專利名稱：紫外線輻射水處理系統(tǒng)的制作方法
紫外線輻射水處理系統(tǒng)本申請是申請人于2006年3月29日提交的，申請?zhí)枮?200610071878. X"，發(fā) 明名稱為"紫外線輻射水處理系統(tǒng)"的發(fā)明專利申請的分案申請。發(fā)明背景本發(fā)明涉及用紫外線輻射進行水凈化處理的紫外線輻射水處理系統(tǒng)。 習慣地，根據(jù)氯氣殺菌保證衛(wèi)生來操作的水系統(tǒng)代表了水處理系統(tǒng)。 然而近年來，發(fā)生了由出現(xiàn)或再出現(xiàn)的病原微生物如隱孢子蟲屬、賈第蟲屬(giargia)等引起的水系統(tǒng)污染事件。而且，由于湖泊、大壩和河流等水系統(tǒng)水源的富營養(yǎng)化，以及有機物等污染增加造成的藻類大量繁殖，引起異常氣味和味道、顏色異常、聚集和沉積抑制、過濾阻塞、漏入過濾水和其它問題。而且，出現(xiàn)了注入水中用于殺菌的含氯試劑與原水中的有機物反應產(chǎn)生有害副產(chǎn)物如三鹵甲垸(這是表示氯仿、溴仿、溴二氯甲垸和二氯氯甲烷的總量的總稱。)的問題。這些問題己經(jīng)達到基本處理方法包括聚集和沉積、過濾以及氯氣處理的本領域 現(xiàn)有水處理系統(tǒng)所無法控制的水平。在這種環(huán)境下，通過紫外線輻射處理(以下也稱為紫外線消毒)的殺菌(消毒)技 術作為常規(guī)氯氣殺菌的替代殺菌技術吸引了很多關注。紫外線消毒具有不需要復雜 的化學劑注入步驟和不產(chǎn)生有害副產(chǎn)物的優(yōu)點。因此，在水處理裝置等中，在一些 用于殺菌和氧化殘余有機物的情況下，采用紫外線輻射處理。然而，從紫外光的透 射效率的觀點來看，通常進行的處理是將紫外光輻射到過濾水或者聚集或沉積水中。另一方面，在一些情況下，將紫外線輻射應用于原水，以提高聚集、消除病原 微生物如隱孢子蟲屬等的感染。這是用紫外光替代氯氣對原水進行殺菌的處理。如 上所述，不像氯氣處理那樣，此處理不產(chǎn)生副產(chǎn)物如三鹵甲烷，即使是紫外光輻射。 而且，紫外光非常有效地損傷了隱孢子蟲屬的繁殖力并消除了它的感染在水凈化處理中，優(yōu)選防止包括在原水中藻類的繁殖，己證實紫外線輻射處理 也有效地防止藻類的繁殖。同時，紫外光的輻射效率隨待處理水的濁度和色度而改變。尤其是，難以控制 原水的水質(zhì)。因此，在紫外線輻射處理中難以適當?shù)鼐S持輻射效率，這是現(xiàn)有技術 中的一個問題。為了解決這個問題，有人提出通過檢測原水的濁度，并根據(jù)所檢測的濁度來控 制原水流過裝有紫外燈的水管的流速，來實現(xiàn)合適的紫外線輻射控制的技術(參見例如，日本專利申請?zhí)亻_公布號5-169059)。在此文件中，提出用紫外線輻射對貯水池等中的水浮游生物進行殺藻處理。而且，也提出用粒度計代替濁度計實現(xiàn)合適的紫外線輻射控制的技術(參見例如，Shigeo Kimura等，"顆粒測量裝置的基本性能評價的研究"(Investigation on Basic Performance Evaluation of Particle Measuring Devices)， Water System Association Magazine,第71巻，第10期，第31-51頁，2002年10月)。而且， 提出了用將紫外光輻射到水凈化處理設備的原水的系統(tǒng)中的濁度計和粒度計控制紫 外燈輸出的紫外線輻射系統(tǒng)(參見例如日本專利申請?zhí)亻_公告號2004-188273)。在上述現(xiàn)有技術文件中所述的紫外線輻射系統(tǒng)和紫外線輻射處理方法中存在的 問題如下。通常，僅通過在聚集和沉積處理原水后將紫外光輻射到處理水中，不能應付在 聚集和沉積中引起問題的藻類。因此，為了用紫外線輻射有效地對付藻類，需要在 聚集處理前將紫外線輻射到原水中。然而，原水水質(zhì)隨水源、氣象現(xiàn)象的波動等改變很大。更具體說，原水的濁度、 微生物數(shù)量和有機物濃度隨藻類的大量繁殖和降水改變很大，在通常情況下，隨這 些值的升高紫外線透射率降低。結(jié)果是，不能充分獲得紫外線輻射的效果，不僅是 應付藻類，而且病原體的殺菌(消毒)處理等效果都降低，這是現(xiàn)有技術的另一問題。發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供了用紫外線輻射進行水凈化處理的水處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括第一紫外線輻射裝置，它在原水聚沉/沉降處理過程中作為水凈化處理過程的前 期過程發(fā)射紫外線；第二紫外線輻射裝置，它在水凈化處理過程的后期過程中用紫外線輻射處理前期過程中的水；和控制第一個和第二紫外線輻射裝置的控制器。本發(fā)明的其它優(yōu)點見以下說明書，從說明書中可以明顯看出部分優(yōu)點，或通過 實施本發(fā)明可以學習這些優(yōu)點。用以下具體指出的工具和組合的方式可實現(xiàn)和獲得 本發(fā)明優(yōu)點。附圖簡述納入說明書并構成說明書一部分的


了本發(fā)明實施方式，附圖與上面給 出的總說明和下面給出的實施方式詳述一起，來解釋本發(fā)明原理。圖1是顯示本發(fā)明第一個實施方式的水處理系統(tǒng)主要部分的框圖； 圖2是顯示本發(fā)明第二個實施方式的水處理系統(tǒng)主要部分的框圖； 圖3是顯示本發(fā)明第二個實施方式中濁度和紫外線透射率之間的關系圖； 圖4是顯示第二個實施方式中熒光強度和紫外線吸光度之間的關系圖； 圖5是顯示第二個實施方式中熒光強度和溶解有機物的碳濃度之間的關系圖； 圖6是顯示顯示本發(fā)明第三個實施方式的水處理系統(tǒng)主要部分的框圖； 圖7是顯示第三個實施方式的前期紫外線輻射裝置的內(nèi)部結(jié)構的圖； 圖8是顯示本發(fā)明第四個實施方式的水處理系統(tǒng)和應用該水處理系統(tǒng)的水凈化 設備的示意圖；圖9是顯示第四個實施方式中裝配在水處理系統(tǒng)中的監(jiān)測控制單元62的示意性 結(jié)構的框圖；圖10顯示了第四個實施方式中注入和輻射控制模式表71的記錄內(nèi)容。 圖11是顯示第四個實施方式中顯示器單元72的顯示屏83的圖； 圖12是顯示第四個實施方式的水處理系統(tǒng)中前期注入和輻射控制單元的示意 性結(jié)構的框圖；圖13A是顯示第四個實施方式的水處理系統(tǒng)中濁度與次氯酸鈉之間的關系圖； 圖13B是顯示第四個實施方式的水處理系統(tǒng)中濁度與紫外線注入和輻射量之間 的關系圖；禾口圖13C是顯示第四個實施方式的水處理系統(tǒng)中UV燈數(shù)量與指定輻射量之間的關 系圖。發(fā)明詳述以下將參照附圖對本發(fā)明實施方式進行更詳細的說明。 〈第一個實施方式〉圖1是顯示本發(fā)明第一個實施方式的水處理系統(tǒng)主要部分的框圖。 該系統(tǒng)具有由輸水管引導將原水通過入口泵送(未顯示)到沉沙池1，和臨時儲 存沉沙池1供給的原水的沉沙池2。用水池2調(diào)節(jié)供給水凈化過程的原水量。該系統(tǒng)也具有聚沉/沉降池3，以引導水池2供給的原水通過前期處理過程。在 前期處理過程中，將原水流量計4和第一紫外線輻射裝置(以下也稱為前期紫外線輻 射裝置)5排列在用于將水池2的原水提供給聚沉/沉降池3的管道上。還安排了旁通 管6，用于原水取繞行路徑離開前期紫外線輻射裝置5。通過入口三通閥7a將旁通管6連接于前期紫外線輻射裝置5的入口側(cè)，通過出 口三通閥7b將旁通管6連接于它的出口側(cè)。入口三通閥7a和出口三通闊7b分別是 改變原水路徑的閥門。在管道通路上，將經(jīng)前期紫外線輻射裝置5紫外線輻射的水 供給聚沉/沉降池3。在聚沉/沉降池3中，注入聚集劑，在高速攪拌、低速攪拌和沉積的步驟中去除 原水中的混濁物質(zhì)。更具體說，細砂和灰塵以及膠體有機物聚在一起形成絮狀物， 沉積并去除混濁物質(zhì)。在此，由前期紫外線輻射裝置5進行紫外線輻射后死亡或仍 然存活的部分藻類和病原微生物也被吸收到絮狀物中并去除。而且，在此系統(tǒng)中，在后期處理過程中，將沉降水流量計9和第二紫外線輻射 裝置(以下也稱為后期紫外線輻射裝置)10排列在用于將聚沉/沉降池3的處理水提供 給過濾池8的管道上。此外，還安排了旁通管ll，用于處理水取繞行路徑離開后期 紫外線輻射裝置10。通過入口三通閥12a將旁通管11連接于后期紫外線輻射裝置10的入口側(cè)，通 過出口三通閥12b將旁通管ll連接于它的出口側(cè)。入口三通閥12a和出口三通閥12b 分別是改變原水路徑的閥門。在管道通路上，將經(jīng)前期紫外線輻射裝置5紫外線輻 射的處理水供給過濾池8。在前期紫外線輻射裝置5和后期紫外線輻射裝置10的各個內(nèi)側(cè)上，排列了多個 用于發(fā)射紫外線的紫外燈。由紫外燈電源13a、 13b為各個紫外燈供電，將其點亮。通過控制信號線將該系統(tǒng)的水凈化處理監(jiān)測控制裝置(以下稱為控制器)14連接 于紫外燈電源13a、 13b，控制各個紫外燈電源13a、 13b的輸出。從而調(diào)整供給紫外 線輻射裝置5、 IO的各個紫外燈的電量。由原水流量計將原水流速的測量值和由沉降水流量計9將沉降水流速的測量值輸入控制器14。同時，將原水紫外線透射計16測量的原水紫外線透射率和沉降水紫外線透射計18測量的沉降水紫外線透射率輸入控制器14。將原水紫外線透射計16連接于原水采樣管15，測量在水池2和前期紫外線輻 射裝置5的連接管道中通過原水采樣管15取得的原水樣品的紫外線透射率。另一方 面，將沉降水紫外線透射計18連接于沉降水采樣管17，測量在聚沉/沉降池3和后 期紫外線輻射裝置10的連接管道中通過沉降水采樣管17取得的沉降水樣品的紫外 線透射率。而且，將感受內(nèi)部任意點照度的紫外線照度計19、 20分別安排于前期紫外線輻 射裝置5和后期紫外線輻射裝置10。將這些紫外線照度計19、 20的測量值輸入控制 器14。(第一個實施方式的操作和效果)以下將解釋本實施方式的操作和效果?？刂破?4用以下等式(l)計算了前期紫外線輻射裝置5和后期紫外線輻射裝置 10各自內(nèi)部的紫外線照度。這里，紫外線照度是紫外燈表面的最大值，隨著遠離紫 外燈而逐漸降低。用對在管道中流動的待處理液體(原水或沉降水)的紫外線透射率 和距紫外燈表面的距離來計算此時的降低量-,U 、xexp(ln(]^oo)xZ) (mW/cm2)式中I指紫外線照度(mW/cnO; Uv指紫外燈的紫外線輸出(mW); T指紫外線透射 率(%); Z。指距紫外燈的距離(cm); Z指紫外線穿透原水或處理水的距離(cm)。同時，將來自原水紫外線透射計16和沉降水紫外線透射計18的紫外線透射率 的測量值輸入控制器14?；谡斩鹊淖贤饩€量和時間來測定用前期紫外線輻射裝置5和后期紫外線輻射 裝置10的紫外線輻射進行殺藻處理和殺菌(消毒)的性能，其中照度包括在原水中的 微生物或管道中流動的處理水接受的照度。通常，由下面的等式(2)確定紫外線量劑量二IXt(mJ/cm2) (2)式中劑量指紫外線量(mj/cm2); I指紫外線照度(mW/cm2); t指輻射時間(秒)。 還有，殺死待處理微生物或使其失活(破壞其繁殖力，或破壞病原微生物的感染力)所必需的紫外線量通常因微生物的種類而不同。因此，需要根據(jù)待處理微生物種類考慮紫外線輻射裝置5、 10的性能。 (控制前期紫外線輻射裝置5)在本實施方式中，將前期紫外線輻射裝置5安排在聚沉/沉降池3的前期。因此， 不僅有效對付原水中存活的病源微生物，也能有效對付藻類。因此，控制器14控制 了前期紫外線輻射裝置5的紫外燈輸出，以獲得使多種病原微生物和藻類死亡和失活所必需的紫外線量?？刂破?4根據(jù)原水紫外線透射計16的測量值、原水流量計4的測量值、前期 紫外線輻射裝置5中紫外燈的排列以及隨內(nèi)部結(jié)構和流速而改變的原水流動條件， 用算術等式如上述算術等式(l)-(2)來控制前期紫外線輻射裝置5的紫外燈輸出。更 具體說，控制器14根據(jù)紫外線透射率和流速改變用算術等式計算必需的紫外線輸出 值。該控制器從而控制了從紫外燈電源13a供給前期紫外線輻射裝置5中的紫外燈 的電力。而且，當控制器14根據(jù)原水紫外線透射計16的測量值確定原水的紫外線透射 率與參比值相比足夠高時，該控制器控制降低后期紫外線輻射裝置10的紫外燈輸出， 以降低限制值或停止操作。艮口，當原水的紫外線透射率很高時，即使僅用前期紫外線輻射裝置5就可能獲 得足夠的殺藻處理和殺菌(消毒)性能。因此，通過降低后期紫外線輻射裝置10的性 能，可能節(jié)約電力消耗。在這種情況下，從紫外燈的特征的觀點來看，需要紫外燈 以恒定的等待時間被點亮，穩(wěn)定地進行紫外線輸出。為此，優(yōu)選的降低輸出操作是 停止后期紫外線輻射裝置10的操作。另一方面，紫外線透射率受到原水中漂浮物質(zhì)、混濁物質(zhì)和溶解的有機物的影 響。為此，當由于降水等原因使原水濁度增加時，紫外線透射率大大降低。在這種 情況下，控制器14控制前期紫外線輻射裝置5停止操作，或?qū)⒆贤鉄糨敵鼋档偷捷^ 低的限制值。這是因為，當紫外線透射率大大降低時，在一些情況下即使用前期紫 外線輻射裝置5的最大輻射，也不能獲得所需的紫外線量，很可能浪費了供給前期 紫外線輻射裝置5的電力。在這種情況下，控制器14通過操作三通閥門7a、7b控制改變流徑(flow route), 使原水在旁通管6中流動以防止內(nèi)部管道由于漂浮物質(zhì)和混濁物質(zhì)以及有機物附著 而變臟。還有，控制器14將后期紫外線輻射裝置10的輸出提高到標準值以上，補 償在前期過程中殺菌(消毒)性能的損失。(控制后期紫外線輻射裝置10)下面將解釋控制后期紫外線輻射裝置10的輻射量的方法。 將后期紫外線輻射裝置10安排在聚沉/沉降池3的后期，將紫外光輻射入作為處理水的沉降水中。原水中的部分漂浮物質(zhì)和混濁物質(zhì)，以及藻類和病原微生物都 被吸收到絮狀物中，被沉積并作為污泥清除。然而，3中進行的聚沉/沉降過程不能去除水中溶解的有機物。因此，它們作為后期紫外線輻射裝置io中的紫外線吸收因素遺留?？刂破?4控制后期紫外線輻射裝置10中紫外燈的輸出，以獲得聚沉/沉降過程后遺留的多種微生物死亡或失活所需的紫外輻射量。控制器14根據(jù)沉降水紫外線透射計18測量的沉降水紫外線透射率、沉降水流 量計9的流速測量值、后期紫外線輻射裝置10中紫外燈的排列所限定的紫外線照度 分布以及隨流徑結(jié)構和流速而改變的流動條件，用算術等式如上述算術等式(1)-(2) 來控制后期紫外線輻射裝置10的紫外燈輸出。更具體說，控制器14根據(jù)紫外線透 射率和流速改變用算術等式計算必需的紫外線輸出值。該控制器從而控制了從紫外 燈電源13b供給后期紫外線輻射裝置10中的紫外燈的電力。簡要說，本實施方式的系統(tǒng)分別通過前期過程中的前期紫外線輻射裝置5和后 期過程中的后期紫外線輻射裝置10來控制和進行紫外線輻射處理。因此，通過前期 過程中的紫外線輻射效應實現(xiàn)了使微生物包括藻類等失活或無害的處理，通過后期 過程中的紫外線輻射效應實現(xiàn)了聚沉/沉降過程后仍然遺留的微生物死亡或失活的 處理。然后，在水處理系統(tǒng)中，尤其在水系統(tǒng)等中，可能獲得紫外線輻射效應，從而 安全可靠地對付藻類和對病原微生物等進行殺菌(消毒)處理。還有，在本實施方式 系統(tǒng)中，可能大大降低現(xiàn)有技術中注入水凈化處理過程中的含氯試劑的用量。結(jié)果 是，可能防止出現(xiàn)有害的副產(chǎn)物如用含氯試劑殺菌過程中產(chǎn)生的三鹵甲烷。而且， 也可能降低注入含氯試劑所需的成本?！吹诙€實施方式〉圖2是本發(fā)明第二個實施方式的水處理系統(tǒng)主要部分的框圖。 本實施方式的系統(tǒng)裝有作為原水紫外線透射率測量裝置的原水濁度計21和原 水熒光分析器23，也裝有作為沉降水紫外線透射率測量裝置的沉降水熒光分析器24。 同時，與圖1所示第一個實施方式的系統(tǒng)相同的功能組件以相同參考數(shù)字表示，其 詳述省略。在本實施方式的系統(tǒng)中，將原水濁度計21測量的原水濁度輸入控制器14，也 將原水熒光分析器23測量的原水熒光強度輸入控制器14。還有，將沉降水熒光分析 器24測量的沉降水熒光強度輸入控制器14。原水濁度計21測量由原水采樣管15收集的原水樣品的濁度。這里，將原水采樣管15連接于水池2和前期紫外線輻射裝置5的連接管道。原水熒光分析器23測量由原水釆樣管15收集并由過濾裝置22過濾的原水樣品 的熒光強度。另一方面，沉降水熒光分析器24測量由沉降水采樣管17收集的沉降水樣品的 熒光強度。這里，將沉降水采樣管17連接于聚沉/沉降池3和后期紫外線輻射裝置 IO之間的管道。同時，在原水熒光分析器23中，需要去除混濁物質(zhì)以準確測量原水中溶解的有 機物。因此，將過濾裝置22安排在原水熒光分析器23的前期上，從而去除原水中 的混濁物質(zhì)。反過來，對于由沉降水熒光分析器24測量的沉降水來說，在聚沉/沉 降池3中去除混濁物質(zhì)，因此，不需要安排過濾裝置。(第二個實施方式的操作和效果)以下將參照圖2和3-5來解釋本實施方式的操作和效果。通常，當紫外線穿透水時，由于水中漂浮的混濁物質(zhì)如顆粒的吸收和散射、水 中溶解的有機物的吸收等降低了紫外線強度。更具體說，紫外線強度隨紫外線離開 輻射表面而降低。紫外線透射率(%)代表穿透1厘米距離的紫外線的比例。這里，測 量紫外線透射率的裝置的例子包括紫外線透射計16、 18，如圖1所示。然而，普通紫外線透射計具有將樣品水置于石英玻璃標準小室中成批測量紫外 線透射率的結(jié)構，或具有使樣品水在石英玻璃小室中流動并實時測量紫外線透射率 的結(jié)構。在成批測量的結(jié)構中，不可能將紫外線透射率設置為紫外燈輸出的對照指 數(shù)。還有，在使樣品水流動的結(jié)構中，不可能正確測量由石英玻璃小室表面上的灰 塵引起的紫外線透射率。本實施方式的系統(tǒng)具有不需用通常的紫外線透射計，而根據(jù)原水濁度的測量結(jié) 果和溶解的有機物濃度來估計紫外線透射率的結(jié)構。紫外線透射率包括由于水中漂浮的混濁物質(zhì)的吸收和散射的減弱組分和由于水 中溶解的有機物的吸收的減弱組分。因此，通過測量原水濁度和溶解的有機物的濃 度，可估計紫外線透射率。圖3是在僅考慮由于濁度組分的吸收和散射影響的情況下原水濁度和紫外線透 射率之間的關系圖。如圖3所示，濁度和紫外線透射率之間具有相關性，如以下等 式(3)所示確定了關系<formula>formula see original document page 14</formula>式中1指在紫外線吸收/散射方式僅為混濁物質(zhì)的情況下的紫外線透射率(%)， Ul指濁度。還有，紫外線吸光度作為顯示水中溶解有機物的吸收的指數(shù)。下面的等式(4) 確定了紫外線吸光度和紫外線透射率之間的關系 a。c = -ln(TM/100) (4)式中，在僅考慮溶解的有機物的吸收的情況下，a。。指紫外線吸光度，T。。指紫 外線透射率(%)。因此，測量紫外線吸光度就能夠獲得紫外線透射率。本實施方式的控制器14輸入由原水熒光分析器23測量的原水熒光強度，從而 計算紫外線吸光度，并從紫外線吸光度估計原水中溶解的有機物的濃度(參見圖4)。圖4是用河水應345 run激發(fā)波長而產(chǎn)生的425 nm熒光波長的熒光強度和紫外 線吸光度之間關系的測量結(jié)果圖。如圖4所示，熒光強度(激發(fā)波長345 nm，熒光波 長425 nm)和紫外線吸光度(波長253.7 nra)之間線性相關。據(jù)證實，作為溶解有機物濃度的指數(shù)的溶解有機碳(DOC)的濃度，與此時的熒光 強度具有非常強的相關性，如圖5所示。從這里可以看出，通過用原水熒光分析器 23測量熒光強度，可從圖4和上述等式(4)之間的關系計算出紫外線透射率T。。(在僅 考慮溶解有機物吸收的情況下的值)，如以下等式(5)所示Toc=100Xexp(-cXFL) (%) (4)式中c指系數(shù)，F(xiàn)L指熒光強度。綜上所述，可由下面的等式(6)得到考慮到原水中混濁物質(zhì)和溶解的有機物的吸 收和散射的總紫外線透射率T:T = Ttu+T0C (%) (6)控制器14用原水濁度計21測量的原水濁度和原水熒光分析器23測量的熒光強 度計算原水的紫外線透射率。如上述第一個實施方式所述，控制器14根據(jù)原水紫外 線透射率控制前期紫外線輻射裝置5的紫外燈輸出。因此，向前期紫外線輻射裝置5 提供不浪費和合適的電力，從而可能對原水實現(xiàn)完全的殺藻效果和病原微生物的殺 菌(消毒)。還有，紫外線透射率以與第一個實施方式中相同的方式受到原水中漂浮物質(zhì)、 混濁物質(zhì)和溶解的有機物的影響。因此，當由于降水等原因使原水濁度增加時，紫 外線透射率大大降低。在這種情況下，控制器14控制前期紫外線輻射裝置5停止操 作，或?qū)⒆贤鉄糨敵鼋档偷捷^低的限制值。在這種情況下，通過操作三通闊門7a、 7b控制改變流徑，使原水在旁通管6中流動以防止內(nèi)部管道由于漂浮物質(zhì)和混濁物質(zhì)以及有機物附著而變臟。而且，控制器14將后期紫外線輻射裝置10的輸出提高 到標準值以上，補償在前期過程中殺菌(消毒)性能的損失。 下面將解釋控制后期紫外線輻射裝置10的方法。將后期紫外線輻射裝置10安排在聚沉/沉降池3的后期，將紫外線輻射到作為 處理水的沉降水中。在這種情況下，從處理水中去除混濁物質(zhì)。因此，控制器14可 根據(jù)沉積熒光分析器24測量的熒光強度從上述等式(5)的關系計算沉降水的紫外線 透射率。因此，控制器14控制紫外燈輸出，以根據(jù)沉降水的紫外線透射率和沉降水流量 計9測量的流速來保證后期紫外線輻射裝置10中必需的紫外線量。所以，可能精確 地對病源微生物進行殺菌。還有，可防止浪費電力消耗。<第三個實施方式>圖6是顯示本發(fā)明第三個實施方式的水處理系統(tǒng)主要部分的框圖。本實施方式的系統(tǒng)涉及用分別安排在前期紫外線輻射裝置5和后期紫外線輻射 裝置10中的紫外線照度計19、 20進行紫外線輻射控制。同時，與圖1所示第一個 實施方式的系統(tǒng)相同的功能組件以相同數(shù)字表示，其詳述省略。如圖6所示，本實施方式的系統(tǒng)具有分別安排在前期紫外線輻射裝置5和后期 紫外線輻射裝置10中的紫外線照度計19、 20。將分別來自紫外線照度計19、 20的 測量結(jié)果輸入控制器14。圖7是用于本實施方式的系統(tǒng)的前期紫外線輻射裝置5的內(nèi)部結(jié)構圖，顯示了 紫外燈27安排在與處理水流動方向垂直的方向上的情況。同時，在后期紫外線輻射 裝置10的情況下內(nèi)部結(jié)構也相同。如圖7所示，前期紫外線輻射裝置5和后期紫外線輻射裝置10中裝有多個紫外 燈27，也裝有由石英玻璃制成的紫外燈保護管28，以保護各個紫外燈27。還有，前 期紫外線輻射裝置5和后期紫外線輻射裝置10裝有清潔刷部件29，以清潔保護管 28。清潔刷部件29由清潔驅(qū)動裝置25驅(qū)動(而在后期紫外線輻射裝置10中是清潔 驅(qū)動裝置26)。清潔驅(qū)動裝置25、 26由控制器14控制。經(jīng)配置，本實施方式的控制器14能夠通過使用紫外照度計19、 20，操作控制 紫外燈保護管28的清潔刷部件29，以及監(jiān)測紫外燈27的性能，對紫外線輻射裝置 5、 10中的各紫外燈27進行輸出控制。以下將具體解釋這些操作。(紫外燈27的輸出控制)控制器14用上述第一個或第二個實施方式中所述的控制方法來控制裝在前期紫外線輻射裝置5中的紫外燈27的輸出。這里，當來自紫外照度計19的測量值輸 入控制器14時，可始終監(jiān)測前期紫外線輻射裝置5內(nèi)部的紫外線照度。另一方面，在控制器14中預設(儲存)使待處理微生物(藻類或病原微生物等) 死亡或失活所必需的紫外線量目標值一劑量脂。還有，將從原水流量計4的測量值 h和前期紫外線輻射裝置5的流徑結(jié)構計算保留時間t的算術等式(7)，和用于從紫 外線量目標值一劑量目標和保留時間t計算紫外線照度計19的設定位置上紫外線量目 標值I ,的算術等式(8)設置在控制器14中<formula>formula see original document page 17</formula>式中，F(xiàn)K是原水流量計的測量值(m7s); S是代表性流徑橫截面積(m2)， L是代 表性流徑長度(m):I目標二CtX (劑量目標/t) (mW/cm2) (8)式中Ct是校正系數(shù)，由等式(9)的關系根據(jù)紫外線照度計19和紫外燈27的位置 關系常數(shù)Kt以及原水紫外線透射計16的測量值TK來確定該系數(shù)。 Ct=KtXf(TR) (9)控制器14用上述算術等式(8)和紫外線照度計19的測量值I醒來比較"I測量" 與"I目標"。當比較結(jié)果顯示"I測量<1目標"時，控制器14進行控制使紫外燈27的輸 出增加。當比較結(jié)果顯示"I測量>1目標"時，控制器14進行控制使紫外燈27的輸出 降低。同時，控制器14也對后期紫外線輻射裝置10進行相同的輸出控制。(紫外燈保 護管的清潔控制和紫外燈的輻射性能監(jiān)測)本實施方式的控制器14中設置了算術等式(IO)，用于在紫外燈27輸出時計 算紫外燈保護管28表面上的紫外線照度I。；算術等式(ll)，用于從紫外線照度計19 的測量值I測量計算紫外燈保護管28表面上的紫外線照度1 。；以及1。與L。之差的容 許值AIf， " AI二Io-乙。"<formula>formula see original document page 17</formula>假如nw = f (w)式中W指紫外燈恒定輸入電力(W); W指紫外燈輸入電力設定值(W); IUv指紫外 線輸出效率(%):I 0=f(Km0, I測量，TR) (mW/cm2) (11)式中L是由紫外燈27和紫外線照度計19之間的位置關系決定的常數(shù)；I 指 紫外線照度計19的測量值(mW/cm2); L指原水紫外線透射率(%)。控制器14將上述算術等式(10)和(11)計算的1。和1 。之差"A I = I。_Im。"與"A If"相比較。當比較結(jié)果顯示"AI》AI/'時，控制器14控制清潔驅(qū)動裝置25，使 其操作紫外燈保護管28的清潔刷29。
下面將解釋監(jiān)測紫外燈的輻射性能的操作。
根據(jù)單個燈管的特性，紫外燈27的紫外線產(chǎn)生效率隨時間降低。因此，需要定 期更換紫外燈。因此，當控制器14確定出現(xiàn)的退化超過紫外燈27允許的范圍時， 控制器控制輸出一個顯示，從顯示設備等提示立即更換紫外燈27。
更具體說，將紫外燈保護管28的表面照明起始值I ^和燈管性能降低的允許值 △ I起始設置在控制器14中。紫外燈保護管28的清潔刷組件29工作后，控制器14立 即從紫外燈照度計19的測量值I a胃用上述算術等式(ll)計算紫外燈保護管28的表 面紫外線照度Ln。控制器14將計算值和預設起始照度I起始之差"△ L = I起始-1 。"與 燈性能降低的容許值AI起始相比較。當比較結(jié)果顯示"AI》AI起始"時，該控制器進 行顯示輸出，提示立即更換紫外燈27。
更換紫外燈27后，A 1。必須立即等于0。然而實際上紫外燈27的起始性能是不 均勻的，因此，將新燈的性能容許值設置為AI鵬,。。此外，當更換紫外燈27后立即 比較的結(jié)果是"AIc〉AI起始.。"時，控制器14產(chǎn)生警報，告知保護管28出錯、清潔 刷29變質(zhì)、其它設備出錯等。還有，控制器進行顯示輸出，以顯示信息，提示立即 進行一次全面維護，包括更換保護管28和更換清潔刷29。
同時，控制器14對后期紫外線輻射裝置10的紫外燈27進行相同的監(jiān)測控制。
簡言之，根據(jù)本實施方式的系統(tǒng)，可能根據(jù)安排在前期紫外線輻射裝置5和后 期紫外線輻射裝置10中的紫外線照度計19、 20各自的測量值判斷紫外線量過多和 不足，以通過反饋校正和控制紫外燈27的輸出。而且，通過監(jiān)測紫外燈保護管28 表面上的灰塵情況和監(jiān)測紫外燈27產(chǎn)生效率的降低，可以對紫外燈保護管28的清 潔刷部件29進行操作控制和燈管維護支持。結(jié)果是，可以實現(xiàn)穩(wěn)定紫外線輻射性能 的自動維護和紫外線輻射裝置5、 10的維護的水處理系統(tǒng)。
〈第四個實施方式〉
圖8是本發(fā)明第四個實施方式的水處理系統(tǒng)和應用該水處理系統(tǒng)的水凈化設備 的示意圖。
在水凈化設備中，例如，沉沙池52和水池53、絮狀物形成池54、沉降池55、 中間混合池56、過濾池57、氯氣混合池58和配7K池(distributing reservoir)59 排列在河流所供原水51流徑的上游一側(cè)至下游一側(cè)。還有，在原水51在上述各池52-59中流動的過程中，在各池中進行預定的水處理。從而將原水51制成可飲用的 凈化水60，將其從配水池放送給各個水用戶。 以下將解釋水處理的具體步驟。
首先，在沉沙池52中，原水51中起初包括的大砂粒和灰塵沉降到底部。因此， 去除了大砂粒和灰塵的處理水流入水池53。當處理水從沉沙池52流向水池53時， 用流量計61a測量處理水的"流速"。將流速測量值輸入前期注入和輻射控制單元63。 當處理水從沉沙池52流向水池53時，由濁度測量單元64a測量處理水的"濁度"。 將濁度測量值輸入前期注入和輻射控制單元63。
將前期注入和輻射控制單元63指定量的次氯酸鈉通過N單元的注入泵65a注入 水池53。還有，將前期注入和輻射控制單元63指定量的紫外線通過N個紫外(UV) 燈66a輻射到水池53中。g卩，水池53變成次氯酸鈉和紫外線的前期注入和輻射點。 除上述次氯酸鈉外，還將氫氧化鈉67a注入上述水池53。通過氫氧化鈉67a、次氯 酸鈉和紫外線，在水池53中進行水處理，包括殺藻處理以及對藻類和微生物的殺滅 處理。
濁度測量單元64a結(jié)合從水池53中處理水的澄清度測量處理水的濁度的濁度 計；對水池53處理水中漂浮的細粒的數(shù)量進行計數(shù)的細粒計數(shù)器；檢測，例如藻類 的生物信息的熒光分析器；以及通過輻射一定波長，例如730nni的紫外線檢測活物 質(zhì)的UV(紫外線)計。
注入次氯酸鈉和紫外線輻射的目的是進行包括殺藻處理以及對藻類和微生物的 殺滅處理的水處理。濁度隨處理水中包括的藻類等的大量產(chǎn)生而增加。因此，根據(jù) 濁度設定次氯酸鈉和紫外線的目標注入量和輻射量。即，從濁度測量單元64a發(fā)送 到前期注入和輻射控制單元63的"濁度"是提取藻類和微生物作為濁度成分中主要 成分而得到的濁度，濁度成分由藻類和硅藻、藍細菌、細菌和砂泥物質(zhì)顯示。更具 體說，它是通過校正用細粒計數(shù)器、熒光分析器和UV(紫外線)計的各個測量值從處 理水的清澈度測定的目測濁度獲得的濁度。
同時，從建造成本等方面考慮，可僅通過從處理水的清澈度測量處理水濁度的 濁度計配置濁度測量單元64a。
在水池3中經(jīng)前期(第一次)殺菌和殺藻處理后的處理水通過流量計61b和濁度 測量單元64b流入絮狀物形成池54中。將聚氯化鋁(所謂的PAC68a)注入絮狀物形成 池54中的處理水中。用PAC 68a將處理水中包括的雜質(zhì)固體化。這使得可以去除處 理水中包括的雜質(zhì)。然后，處理水流入作為中期池的沉降池55。將流量計61b測量的流速發(fā)送給中期注入和輻射控制單元69。也將濁度測量單元64b測量的濁度發(fā)送 給中期注入和輻射控制單元69。
將中期注入和輻射控制單元69指定量的次氯酸鈉通過N單元的注入泵65b注入 沉降池55。還有，將中期注入和輻射控制單元69指定量的紫外線通過N個紫外(UV) 燈66b輻射到沉降池55中。因此，沉降池55變成次氯酸鈉和紫外線的中期注入和 輻射點。除上述次氯酸鈉外，還將氫氧化鈉67b注入沉降池55。通過氫氧化鈉67b、 次氯酸鈉和紫外線，在沉降池55中進行水處理，包括殺藻處理以及對藻類和微生物 的殺滅處理。在沉降池55中沉積了處理水中包括的細粒。
在下一個中期混合池56中，將86b加入在沉降池55中時中期(第二次)消 毒和殺藻處理后的處理水中。然后，在下一個過濾池57中進行過濾。
在過濾池57中，過濾后的處理水通過流量計61c和濁度測量單元64c流入氯氣 混合池58。將流量計61c測量的流速測量值發(fā)送給后期注入和輻射控制單元70。也 將濁度測量單元64c測量的濁度測量值發(fā)送給后期注入和輻射控制單元70。
將后期注入和輻射控制單元70指定量的次氯酸鈉通過N單元的注入泵65c注入 氯氣混合池58。還有，將后期注入和輻射控制單元70指定量的紫外線通過N個紫外 (UV)燈66c輻射到氯氣混合池58中。因此，氯氣混合池58變成次氯酸鈉和紫外線 的后期注入和福射點。
而且，將氫氧化鈉67c注入氯氣混合池58的處理水中。在氯氣混合池58中， 調(diào)整處理水中包括的氯氣含量。用氫氧化鈉、次氯酸鈉和紫外線進行第三次殺藻處 理和消毒處理。然后，將處理水儲存于配水池59中。儲存的處理水作為純化水60 分配給各用戶。
圖9是水處理系統(tǒng)中包括計算機的監(jiān)測控制單元62的示意性結(jié)構的框圖。在監(jiān) 測控制單元62中提供了注入和輻射控制模式表71，包括顯示單元72和操作單元73 的輸入/輸出單元74，以及原水濁度測定單元75。同時，操作單元73包括鍵盤和鼠 標。
注入和輻射控制模式表71中儲存了根據(jù)水池53、沉降池55和氯氣混合池58 中的濁度進行處理的方法的數(shù)據(jù)。具體說，如圖10所示，根據(jù)圖8中濁度測量單元 64a輸入的原水51濁度測量值，設定各個濁度范圍81a、 81b和81c，即高濁度(濁 度10或更高，濁度范圍81a)、中濁度(濁度5或更高并小于10，濁度范圍81b)和低 濁度(濁度小于5，濁度范圍81c)。根據(jù)各濁度范圍81a、 81b和81c以及前期單元(水 池53)、中期單元(沉降池55)和后期單元(氯氣混合池58)預設用于次氯酸鈉注入處理或紫外線輻射處理的控制模式82。
例如，當原水51的濁度是10或更高的高濁度(濁度范圍81a)時，前期注入和 輻射控制單元63在前期水池53中僅用次氯酸鈉對處理水進行殺藻處理和消毒。還 有，中期注入和輻射控制單元69在中期沉降池55中僅用次氯酸鈉對處理水進行殺 藻處理和消毒。此外，后期注入和輻射控制單元70在后期氯氣混合池58中用次氯 酸鈉和紫外線對處理水進行殺藻處理和消毒。
當原水51的濁度是5或更高且小于10的中濁度(濁度范圍81b)時，前期注入 和輻射控制單元63在前期水池53中用紫外線和次氯酸鈉對處理水進行殺藻處理和 消毒。還有，中期注入和輻射控制單元69在中期沉降池55中用紫外線對處理水進 行殺藻處理和消毒。此外，后期注入和輻射控制單元70在后期氯氣混合池58中僅 用次氯酸鈉對處理水進行殺藻處理和消毒。
而且，當原水51的濁度是小于5的低濁度(濁度范圍81c)時，前期注入和輻射 控制單元63在前期水池53中僅用紫外線對處理水進行殺藻處理和消毒。還有，中 期注入和輻射控制單元69在中期沉降池55中僅用紫外線對處理水進行殺藻處理和 消毒。此外，后期注入和輻射控制單元70在后期氯氣混合池58中用次氯酸鈉和紫 外線對處理水進行殺藻處理和消毒。
原水濁度測定單元75測定圖8中在前期從濁度測量單元64a輸入的原水51的 濁度測量值屬于濁度范圍81a、 81b和81c中的哪一個。原水濁度測定單元在顯示器 單元72上顯示測定結(jié)果和濁度信息。還有，原水濁度測定單元將測定結(jié)果發(fā)送給控 制模式讀取單元76。
控制模式讀取單元76讀取屬于濁度范圍81a、 81b和81c的前期單元、中期單 元和后期單元中用于注射次氯酸鈉和紫外線輻射的各個控制模式82。然后，控制模 式讀取單元76將控制模式82通過自動/手動切換單元78和各個輸出單元80a、 80b 和80c發(fā)送給相應的前期注入和輻射控制單元63、中期注入和輻射控制單元69以及 后期注入和輻射控制單元70。
當操作模式設置為"手動模式"時，控制模式設置單元77將控制模式82通過 切換到手動模式的自動/手動切換單元78和各個輸出單元80a、 80b和80c發(fā)送給相 應的注入和輻射控制單元63、 69和70。這里，操作員參照顯示于顯示器單元72上 的原水51的濁度范圍81a、 81b和81c，通過操作單元73輸入對應于前期注入和輻 射控制單元63、中期注入和輻射控制單元69以及后期注入和輻射控制單元70的控 制模式。各注入和輻射設置單元79a、 79b和79c將次氯酸鈉的注入量或紫外線的輻射量 發(fā)送給前期注入和輻射控制單元63、中期注入和輻射控制單元69以及后期注入和輻 射控制單元70。更詳細說，注入和輻射設置單元將向前期單元(水池53)、中期單元 (沉降池55)和后期單元(氯氣混合池58)的處理水中注入次氯酸鈉的量或輻射紫外線 的量(設定值)(該量由操作員用操作單元73指定)通過輸出單元80a、 80b和80c發(fā) 送給圖8所示的前期注入和輻射控制單元63、中期注入和輻射控制單元69以及后期 注入和輻射控制單元70。
圖11是輸入/輸出單元74的顯示器單元72的顯示屏83的圖像。顯示屏83具 有分別指定前期注入和輻射控制單元63、中期注入和輻射控制單元69以及后期注 入和輻射控制單元70的控制單元指定按鈕84a、 84b和84c;指定上述三種控制模式 82 "次氯酸鈉"、"紫外線"和"次氯酸鈉+紫外線"的控制模式指定按鈕85a、 85b 和85c;以及分別指定和切換前期注入和輻射控制單元63、中期注入和輻射控制單 元69以及后期注入和輻射控制單元70的控制模式的模式切換按鈕86。
同時，對于注入和輻射控制單元63、 69和70之一來說， 一次不能按下控制模 式指定按鈕85a、 85b和85c中的兩個或多個?？蛇x擇"計算機模式"、"自動模式" 和"手動模式"作為操作模式。
而且，在顯示屏83中安排了設定量輸入單元87，用于在選擇"手動模式"時 寫下次氯酸鈉的注入量和紫外線的輻射量。設定量輸入單元87使操作員能夠通過操 作單元75如鍵盤的操作寫下向前期單元(水池53)、中期單元(沉降池55)和后期單 元(氯氣混合池58)的處理水中注入的次氯酸鈉量(每單位體積的注入量)，和向其中 輻射的紫外線量(每單位體積的輻射量)。還有，顯示屏83中顯示了從原水濁度測定 單元75輸入的原水濁度88和濁度測定結(jié)果89。
圖12是前期注入和輻射控制單元63的示意性結(jié)構的框圖。中期注入和輻射控 制單元69以及后期注入和輻射控制單元70的結(jié)構與前期注入和輻射控制單元63基 本相同，因此，這里省略其解釋。
在操作單元73中，由模式切換按鈕86指定"計算機模式"或"自動模式"，將 控制模式82"次氯酸鈉"自動指定給前期注入和輻射控制單元63時，監(jiān)測控制單元 62通過輸出單元80a將驅(qū)動指令96a輸?shù)酱温人徕c注入量控制單元96。因為在這種 情況下，不會將驅(qū)動指令97a輸?shù)阶贤饩€的輻射量控制單元97，不驅(qū)動輻射量控制 單元99。因此，不會將紫外線輻射到水池53的處理水中。
如圖13A所示，濁度/注入量轉(zhuǎn)換單元98儲存了使其流入水池53的處理水(原水51)的濁度測量值與待注入處理水的次氯酸鈉的每單位體積目標注入量(SV)之間
的關系信息。在濁度/注入量轉(zhuǎn)換單元98中，將輸入的濁度測量值轉(zhuǎn)換成待注入的 次氯酸鈉的每單位體積注入量(SV)的值。還有，將注入量轉(zhuǎn)換值發(fā)送給注入量控制 單元96。
注入量控制單元96進行前饋控制(FF控制)。具體說，注入量控制單元96將每 單位體積目標注入量(SV)乘以流量計61a的流速測量值(PV)獲得的注入量(每單位時 間的注入量)發(fā)送給注入泵驅(qū)動單元100。注入泵驅(qū)動單元100根據(jù)注入量驅(qū)動一定 數(shù)量的注入泵65c。結(jié)果是，將對應于"濁度"的次氯酸鈉量注入水池53的處理水 中。
在操作單元73中，當模式切換按鈕86指定"計算機模式"或"自動模式"，將 控制模式82的"紫外線"自動指定給前期注入和輻射控制單元63時，監(jiān)測控制單 元62通過輸出單元80a將驅(qū)動指令97a輸?shù)阶贤饩€輻射量控制單元97。另一方面， 該監(jiān)測控制單元不會通過輸出單元80a將驅(qū)動指令96a輸?shù)酱温人徕c注入量控制單 元％。因此，沒有驅(qū)動次氯酸鈉注入量控制單元96，從而不會將次氯酸鈉注入水池 53的處理水中。
如圖13B所示，濁度/輻射量轉(zhuǎn)換單元99儲存了使其流入水池53的處理水(原 水51)的濁度測量值與輻射到處理水中的紫外線的每單位體積目標輻射量(SV)之間 的關系信息。在濁度/輻射量轉(zhuǎn)換單元99中，將輸入的濁度測量值轉(zhuǎn)換成紫外線輻 射的每單位體積輻射量(SV)的值。還有，將輻射量轉(zhuǎn)換值發(fā)送給輻射量控制單元97。
輻射量控制單元97將每單位體積目標輻射量(SV)乘以流量計61a的流速測量值 (PV)獲得的輻射量(每單位時間的輻射量)發(fā)送給UV燈數(shù)量設定單元101。如圖13C 所示，在UV燈數(shù)量設定單元101中儲存了上述乘法的輻射量和待點亮的UV燈66a 數(shù)量之間的關系信息。在UV燈數(shù)量設定單元101中，點亮由輻射量控制單元97指 定的對應于輻射量的UV燈66a的數(shù)量。從而，將對應于濁度測量值的紫外線量輻射 到水池53的處理水中。
在操作單元73中，當模式切換按鈕86指定了 "計算機模式"或"自動模式"， 將控制模式82的"次氯酸鈉+紫外線"自動指定給前期注入和輻射控制單元63時， 監(jiān)測控制單元62通過輸出單元80a將驅(qū)動指令96a輸?shù)酱温人徕c注入量控制單元96 。 還有，在這種情況下，該監(jiān)測控制單元將驅(qū)動指令97a輸?shù)阶贤饩€輻射量控制單元 97。
在注入量控制單元96和輻射量控制單元97工作的狀態(tài)下，向水池53的處理水中注入次氯酸鈉和輻射紫外線。更詳細說，將注入量控制單元96和輻射量控制單元
97分別指定的注入量和輻射量分別改變?yōu)?/2。將注入量和輻射量的值發(fā)送給注入 泵驅(qū)動單元100和UV燈數(shù)量設定單元101。這使得可能根據(jù)前期水池53中處理水的 濁度注入一定量次氯酸鈉和紫外線輻射。
迄今為止，在操作單元73中，當模式切換按鈕86指定"計算機模式"或"自 動模式"，將控制模式82的"次氯酸鈉"、"紫外線"和"次氯酸鈉+紫外線"分別指 定各個濁度范圍81a(高濁度)、81b(中濁度)和81c(低濁度)時，前期注入和輻射控 制單元63執(zhí)行特定操作。
中期注入和輻射控制單元69與前期注入和輻射控制單元63的結(jié)構基本相同。 因此，在操作單元73中，當模式切換按鈕86指定"計算機模式"或"自動模式"， 將控制模式82的"次氯酸鈉"、"紫外線"和"次氯酸鈉+紫外線"分別指定原水51 "濁度"的各個濁度范圍81a(高濁度)、81b(中濁度)和81c(低濁度)時，中期注入 和輻射控制單元69對中期沉淀池55執(zhí)行的特定操作與前述前期注入和輻射控制單 元63基本相同。
還有，后期注入和輻射控制單元70與前期注入和輻射控制單元63的結(jié)構也基 本相同。因此，后期注入和輻射控制單元70對氯氣混合池58執(zhí)行的注入次氯酸鈉 和紫外線輻射的特定操作與前述前期注入和輻射控制單元63基本相同。
因此，在注入和輻射控制模式表71中，將控制模式82的"次氯酸鈉"、"紫外 線"和"次氯酸鈉+紫外線"分別設定給原水51的各個濁度范圍81a(高濁度)、81b(中 濁度)和81c(低濁度)。因此，在操作單元73中，當模式切換按鈕86指定"計算機 模式"或"自動模式"時，可能根據(jù)設定在監(jiān)測控制單元62中的注入和輻射控制模 式表71向前期水池53、中期沉降池55和后期氯氣混合池58自動注入次氯酸鈉和紫 外線輻射。
同時，如注入和輻射控制模式表71的設定內(nèi)容所示，原則上，對前期水池53 的次氯酸鈉注入量受限而紫外線輻射量增加。對后期氯氣混合池58的次氯酸鈉注入 量增加而紫外線輻射量受限。從而盡可能地限制從注入前期水池53的大量次氯酸鈉 產(chǎn)生副產(chǎn)物(產(chǎn)生三鹵甲垸)。即，可能更進一步提高由水凈化設備供給用戶的凈化 水60的水質(zhì)安全性。
另一方面，當流入水凈化設備的原水51濁度高時，降低對前期水池53的紫外 線輻射量，提高注入前期水池53的次氯酸鈉注入量。
因此，根據(jù)前期、中期和后期等各期的組合，調(diào)整各期中次氯酸鈉注入量和紫外線輻射量的比例。結(jié)果是，可更有效地進行殺藻處理和消毒。
而且，當整個水凈化設備中次氯酸鈉的注入量減少時，次氯酸鈉和聚集劑PAC(聚
氯化鋁用于聚集和去除水中的混濁物質(zhì)的化學品)等化學品成本降低。這使得可能 降低水凈化設備的運行成本。
下面將解釋當操作單元73中的模式切換按鈕86選擇"手動模式"時，前期注
入和輻射控制單元63、中期注入和輻射控制單元69以及后期注入和輻射控制單元 70的操作的示意性結(jié)構的框圖。
假定，在操作單元73中，62的模式切換按鈕86選擇"手動模式"，那么控制 單元指定按鈕84a指定"前期注入和輻射控制單元63"，還有控制模式指定按鈕85a 指定"次氯酸鈉"。在這種情況下，顯示控制模式82的"次氯酸鈉"的指定信號85aa 變?yōu)楦咚綘顟B(tài)。指定信號85aa從監(jiān)測控制單元62的輸出單元80a輸出。同時， 顯示控制模式82的"紫外線"和"次氯酸鈉+紫外線"的指定信號85bb、 85cc維持 在低水平狀態(tài)。
結(jié)果是，在前期注入和輻射控制單元63中建立AND門90，通過OR門91將設 定值切換電路92切換到其設定注入量一側(cè)。將設定注入量寫入顯示屏83的設定量 輸入單元87中的"前期注入量"歹U，并將其從圖9的注入和輻射設定單元79a發(fā)送 出去。g卩，將操作員設定的次氯酸鈉注入量的設定值發(fā)送給注入量控制單元96。
當操作單元73中模式切換按鈕86選擇"手動模式"時，注入量控制單元96將 流量計61a測量的流速乘以每單位體積設定注入量獲得的注入量(每單位時間的注入 量)發(fā)送給注入泵驅(qū)動單元100。在這種情況下，不采用具有由濁度/注入量轉(zhuǎn)換單元 98輸出的轉(zhuǎn)換的水池53濁度的目標注入量。
注入泵驅(qū)動單元100根據(jù)注入量驅(qū)動一定數(shù)量的注入泵65c。結(jié)果是，通過操 作單元73將操作者指定量的次氯酸鈉注入水池53的處理水中。
在操作單元73中，當模式切換按鈕86選擇"手動模式"，用控制單元指定按鈕 84a指定"前期注入和輻射控制單元63"而控制模式指定按鈕85a按下"次氯酸鈉" 時，不建立AND門93， 0R門94的輸出處于低水平。因此，設定值切換電路95切換 到起始值(=0)—側(cè)。
當模式切換按鈕86選擇"手動模式"時，輻射量控制單元97將輻射量指定給 UV燈數(shù)量設定單元101。因此，當起始值為0時，基本不對水池53中的處理水進行 紫外線輻射。
艮卩，當控制單元指定按鈕84a選擇"前期注入和輻射控制單元"，并且控制模式指定按鈕85a按下"次氯酸鈉"時，僅將操作員指定量的次氯酸鈉通過設定量輸入 單元87注入水池53的處理水中。
還有，當模式切換按鈕86選擇"手動模式"，控制單元指定按鈕84a指定"前 期注入和輻射控制單元"，并且控制模式指定按鈕85a選擇"紫外線"時，不建立AND 門90， OR門91的輸出處于低水平。在這種情況下，設定值切換電路92切換到起始 值(=0)—側(cè)。結(jié)果是，由于與上述輻射量控制單元97的情況相同的原因，沒有對水 池53中的處理水進行紫外線輻射。
相反，當建立AND門93時，設定值切換電路95通過OR門94切換到設定輻射 量一側(cè)。將設定注入量寫入顯示屏83中的設定量輸入單元87的"前期輻射量"歹ij， 并將其通過輸入和輻射設定單元79a發(fā)送給輻射量控制單元97。 g卩，將操作員設定 的紫外線設定值輸?shù)捷椛淞靠刂茊卧?7。
當模式切換按鈕86選擇"手動模式"時，輻射量控制單元97將每單位體積設 定輻射量乘以流量計61a測量的流速測量值獲得的輻射量(每單位時間的輻射量)發(fā) 送給UV燈數(shù)量設定單元101 。 UV燈數(shù)量設定單元101根據(jù)輻射量打開一定數(shù)量的UV 燈66a。在這種情況下，不采用具有由濁度/輻射量轉(zhuǎn)換單元99輸出的水池53轉(zhuǎn)換
的濁度的目標輻射量。
艮P，當控制單元指定按鈕84a選擇"前期注入和輻射控制單元"，并且控制模式 指定按鈕85b選擇"紫外線"時，將操作員指定量的紫外線通過設定量輸入單元87 輻射到水池53的處理水中。
此外，假定模式切換按鈕86選擇"手動模式"，那么控制單元指定按鈕84a指 定"前期注入和輻射控制單元"，還有控制模式指定按鈕85a選擇"次氯酸鈉+紫外 線"。在這種情況下，顯示控制模式的"次氯酸鈉+紫外線"的指定信號85cc變?yōu)楦?水平狀態(tài)。在這種情況下，因為各自的0R門91、 94的輸出處于高水平狀態(tài)，所以 設定值切換電路92、 95分別切換到設定注入量一側(cè)和設定輻射量一側(cè)。結(jié)果是，注 入量控制單元96和輻射量控制單元97都工作。將操作員寫入顯示屏83上的設定量 輸入單元87的次氯酸鈉注入量注入水池53的處理水中。還有，將操作員寫入設定 量輸入單元87的紫外線輻射量輻射到水池53的處理水中。
在這種情況下，分別注入次氯酸鈉和進行紫外線輻射。因此，與注入量控制單 元96和輻射量控制單元97單獨工作的情況相比，操作員分別將設定注入量和設定 輻射量設置為標準的一半。
迄今為止，在操作單元73中，當模式切換按鈕86指定"手動模式"，控制單元指定按鈕84a指定"前期注入和輻射控制單元"，控制模式指定按鈕85a、 85b、 85c 指定"次氯酸鈉"、"紫外線"和"次氯酸鈉+紫外線"之一，設定量輸入單元87指 定次氯酸鈉的"注入量"和紫外線的"輻射量"時，前期注入和輻射控制單元63執(zhí) 行特定操作。在相同的操作步驟中，操作員可通過操作單元73間接操作中期注入和輻射控制 單元69和后期注入和輻射控制單元70。從而，可在操作單元73上任意設定次氯酸 鈉注入量和紫外線輻射量，對中期沉降池55中的處理水和后期氯氣混合池58中的 處理水進行處理。通過采取上述"手動模式"，可能臨時改變對前期水池53、中期沉降池55和后 期氯氣混合池58中處理水的次氯酸鈉注入和紫外線輻射，即使當集中降水使原水51 的條件突然改變時，或由于持續(xù)數(shù)日異常高溫使原水51的條件改變時。同時，在"計算機模式"和"自動模式"中，根據(jù)處理水的濁度測量值自動向 水凈化設備的前期水池53、中期沉降池55和后期氯氣混合池58中的處理水注入一 定量的次氯酸鈉和進行一定量的紫外線輻射。以下將解釋通過使用輻射去除藻類來操作水凈化設備的其它優(yōu)點。作為前提條件，在水凈化領域中用聚集化學品(聚集劑或pH調(diào)節(jié)劑、聚集助劑)、 混濁物質(zhì)(懸浮性混濁物質(zhì))聚集成絮狀物然后沉積以降低聚沉/沉降設備中的原水 濁度。然后，在前期過濾池中，在砂濾池等中過濾除去這些聚集的混濁物質(zhì)。在這 一點上，在低速過濾池、高速過濾池等中過濾池的阻塞變得明顯，因此，需要在達 到某種程度之前降低原水的濁度。因此，對于操作水凈化設備而言聚沉/沉降變得尤 其重要。如上所述，原水中包括的藻類是過濾池堵塞問題的主要原因，使用聚集劑去除 這些藻類。因此，在加入聚集劑之前，用紫外線和次氯酸鈉進行殺藻處理，從而使水凈化 設備的清洗循環(huán)時間更長。因此，它有助于降低聚集劑的用量，降低每年化學品的 成本，并防止過濾池堵塞。因此，用紫外線去除藻類對進行水處理的單位(主要是公 司，地方政府)來說是一個重要的優(yōu)點。本發(fā)明不限于上述實施方式，但可以其它具體形式實施本發(fā)明而不背離本發(fā)明 主旨。而且，本領域技術人員顯然可以通過對各實施方式所公開的多種構成要素進 行合適組合，可提取本發(fā)明的各個期。例如，即使當從實施方式所示的所有要素中 刪去一些組成要素時。而且，可合適地組合跨越不同實施方式的一些要素。本領域技術人員將容易地想到其它優(yōu)點和修改。因此，本發(fā)明在其廣泛方面并 不受限于本文所示和所述的具體細節(jié)和代表性實施方式。因此，可作出各種修改而不背離所附權利要求及其等價物所限定的總發(fā)明概念的精神或范圍。
權利要求
1.一種水處理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)使輸入原水連續(xù)流經(jīng)沿原水流徑串聯(lián)排列的多個池，并在原水流經(jīng)這些池時對池進行預定水處理，從而使輸入的原水成為可飲用純化水，其特征在于，所述系統(tǒng)包括一種裝置，所述裝置針對原水流徑內(nèi)串聯(lián)排列各池中的所選池中的處理水，注入根據(jù)所述處理水濁度而定的量的次氯酸鈉并輻射根據(jù)處理水濁度而定的量的紫外線。
2. 如權利要求1所述的水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述原水的原水濁度和各處理水的濁度是用熒光分析器、紫外線計和細粒計數(shù) 器測量的各個測量值校正濁度計測量的濁度得到的濁度。
3. 如權利要求l所述的水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述多個池至少包括從原水流徑的上游一側(cè)排列至下游一側(cè)的沉沙池、水池、 沉降池、過濾池、氯氣混合池和配水池。
4. 如權利要求2所述的水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述多個池至少包括從原水流徑的上游一側(cè)排列至下游一側(cè)的沉沙池、水池、 沉降池、過濾池、氯氣混合池和配水池。
5. —種水處理系統(tǒng)，所述水處理系統(tǒng)使輸入原水連續(xù)流經(jīng)沿原水流徑串聯(lián)排列 的多個池，并在原水流經(jīng)這些池時對池進行預定水處理，從而使輸入的原水成為可 飲用純化水，其特征在于，所述系統(tǒng)包括根據(jù)位于原水流徑內(nèi)串聯(lián)排列各池中的前期處理水，調(diào)整注入次氯酸鈉的量和紫外線輻射的量的前期注入和輻射控制單元；根據(jù)位于原水流徑內(nèi)串聯(lián)排列各池中的中期處理水，調(diào)整注入次氯酸鈉的量和 紫外線輻射的量的中期注入和輻射控制單元；和根據(jù)位于原水流徑內(nèi)串聯(lián)排列各池中的后期處理水，調(diào)整注入次氯酸鈉的量和 紫外線輻射的量的后期注入和輻射控制單元。
6. 如權利要求5所述的水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括測量輸入原水的原水濁度的濁度測量設備，其中 前期注入和輻射控制單元測量位于前期的池中處理水的輸入量和處理水的濁度；當原水濁度高時，將對應于處理水輸入量和濁度乘積的量的次氯酸鈉注入處理水中；當原水濁度正常時，將總注入和輻射量對應于乘積的次氯酸鈉和紫外線注入和 輻射到處理水中；和當原水濁度低時，將對應于乘積的紫外線量輻射到處理水中， 中期注入和輻射控制單元測量位于中期的池中處理水的輸入量和處理水的濁度； 當原水濁度高時，將對應于乘積的次氯酸鈉量注入處理水中；和 當原水濁度正常時，將對應于乘積的紫外線量輻射到處理水中；和當原水濁度 低時，將對應于乘積的紫外線量輻射到處理水中，以及 后期注入和輻射控制單元測量位于后期的池中處理水的輸入量和處理水的濁度；當原水濁度高時，將總注入和輻射量對應于乘積的次氯酸鈉和紫外線注入和輻 射到處理水中；當原水濁度正常時，將對應于乘積的次氯酸鈉量注入處理水中；和 當原水濁度低時，將總注入和輻射量對應于乘積的次氯酸鈉和紫外線注入和輻 射到處理水中。
7. 如權利要求5所述的水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述原水的原水濁度和各處理水的濁度是用熒光分析器、紫外線計和細粒計數(shù) 器測量的各個測量值校正濁度計測量的濁度得到的濁度。
8. 如權利要求5所述的水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述多個池至少包括由原水流徑的上游一側(cè)排列至下游一側(cè)的沉沙池、水池、 沉降池、過濾池、氯氣混合池和配水池。
9. 如權利要求6所述的水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述原水的原水濁度和各處理水的濁度是用熒光分析器、紫外線計和細粒計數(shù) 器測量的各個測量值校正濁度計測量的濁度得到的濁度。
10. 如權利要求6所述的水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述多個池至少包括從原水流徑的上游一側(cè)排列至下游一側(cè)的沉沙池、水池、 沉降池、過濾池、氯氣混合池和配水池。
11. 如權利要求7所述的水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述多個池至少包括從原水流徑的上游一側(cè)排列至下游一側(cè)的沉沙池、水池、沉降池、過濾池、氯氣混合池和配水池。
12. 如權利要求9所述的水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述多個池至少包括從原水流徑的上游一側(cè)排列至下游一側(cè)的沉沙池、水池、 沉降池、過濾池、氯氣混合池和配水池。
13. —種水處理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)使輸入原水連續(xù)流經(jīng)沿原水流徑串聯(lián)排列的多 個池，并在原水流經(jīng)這些池時對池進行預定水處理，從而使輸入的原水成為可飲用純化水，其特征在于，所述系統(tǒng)包括測量輸入原水的原水濁度的濁度測量設備；根據(jù)位于原水流徑內(nèi)串聯(lián)排列各池中的前期處理水，控制注入次氯酸鈉的量和 紫外線輻射的量的前期注入和輻射控制單元；根據(jù)位于原水流徑內(nèi)串聯(lián)排列各池中的中期處理水，控制注入次氯酸鈉的量和 紫外線輻射的量的中期注入和輻射控制單元；根據(jù)位于原水流徑內(nèi)串聯(lián)排列各池中的后期處理水，控制注入次氯酸鈉的量和 紫外線輻射的量的后期注入和輻射控制單元；高濁度模式控制裝置，用于當濁度測量單元測量的原水濁度是超過預設的上方 參比值的高濁度時，命令前期注入和輻射控制單元僅注入次氯酸鈉，命令中期注入 和輻射控制單元僅注入次氯酸鈉，并命令后期注入和輻射控制單元注入次氯酸鈉和 輻射紫外線；中濁度模式控制裝置，用于當濁度測量單元測量的原水濁度是低于預設的上方 參比值并超過預設的下方參比值的中濁度時，命令前期注入和輻射控制單元注入次 氯酸鈉并輻射紫外線，命令中期注入和輻射控制單元僅輻射紫外線，并命令后期注 入和輻射控制單元僅注入次氯酸鈉；和低濁度模式控制裝置，用于當濁度測量單元測量的原水濁度是低于預設的下方 參比值的低濁度時，命令前期注入和輻射控制單元僅注入次氯酸鈉，命令中期注入 和輻射控制單元僅輻射紫外線，并命令后期注入和輻射控制單元注入次氯酸鈉并輻 射紫外線。
14. 如權利要求13所述的水處理系統(tǒng)，其特征在于， 各注入和輻射控制單元測量注入和輻射目標池中的處理水輸入量和處理水的濁度，和 注入和輻射次氯酸鈉或紫外線中的至少一種，其注入和輻射量對應于處理水的
15. 如權利要求13所述的水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括 將處理水的測量濁度轉(zhuǎn)換成次氯酸鈉必需注入量的濁度注入量轉(zhuǎn)換單元；和 將處理水的測量濁度轉(zhuǎn)換成紫外線必需輻射量的濁度輻射量轉(zhuǎn)換單元。
16. 如權利要求13所述的水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述原水的原水濁度和各處理水的濁度是用熒光分析器、紫外線計和細粒計數(shù) 器測量的各個測量值校正濁度計測量的濁度得到的濁度。
17. 如權利要求13所述的水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述多個池至少包括從原水流徑的上游一側(cè)排列至下游一側(cè)的沉沙池、水池、 沉降池、過濾池、氯氣混合池和配水池。
18. 如權利要求14所述的水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述原水的原水濁度和各處理水的濁度是用熒光分析器、紫外線計和細粒計數(shù) 器測量的各個測量值校正濁度計測量的濁度得到的濁度。
19. 如權利要求14所述的水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述多個池至少包括從原水流徑的上游一側(cè)排列至下游一側(cè)的沉沙池、水池、 沉降池、過濾池、氯氣混合池和配水池。
20. 如權利要求15所述的水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括 根據(jù)指定輻射量設定打開的紫外燈數(shù)量的紫外燈數(shù)量設定單元，和 根據(jù)指定注入量設定次氯酸鈉注入泵的數(shù)量的注入泵驅(qū)動單元。
21. 如權利要求15所述的水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述原水的原水濁度和各處理水的濁度是用熒光分析器、紫外線計和細粒計數(shù) 器測量的各個測量值校正濁度計測量的濁度得到的濁度。
22. 如權利要求15所述的水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述多個池至少包括從原水流徑的上游一側(cè)排列至下游一側(cè)的沉沙池、水池、 沉降池、過濾池、氯氣混合池和配水池。
23. 如權利要求16所述的水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述多個池至少包括從原水流徑的上游一側(cè)排列至下游一側(cè)的沉沙池、水池、 沉降池、過濾池、氯氣混合池和配水池。
24. 如權利要求18所述的水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述多個池至少包括從原水流徑的上游一側(cè)排列至下游一側(cè)的沉沙池、水池、 沉降池、過濾池、氯氣混合池和配水池。
25. 如權利要求20所述的水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述原水的原水濁度和各處理水的濁度是用熒光分析器、紫外線計和細粒計數(shù) 器測量的各個測量值校正濁度計測量的濁度得到的濁度。
26. 如權利要求20所述的水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述多個池至少包括從原水流徑的上游一側(cè)排列至下游一側(cè)的沉沙池、水池、 沉降池、過濾池、氯氣混合池和配水池。
27. 如權利要求21所述的水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述多個池至少包括從原水流徑的上游一側(cè)排列至下游一側(cè)的沉沙池、水池、 沉降池、過濾池、氯氣混合池和配水池。
28. 如權利要求25所述的水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述多個池至少包括從原水流徑的上游一側(cè)排列至下游一側(cè)的沉沙池、水池、 沉降池、過濾池、氯氣混合池和配水池。
全文摘要
一種用紫外線輻射進行水凈化處理的水處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括在水凈化處理過程的前期過程中發(fā)射紫外光的前期紫外線輻射裝置(5)，在后期過程中發(fā)射紫外光的后期紫外線輻射裝置(10)，以及控制這些紫外線輻射裝置的控制器(14)。
文檔編號C02F1/50GK101244852SQ20081008797
公開日2008年8月20日 申請日期2006年3月29日 優(yōu)先權日2005年3月29日
發(fā)明者出健志, 村山清一, 松代武士, 鈴木浩之, 阿部法光 申請人:株式會社東芝