahlung eines strömenden Mediums
US9778103B1 (en) * 2016-05-13 2017-10-03 Eit, Llc UV radiometry instruments and methods
US11447878B2 (en) 2018-03-13 2022-09-20 James Bartkowiak Hydrogen generating cell
AT523219A1 (de) * 2019-12-13 2021-06-15 Richard Hoermann Dipl Ing Dr Verfahren und Vorrichtung zur Desinfizierung und Messung eines Fluids
WO2021130155A1 (en) * 2019-12-26 2021-07-01 ams Sensors Germany GmbH Integrated uv radiation sensor
US11007292B1 (en) 2020-05-01 2021-05-18 Uv Innovators, Llc Automatic power compensation in ultraviolet (UV) light emission device, and related methods of use, particularly suited for decontamination
US11752228B2 (en) 2020-08-24 2023-09-12 Lumenlabs Llc Highly efficient UV C bulb with multifaceted filter
US20220059338A1 (en) 2020-08-24 2022-02-24 Sportsbeams Lighting, Inc. Cartridge based uv c sterilization system
IT202000024907A1 (it) * 2020-10-22 2022-04-22 Cortem S P A Dispositivo e metodo di rilevazione di radiazioni ultraviolette
US11313726B1 (en) * 2021-03-23 2022-04-26 Lumenlabs Llc Safe UV-C dosimeter

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2001629C1 (ru) * 1991-06-28 1993-10-30 Малое научно-производственное предпри тие "Мелитта" Способ дезинфекции и стерилизации открытых поверхностей объектов, жидкости и воздуха
US6057917A (en) * 1999-02-26 2000-05-02 General Electric Company Optical sensing and control of ultraviolet fluid treatment dynamics
US6429438B1 (en) * 1999-07-12 2002-08-06 Waterhealth International, Inc. Ultraviolet light detector for liquid disinfection unit
US20040061069A1 (en) * 2002-09-26 2004-04-01 Schalble Uwe D. Fluid treatment system with UV sensor and intelligent driver

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5093576A (en) * 1991-03-15 1992-03-03 Cree Research High sensitivity ultraviolet radiation detector
AU2001274846A1 (en) * 2000-05-31 2001-12-11 Calgon Carbon Corporation Apparatus for detecting and measuring intensity of ultraviolet radiation
US20040200975A1 (en) * 2003-04-14 2004-10-14 Brown Dale Marius Ultraviolet sensors for monitoring energy in the germicidal wavelengths
DE202004012686U1 (de) * 2004-08-13 2004-10-14 Saalmann Gmbh Vorrichtung zum Entkeimen einer Flüssigkeit
US20090250626A1 (en) * 2008-04-04 2009-10-08 Hexatech, Inc. Liquid sanitization device
DE102008051239B4 (de) * 2008-10-10 2015-03-19 Airbus Operations Gmbh Methode und Vorrichtung zur einfachen Überwachung des Wartungszustandes einer UV-Trinkwasserdesinfektionsanlage in einem Flugzeug

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2001629C1 (ru) * 1991-06-28 1993-10-30 Малое научно-производственное предпри тие "Мелитта" Способ дезинфекции и стерилизации открытых поверхностей объектов, жидкости и воздуха
US6057917A (en) * 1999-02-26 2000-05-02 General Electric Company Optical sensing and control of ultraviolet fluid treatment dynamics
US6429438B1 (en) * 1999-07-12 2002-08-06 Waterhealth International, Inc. Ultraviolet light detector for liquid disinfection unit
US20040061069A1 (en) * 2002-09-26 2004-04-01 Schalble Uwe D. Fluid treatment system with UV sensor and intelligent driver

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU217554U1 (ru) * 2022-08-29 2023-04-05 Федеральное Государственное бюджетное учреждение "27 Научный центр" Министерства обороны Российской Федерации Стационарная стойка для дезинфекции документов и почтовой корреспонденции ультрафиолетовым излучением

Also Published As

Publication number Publication date
US20140116961A1 (en) 2014-05-01
EP2709958A1 (de) 2014-03-26
WO2012159719A1 (de) 2012-11-29
US20170283278A1 (en) 2017-10-05
DE102011102687A1 (de) 2012-11-22
US10351443B2 (en) 2019-07-16
AU2012261291B2 (en) 2017-02-23
EP2709958B1 (de) 2017-12-20
NO2709958T3 (ru) 2018-05-19
CA2835697C (en) 2020-07-14
DK2709958T3 (en) 2018-03-12
RU2013156664A (ru) 2015-06-27
US9856152B2 (en) 2018-01-02
AU2012261291A1 (en) 2013-12-12
CA2835697A1 (en) 2012-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2598938C2 (ru) Система управления установкой уф-дезинфекции с широкополосными уф-излучателями
JP4264111B2 (ja) 紫外線照射システムおよび水質監視装置
EP1130381B1 (en) Transmission meter, a method of measuring transmittance and a disinfection apparatus
US20100314551A1 (en) In-line Fluid Treatment by UV Radiation
JP4901250B2 (ja) 紫外線消毒装置
EP1051599B1 (en) A device for intensity measurement of uv light from a lamp and a uv-treatment plant equipped with such a device
US7628926B2 (en) System and method for monitoring water transmission of UV light in disinfection systems
EP3003986A1 (en) System for determining uv dose in a reactor system
JP2018134607A (ja) 紫外線殺菌システム、及び紫外線照射装置
CN116553678A (zh) 基于动态调节的紫外消毒节能控制系统及控制方法
CN111547810B (zh) 一种二次供水紫外消毒设备内紫外灯的排列方法
EP2816014A1 (en) UV-lamp based water treatment system
US7368725B2 (en) Optical radiation sensor system having a radiation window with a non-circular opening
Jin et al. Aging evaluation of medium-pressure mercury lamps under typical operating conditions for drinking water disinfection applications
Heath et al. UV lamp aging is predicted by direct measurement of UV transmittance
RU2172484C2 (ru) Устройство для контроля параметров процесса дезинфекции жидкости уф излучением
KR200329620Y1 (ko) 수평식 자외선 살균 장치
WO2022079223A1 (en) A method and reactor for exposing a fluid to uv radiation
KR20050003945A (ko) 수평식 자외선 살균 장치