一种自动在线清洗的中压紫外杀菌系统及运行工艺的制作方法

1.本发明属于环保水处理技术领域，尤其涉及一种自动在线清洗的中压紫外杀菌系统及运行工艺。


背景技术：

2.波长为100nm～400nm的紫外线具有杀菌的功能，基于这个原理开发得的紫外杀菌技术早在1910年就在法国马赛一家自来水厂被应用。中压紫外杀菌技术是利用中压汞灯发射200～400nm全波段紫外光来破坏微生物dna结构，能够永久性杀灭微生物而不会发生复活反应，从而防止微生物的快速增殖。中压紫外杀菌装置具有紫外穿透力强、波谱范围广、消毒能力高、占地面积小等优点，被广泛用于大规模工业用水的杀菌消毒处理。
3.中压紫外杀菌装置运行过程中，由于来水中的悬浮物附着作用以及钙镁离子的结垢作用，将减弱照射到溶液中的紫外光强，影响杀菌消毒效果。现有装置通常设置机械清洗装置、超声波清洗装置或化学清洗装置来保持紫外灯套管外侧的洁净。机械清洗指的是利用清洗头的往复刮擦除去紫外灯套管外壁附着物，这种清洗装置设备成本低、运行成本低、操作简单，适用于附着类型的污染物，但对化学结垢等牢固污染物清洗效果不佳。超声波清洗指的是利用超声波装置发射超声波，通过混合、裂解、凝聚、氧化等作用实现污染物的去除，这种方法适用于较牢固的污染物清洗，但仍无法确保紫外灯管完全清洁。化学清洗指的是利用酸溶液或其他清洗剂，通过循环浸泡清洗的方法彻底出去紫外灯管外壁污染物，这种清洗方法效果最佳但也存在若干缺点：化学清洗时必须停运设备，使用大量清洗药剂，产生一定量的清洗废水。三种清洗方法各有利弊，适用于不同实际污染情况的紫外灯套管清洗。现有成套中压紫外杀菌装置通常只设置1～2种清洗模式，且只能通过人工判断执行某一种清洗，在实际工业应用中欠缺便利性和通用性。
4.因此，针对现有电化学氧化系统中极板结垢问题，有必要开发一种能够自动在线清洗的中压紫外杀菌系统。


技术实现要素：

5.本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种自动在线清洗的中压紫外杀菌系统及运行工艺。
6.这种自动在线清洗的中压紫外杀菌系统，包括：中压紫外杀菌装置、机械清洗装置、超声波清洗装置和化学清洗系统；其中化学清洗系统包括清洗水箱和清洗泵；进水管道上设有进口阀，进口阀之后的进水管道分两路分别接入中压紫外杀菌装置和洗水箱；与清洗水箱连接的进水管道分路上设有清洗阀b，清洗水箱连接清洗药剂进水管道，清洗水箱上设有出水口和清洗液排污口，清洗水箱上的清洗液排污口连接清洗液排污管道，清洗液排污管道上设有排污阀；清洗水箱的出水口通过管道连接清洗泵一端，清洗泵另一端接入中压紫外杀菌装置的出水管道，清洗泵与中压紫外杀菌装置的出水管道之间的连接管道上设有清洗阀a；清洗泵于中压紫外杀菌装置出水管道上的接入点之后的管路上设有出口阀；中
压紫外杀菌装置内设置中压紫外灯管、流量计、紫外透光率传感器、温度传感器、紫外光强度传感器、机械清洗装置和超声波清洗装置；每根中压紫外灯管配备一套机械清洗装置和一套超声波清洗装置；中压紫外灯管嵌入中压紫外杀菌装置保护外壳，与中压紫外杀菌装置的母管方向垂直；机械清洗装置安装于中压紫外灯管外壁，机械清洗装置在中压紫外灯管上非固定套接，能够往复旋转擦洗中压紫外灯管；超声波清洗装置固定连接在中压紫外灯管旁的中压紫外杀菌装置母管内壁上，超声波清洗装置与中压紫外灯管的距离小于设定值；出口阀、清洗阀a、清洗阀b、进口阀、排污阀均电连接控制装置。
7.作为优选，超声波清洗装置与中压紫外灯管的距离小于10cm。
8.作为优选，出口阀、清洗阀a、清洗阀b、进口阀、排污阀均为电动阀。
9.作为优选，机械清洗装置上设有刮擦密封圈及其他配件。
10.这种自动在线清洗的中压紫外杀菌系统的运行方法，包括如下步骤：
11.步骤1、中压紫外杀菌装置稳定运行至设定时长后，控制装置内置的控制程序自动记录初始透光率a0；中压紫外杀菌装置连续运行期间，当紫外透光率传感器监测到的实时透光率a1<初始透光率a0
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设定警戒值w时，机械清洗装置执行机械清洗，清洗结束后的设定时间段内，控制程序记录实时透光率a2；
12.步骤2、若步骤1记录的实时透光率a2满足a2≥a0
‑
w，则机械清洗有效，继续重复步骤1；若a2<a0
‑
w，说明机械清洗效果不达标，控制程序控制超声波清洗装置执行超声波清洗，并于超声波清洗结束后的设定时间段内自动记录实时透光率a3；
13.步骤3、若步骤2记录的实时透光率a3满足a3≥a0
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w，说明超声波清洗有效，继续重复执行步骤1；若a3<a0
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w，说明超声波清洗效果不达标，控制程序发出警报提示要进行化学清洗；
14.步骤4、当中压紫外杀菌装置的进出水停止，人工确认执行化学清洗后，控制程序控制执行化学清洗步骤。
15.作为优选，步骤1中机械清洗装置执行机械清洗时：单次机械清洗过程中刮擦密封圈由紫外灯管一端移动擦洗至另一端，再由另一端返回移动擦洗至初始位置，持续时长约3分钟。
16.作为优选，步骤1中的控制装置上设置连锁保护和自动报警程序。
17.作为优选，步骤1中中压紫外杀菌装置稳定运行的设定时长为2小时；设定警戒值w为5％，清洗结束后的设定时间段为15分钟。
18.作为优选，步骤2中超声波清洗装置的超声波清洗频率为50～200khz，超声波清洗装置的单次清洗持续时长为设定值(例如1分钟、5分钟或10分钟)；超声波清洗结束后的设定时间段为15分钟。
19.作为优选，步骤4中化学清洗步骤具体为：
20.步骤4.1、关闭进口阀和出口阀；清洗药剂(例如1％盐酸溶液)从清洗药剂进水管道进入清洗水箱内；开启清洗阀a和清洗阀b；开启清洗泵，保持清洗药剂在中压紫外杀菌装置内形成的闭环水路中循环流动，直至设定时长(例如2小时)；
21.步骤4.2、化学清洗结束后，依次关闭清洗泵、清洗阀a和清洗阀b；开启中压紫外杀菌装置的排污阀，排空残留的清洗污水；
22.步骤4.3、开启进口阀和出口阀，并继续运行中压紫外杀菌装置；中压紫外杀菌装
置稳定运行设定时长(2小时)后，重新记录初始透光率a0。
23.本发明的有益效果是：利用本发明中的中压紫外杀菌装置能够实现紫外灯附着污染物监测，优化了运行工况，降低了人工成本，提高了杀菌效率。并设有机械清洗装置和超声波清洗装置，确保了不同种类和不同程度的污染物附着都能被有效清除，适用于高硬度高污染废水的杀菌处理。本发明运维简单，占地面积小，可作为新系统成套生产，也可在老系统基础上进行低成本升级改造。
附图说明
24.图1为中压紫外杀菌系统的工艺流程图；
25.图2为中压紫外杀菌装置内部结构示意图。
26.附图标记说明：中压紫外杀菌装置保护外壳1、中压紫外灯管2、机械清洗装置3、超声波清洗装置4、出口阀5、清洗阀a6、清洗阀b7、中压紫外杀菌装置8、进口阀9、清洗泵10、清洗水箱11、排污阀12。
具体实施方式
27.下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
28.本发明提出的自动在线清洗的中压紫外杀菌系统能够同时实现机械清洗、超声波清洗和化学清洗，配套控制系统将根据紫外透光率恢复程度自动形成清洗方案并执行在线清洗程序，实现中压紫外装置的无垢清洁运行。
29.本发明可以通过三种不同模式对紫外灯套管外壁进行清洗。中压紫外杀菌装置运行过程中，通过内置紫外透光率传感器实时反馈当前透光率。控制装置内置的控制程序稳定运行后，透光率发生增大时，首先自动运行机械清洗装置；当机械清洗无法有效清洁紫外灯套管时，将自动运行超声波清洗装置；当超声波清洗也无法有效清洁紫外灯套管时，将报警提示并自动运行化学清洗装置。以此法清洁紫外灯套管，可以避免因污染导致紫外线剂量不足，有效提升系统的杀菌消毒效率。
30.实施例一
31.本技术实施例一提供了一种如图1所示自动在线清洗的中压紫外杀菌系统：
32.包括：中压紫外杀菌装置8、机械清洗装置3、超声波清洗装置4和化学清洗系统；其中化学清洗系统包括清洗水箱11和清洗泵10；
33.进水管道上设有进口阀9，进口阀9之后的进水管道分两路分别接入中压紫外杀菌装置8和洗水箱11；与清洗水箱11连接的进水管道分路上设有清洗阀b7，清洗水箱11连接清洗药剂进水管道，清洗水箱11上设有出水口和清洗液排污口，清洗水箱11上的清洗液排污口连接清洗液排污管道，清洗液排污管道上设有排污阀12；清洗水箱11的出水口通过管道连接清洗泵10一端，清洗泵10另一端接入中压紫外杀菌装置8的出水管道，清洗泵10与中压紫外杀菌装置8的出水管道之间的连接管道上设有清洗阀a6；清洗泵10于中压紫外杀菌装置8出水管道上的接入点之后的管路上设有出口阀5；
34.如图2所示，中压紫外杀菌装置8内设置中压紫外灯管2、流量计、紫外透光率传感
器、温度传感器、紫外光强度传感器、机械清洗装置3和超声波清洗装置4；每根中压紫外灯管2配备一套机械清洗装置3和一套超声波清洗装置4；中压紫外灯管2嵌入中压紫外杀菌装置保护外壳1，与中压紫外杀菌装置的母管方向垂直；机械清洗装置3安装于中压紫外灯管2外壁，机械清洗装置3在中压紫外灯管2上非固定套接，能够往复旋转擦洗中压紫外灯管；超声波清洗装置4固定连接在中压紫外灯管2旁的中压紫外杀菌装置母管内壁上，超声波清洗装置4与中压紫外灯管2的距离小于设定值；
35.出口阀5、清洗阀a6、清洗阀b7、进口阀9、排污阀12均电连接控制装置。
36.实施例二
37.在实施例一的基础上，本技术实施例二提供了实施例一中自动在线清洗的中压紫外杀菌系统在某火电厂内的运行方法：
38.某火电厂取地表水为原水，经反渗透系统净化处理后用作锅炉补给水。原水中的菌落数为2000
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8000cfu/ml，夏季易发生微生物大量增殖造成反渗透膜和保安过滤器污堵。该电厂采用中压紫外杀菌装置杀灭反渗透进水中的微生物，最大程度减少杀菌剂的使用量。所使用的中压紫外杀菌系统配备了机械清洗装置，仅支持就地手动运行。经分析，系统连续运行过程中紫外灯套管外壁附着物分为以下几类：(1)来水中的悬浮物；(2)杀灭的微生物残骸；(3)微生物分泌物；(4)多价阳离子形成的结垢。机械清洗装置仅能清除部分(1)(2)(3)附着物，对于(4)附着物几乎没有清洗效果。机械清洗频率约为3天/次，常在附着物已经较多时才执行清洗。系统运行1000小时，紫外灯套管外壁已形成一层机械清洗无法去除的附着结垢。系统运行2000小时，结垢已严重影响了水中的紫外线剂量，杀菌效果远低于预期效果，需要停运系统进行酸洗。
39.本实施例对原有中压紫外杀菌装置进行了改造，每套设备都加装了超声波清洗装置，设置了化学清洗系统，并重新设置了控制系统使清洗操作能够在线自动执行。设置警戒值为5％，即透光率低于初始透光率5％以上开始自动机械清洗，机械清洗后若透光率仍低于初始透光率5％以上即开始自动超声波清洗，超声波清洗后若透光率仍低于初始透光率5％以上即提示需要化学清洗。在运行人员同意执行化学清洗后，停运反渗透系统并自动执行化学清洗。化学清洗使用的清洗药剂为1％盐酸溶液，循环浸泡清洗总时长为6小时。该改造后的系统连续运行6个月以来，共自动执行机械清洗127次，自动执行超声波清洗11次，自动执行化学清洗1次。中压紫外灯管运行4000小时后，反渗透进水紫外线剂量仍保持在较高水平。期间反渗透水处理系统未发生微生物污染，减少了运维成本并提高了制水效率，保障了电力生产安全。
40.以上结果表明，自动在线清洗中压紫外杀菌系统及运行工艺具有很好的应用性。利用本实施例的中压紫外杀菌装置能够实现紫外灯附着污染物监测，优化了控制装置内置控制程序的运行工况，降低了人工成本，提高了杀菌效率。并设有机械清洗装置和超声波清洗装置，结合了机械清洗、超声波清洗和化学清洗三种灯管清洗方式，能自动在线清洗，确保了不同种类和不同程度的污染物附着都能被有效清除，适用于高硬度高污染废水的杀菌处理。本发明运维简单，占地面积小，可作为新系统成套生产，也可在老系统基础上进行低成本升级改造。