本發(fā)明涉及明渠水體消毒領(lǐng)域，特別涉及一種立式無壓紫外線水體消毒反應(yīng)器及包括該反應(yīng)器的水體消毒系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

對于水體消毒，傳統(tǒng)的方式是采用氯對水體進(jìn)行消毒，但氯消毒會帶來消毒副產(chǎn)物，影響水質(zhì)。紫外線消毒以其快速、無副產(chǎn)物的特點(diǎn)越來越受到重視。目前的紫外線消毒反應(yīng)器可分為兩類：密封、內(nèi)部有壓力的管式反應(yīng)器和明渠反應(yīng)器。

有壓反應(yīng)器適用于相對較小水量的水體消毒。

明渠反應(yīng)器是將紫外線燈管橫放浸沒在明渠中，水體從明渠流過，從而實(shí)現(xiàn)消毒，適用于較大水量的水體消毒。

在明渠反應(yīng)器內(nèi)，紫外線燈管橫放可避免水流對石英套管的直接沖擊，但是，由于進(jìn)水布水不均、水流在渠底和水面之間的流速不均，導(dǎo)致水體接受到的紫外線劑量不均。為保證消毒效果，必須提高紫外線供應(yīng)量，使接受到最低紫外線劑量的水體也能達(dá)到設(shè)計(jì)的紫外線劑量，這樣就需要消耗大量的紫外線供應(yīng)量，造成能量浪費(fèi)。

另外，紫外線燈管浸沒于水下，需要對燈管、套管做復(fù)雜的防水密封處理。由于重力的作用，清洗頭會對橫向放置的石英套管產(chǎn)生下壓力，影響石英管的使用壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中明渠反應(yīng)器需要消耗大量的紫外線供應(yīng)量問題，提出一種立式無壓紫外線水體消毒反應(yīng)器及包括該反應(yīng)器的水體消毒系統(tǒng)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種立式無壓紫外線水體消毒反應(yīng)器，包括紫外線發(fā)生器和立式固定架，所述紫外線發(fā)生器豎直安裝在所述立式固定架上，所述立式固定架為非密封體，所述立式固定架使所述紫外線發(fā)生器在豎直方向上供應(yīng)紫外線，所述紫外線發(fā)生器的上部用于露在液面之上；通過使明渠中的水體流動(dòng)的方向和紫外線供應(yīng)的方向均為豎直方向以使水體接受到的紫外線劑量均勻。

在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，還包括擋板，所述擋板沿豎直方向布設(shè)在所述立式固定架上。

在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，還包括過氧化氫注入器，所述過氧化氫注入器設(shè)置在所述立式固定架的上部或下部，所述過氧化氫注入器供應(yīng)的過氧化氫沿著所述紫外線發(fā)生器在豎直方向上運(yùn)動(dòng)。

在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，還包括臭氧供應(yīng)器，所述臭氧供應(yīng)器設(shè)置在所述立式固定架的下部或上部，所述臭氧供應(yīng)器供應(yīng)的臭氧沿著所述紫外線發(fā)生器在豎直方向上運(yùn)動(dòng)。

在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，還包括清潔器，所述清潔器包括清潔頭和移動(dòng)板，所述清潔頭安裝在所述移動(dòng)板上，所述清潔頭套在所述紫外線發(fā)生器的表面上，所述移動(dòng)板沿豎直方向布設(shè)在所述立式固定架上。

在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述紫外線發(fā)生器包括紫外燈管和套管，所述紫外燈管放置在所述套管中。

在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，還包括緩沖器，所述緩沖器包括定位筒和彈性體，所述定位筒設(shè)置在所述立式固定架的底部，所述彈性體安裝在所述定位筒的底部。

在另一方面，本發(fā)明還提供一種水體消毒系統(tǒng)：

一種水體消毒系統(tǒng)，包括上述任一反應(yīng)器，還包括豎直水流催生器，所述豎直水流催生器置于明渠中使水體在豎直方向上流動(dòng)。

在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，還包括出水口，所述出水口設(shè)置在明渠上或者所述豎直水流催生器上，所述豎直水流催生器設(shè)有入水口，所述反應(yīng)器放置在所述豎直水流催生器內(nèi)部，所述反應(yīng)器的上部和所述豎直水流催生器的上部均在液面之上；明渠中的水從所述入水口流入所述反應(yīng)器中，水在所述反應(yīng)器內(nèi)沿豎直方向流動(dòng)，從所述出水口流出。

在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述豎直水流催生器為水泵，所述水泵安裝在所述反應(yīng)器的上部或下部。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果有：

明渠中的水沿著紫外線發(fā)生器在豎直方向上流動(dòng)，水體在與豎直方向垂直的截面上的任一處的壓力都是一樣的，所以在該截面上任一處水流的流速也是一樣的，也就是說在相同時(shí)間內(nèi)任一處水流在豎直方向上走過的路徑是一樣的，而紫外線發(fā)生器是在豎直方向上供應(yīng)紫外線的，水體在豎直方向上流動(dòng)時(shí)所接受到的紫外線劑量也就均勻，只需供應(yīng)稍高于設(shè)計(jì)的紫外線劑量即可對水體進(jìn)行消毒，避免了紫外線供應(yīng)量的浪費(fèi)，從而節(jié)省能量。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，本發(fā)明還具有如下有益效果：

進(jìn)一步地，立式固定架的豎直方向上布設(shè)有擋板，水流受到擋板的阻擋后橫向擴(kuò)散，延長了水流的流動(dòng)路徑，使水流與紫外線接觸更充分，增強(qiáng)消毒效果。

進(jìn)一步地，由于立式固定架為非密封體，使得反應(yīng)器為開放式的結(jié)構(gòu)，反應(yīng)器里面的壓力等于水壓和大氣壓之和，反應(yīng)器屬于無壓反應(yīng)器，而過氧化氫發(fā)生器放置在明渠的液面之上，反應(yīng)器里面的水在水壓和大氣壓的共同作用下不會倒流進(jìn)過氧化氫發(fā)生器中，從而避免水倒流而導(dǎo)致過氧化氫發(fā)生器發(fā)生故障。過氧化氫注入器供應(yīng)的過氧化氫沿著紫外線發(fā)生器在豎直方向上運(yùn)動(dòng)，過氧化氫與紫外線復(fù)合，不但能夠增強(qiáng)消毒效果，還能形成高級氧化，去除水中的有機(jī)物。

進(jìn)一步地，臭氧供應(yīng)器供應(yīng)的臭氧沿著紫外線發(fā)生器在豎直方向上運(yùn)動(dòng)，臭氧與紫外線復(fù)合，不但能夠提高消毒效果，還能形成高級氧化，去除水中的有機(jī)物。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的俯視圖；

圖3為第一實(shí)施例的立式無壓紫外線水體消毒反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為第一實(shí)施例的立式無壓紫外線水體消毒反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)分解示意圖；

圖5為第一實(shí)施例的豎直水流催生器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為第一實(shí)施例的一種變型方式的豎直水流催生器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為第一實(shí)施例的另一種變型方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明的第二實(shí)施例的立式無壓紫外線水體消毒反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為本發(fā)明的第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為第三實(shí)施例的一種變型方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11為本發(fā)明的第四實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12為第四實(shí)施例的一種變型方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖13為本發(fā)明的第五實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下對本發(fā)明的實(shí)施方式作詳細(xì)說明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。

第一實(shí)施例

參考圖1和圖2，本實(shí)施例的水體消毒系統(tǒng)包括立式無壓紫外線水體消毒反應(yīng)器1、豎直水流催生器2和出水口3，豎直水流催生器2用于使水體在豎直方向上流動(dòng)。

參考圖3和圖4，立式無壓紫外線水體消毒反應(yīng)器1包括紫外線發(fā)生器11、立式固定架12、緩沖器13和清潔器14，紫外線發(fā)生器11豎直安裝在立式固定架12上，立式固定架12為非密封體，立式固定架12使紫外線發(fā)生器11在豎直方向上供應(yīng)紫外線，紫外線發(fā)生器11的上部用于露在液面之上。

參考圖3和圖4，紫外線發(fā)生器11包括紫外燈管111和套管112，紫外燈管111放置在套管112中，紫外燈管111用于產(chǎn)生紫外線，套管112則用于保護(hù)紫外線燈管111，紫外燈管111發(fā)出的紫外線透過套管112對水體進(jìn)行消毒，在本實(shí)施例中共有四個(gè)紫外線發(fā)生器11。立式固定架12包括中心柱121、支撐桿122、底板123和壓板124；底板123位于立式固定架12的底部，底板123上設(shè)有通孔以使水流進(jìn)立式無壓紫外線水體消毒反應(yīng)器1的內(nèi)部；壓板124位于立式固定架12的上部；中心柱121的一端安裝在底板123的中心位置，另一端安裝在壓板124的中心位置；支撐桿122共有四根，支撐桿122的兩端連接底板123和壓板124，支撐桿122布設(shè)在底板123和壓板124的四個(gè)角上，形成一個(gè)開放式的長方體固定架。參考圖4，緩沖器13包括定位筒131和彈性體132，定位筒131為中空結(jié)構(gòu)，定位筒131設(shè)置在立式固定架12的底部上，彈性體132則安裝在定位筒131的底部，緩沖器13共有四個(gè)，定位筒131和彈性體132是配套設(shè)置的，在本實(shí)施例中，彈性體132為彈簧。清潔器14包括清潔頭141和移動(dòng)板142。清潔頭141安裝在移動(dòng)板142上，清潔頭141套在紫外線發(fā)生器11的表面上，具體而言，清潔頭141為鋼絲環(huán)，套在套管112外表面上；移動(dòng)板142沿豎直方向布設(shè)在立式固定架12上，移動(dòng)板142上設(shè)有通孔以供水通過，從而減少在水中移動(dòng)時(shí)的阻力。中心柱121貫穿移動(dòng)板142的中心，中心柱121為絲桿，中心柱121轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，移動(dòng)板142在中心柱121上做往返運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)清潔頭141對套管112進(jìn)行清潔。

壓板124設(shè)有四個(gè)通孔，通孔上安裝有上定位座125，上定位座125為中空結(jié)構(gòu)，上定位座125與緩沖器13的定位筒131正對，套管112的兩端分別固定在定位筒131和上定位座125上。紫外燈管111穿過上定位座125，放置在定位筒131上與彈性體132接觸，彈性體132為紫外燈管111提供緩沖，避免紫外燈管111的底部觸碰到硬物而損壞。

參考圖1，出水口3設(shè)置在明渠的壁體的上部，稍低于明渠的液面。參考圖5，豎直水流催生器2為一個(gè)上下開口的長方形筒，豎直水流催生器2的上部設(shè)有一個(gè)排水口201。豎直水流催生器2安裝在明渠的壁體上，排水口201與出水口3對齊，豎直水流催生器2的上部露在液面之上。豎直水流催生器2的下開口即為入水口，明渠的水從入水口進(jìn)入豎直水流催生器2內(nèi)部。

立式無壓紫外線水體消毒反應(yīng)器1(以下簡稱“反應(yīng)器1”)放置在豎直水流催生器2的內(nèi)部，參考圖2，反應(yīng)器1的上部的壓板124掛在豎直水流催生器2的上部上，使反應(yīng)器1懸掛在明渠的水中，如此，反應(yīng)器1和豎直水流催生器2的上部均在液面之上。出水口3處于開啟狀態(tài)時(shí)，明渠底部的水從入水口流入反應(yīng)器1中，由于水壓的作用，水在反應(yīng)器1內(nèi)沿豎直方向流動(dòng)，也就是沿紫外線發(fā)生器11自下而上流動(dòng)，然后從出水口3流出。

根據(jù)上述可知，在本發(fā)明中，明渠中的水沿著紫外線發(fā)生器11在豎直方向自下而上流動(dòng)，水體在與豎直方向垂直的截面上的任一處的壓力都是一樣的，所以在該截面上任一處水流的流速也是一樣的，也就是說在相同時(shí)間內(nèi)任一處水流在豎直方向上走過的路徑是一樣的，而紫外線發(fā)生器11是在豎直方向上供應(yīng)紫外線的，水在豎直方向上流動(dòng)時(shí)所接受到的紫外線劑量也就均勻，只需供應(yīng)稍高于設(shè)計(jì)的紫外線劑量即可對水體進(jìn)行消毒，避免了紫外線供應(yīng)量的浪費(fèi)，從而節(jié)省能量。另外，立式固定架12為非密封體，使得反應(yīng)器1為開放式的結(jié)構(gòu)，便于清潔器14的安裝和維護(hù)。由于反應(yīng)器1的上部位于液面之上，也就無需對反應(yīng)器1的上部做防水和密封處理，紫外燈管111是豎直安裝在反應(yīng)器1上的，紫外燈管111的上部也就位于液面之上，也就無需對紫外燈管111防水和密封處理，減少工藝，降低成本。清潔器14在和重力平行的豎直方向運(yùn)動(dòng)，對套管112的橫向作用力較小，使得清潔過程不會對套管112造成損害。

以上對第一實(shí)施例進(jìn)行了說明，但本實(shí)施例還可以有一些變型的形式，比如：

參考圖6，豎直水流催生器2為一個(gè)條形槽，該條形槽上下開口以及有一個(gè)側(cè)面開口，開口的側(cè)面貼在明渠的壁體上，使得出水口3位于該側(cè)面的上部；

參考圖7，出水口3設(shè)置在明渠的壁體的下部，豎直水流催生器2的上部稍低于明渠的液面，下部則與明渠的底部密封連接；反應(yīng)器1的上部位于液面之上，明渠中的水沿紫外線發(fā)生器11自上而下流動(dòng)，然后從出水口3流出。

第二實(shí)施例

參考圖8。本實(shí)施例與第一實(shí)施例的區(qū)別在于立式無壓紫外線水體消毒反應(yīng)器還包括擋板4，擋板4沿豎直方向布設(shè)在立式固定架12上。

具體的，本實(shí)施例中共有四塊擋板4，擋板4套在支撐桿122上。擋板4的中部掏空以使清潔器14能夠在豎直方向做往返運(yùn)動(dòng)。

根據(jù)上述可知，本實(shí)例也具有第一實(shí)施例的有益效果。此外，立式固定架12的豎直方向上布設(shè)有擋板4，水流受到擋板4的阻擋后橫向擴(kuò)散，這就延長了水流的流動(dòng)路徑，使水流與紫外線接觸更充分，增強(qiáng)消毒效果。

第三實(shí)施例

參考圖9。本實(shí)施例與第一實(shí)施例的區(qū)別在于還包括過氧化氫注入器5，過氧化氫注入器5設(shè)置在立式固定架12的下部，過氧化氫注入器5供應(yīng)的過氧化氫沿著紫外線發(fā)生器11在豎直方向上自下而上地運(yùn)動(dòng)。

具體的，過氧化氫注入器5包括過氧化氫發(fā)生器51和過氧化氫氣管52。過氧化氫發(fā)生器51放置在明渠的液面之上，用于產(chǎn)生過氧化氫；過氧化氫氣管52的一端與過氧化氫發(fā)生器51連接，另一端則通到立式固定架12的下部。如此，過氧化氫發(fā)生器51產(chǎn)生的過氧化氫從過氧化氫氣管52中流出，在水中沿著紫外線發(fā)生器11在豎直方向上自下而上地運(yùn)動(dòng)。

根據(jù)上述可知，本實(shí)例也具有第一實(shí)施例的有益效果。此外，過氧化氫注入器5供應(yīng)的過氧化氫在水中沿著紫外線發(fā)生器11在豎直方向上運(yùn)動(dòng)，過氧化氫與紫外線復(fù)合，不但能夠增強(qiáng)消毒效果，還能形成高級氧化，去除水中的有機(jī)物。由于立式固定架12為非密封體，使得反應(yīng)器1為開放式的結(jié)構(gòu)，反應(yīng)器1里面的壓力等于水壓和大氣壓之和，反應(yīng)器1屬于無壓反應(yīng)器，而過氧化氫發(fā)生器51放置在明渠的液面之上，反應(yīng)器1里面的水在水壓和大氣壓的共同作用下不會倒流進(jìn)過氧化氫發(fā)生器51中，從而避免水倒流而導(dǎo)致過氧化氫發(fā)生器發(fā)生故障。

以上對第三實(shí)施例進(jìn)行了說明，但本實(shí)施例還可以有一些變型的形式，比如：

參考圖10，出水口3設(shè)置在明渠的壁體的下部，豎直水流催生器2的上部稍低于明渠的液面，明渠中的水沿紫外線發(fā)生器11自上而下流動(dòng)，然后從出水口3流出，過氧化氫注入器5設(shè)置在立式固定架12的上部，具體而言，過氧化氫發(fā)生器51放置在明渠的液面之上，過氧化氫氣管52的一端與過氧化氫發(fā)生器51連接，另一端則通到立式固定架12的上部且在液面之下，過氧化氫從過氧化氫氣管52進(jìn)入水中，隨著水流自上而下運(yùn)動(dòng)。

第四實(shí)施例

參考圖11。本實(shí)施例與第一實(shí)施例的區(qū)別在于還包括臭氧供應(yīng)器6，臭氧供應(yīng)器6設(shè)置在立式固定架的下部，臭氧供應(yīng)器6供應(yīng)的臭氧沿著紫外線發(fā)生器11在豎直方向上自下而上地運(yùn)動(dòng)。

具體的，臭氧供應(yīng)器6包括臭氧發(fā)生器61和臭氧氣管62。臭氧發(fā)生器61放置在明渠的液面之上，用于產(chǎn)生臭氧；臭氧氣管62的一端與臭氧發(fā)生器61連接，另一端則通到立式固定架12的下部。如此，臭氧發(fā)生器61產(chǎn)生的臭氧從臭氧氣管62中流出，在水中沿著紫外線發(fā)生器11在豎直方向上自下而上地運(yùn)動(dòng)。

根據(jù)上述可知，本實(shí)例也具有第一實(shí)施例的有益效果。此外，臭氧供應(yīng)器6供應(yīng)的臭氧沿著紫外線發(fā)生器11在豎直方向上運(yùn)動(dòng)，臭氧與紫外線復(fù)合，不但能夠增強(qiáng)消毒效果，還能形成高級氧化，去除水中的有機(jī)物。由于立式固定架12為非密封體，使得反應(yīng)器1為開放式的結(jié)構(gòu)，反應(yīng)器1范圍內(nèi)的壓力等于水壓和大氣壓之和，屬于無壓反應(yīng)器，而臭氧發(fā)生器61放置在明渠的液面之上，明渠中的水在水壓和大氣壓的共同作用下，不會倒流進(jìn)臭氧發(fā)生器61中，從而避免水倒流而導(dǎo)致臭氧發(fā)生器61發(fā)生故障。

以上對第四實(shí)施例進(jìn)行了說明，但本實(shí)施例還可以有一些變型的形式，比如：

參考圖12，出水口3設(shè)置在明渠的壁體的下部，豎直水流催生器2的上部稍低于明渠的液面，明渠中的水沿紫外線發(fā)生器11自上而下流動(dòng)，然后從出水口3流出，臭氧供應(yīng)器6設(shè)置在立式固定架12的上部，具體而言，臭氧發(fā)生器61放置在明渠的液面之上，臭氧氣管62的一端與臭氧發(fā)生器61連接，另一端則通到立式固定架12的上部且在液面之下，臭氧從過氧化氫氣管62進(jìn)入水中，隨著水流自上而下運(yùn)動(dòng)。

第五實(shí)施例

參考圖13。本實(shí)施例與第一實(shí)施例的區(qū)別在于水體消毒系統(tǒng)包括立式無壓紫外線水體消毒反應(yīng)器1和豎直水流催生器2，豎直水流催生器2為水泵，水泵安裝在反應(yīng)器1的下部。

水泵在反應(yīng)器1的下部工作，使水沿著紫外線發(fā)生器11自下而上流動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)消毒。

根據(jù)上述可知，本實(shí)施例與第一實(shí)施例的有益效果是一樣的。通過采用水泵使水在明渠中自下而上流動(dòng)，無需對明渠的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改動(dòng)，適用范圍廣，可用到各種明渠中。

以上對第五實(shí)施例進(jìn)行了說明，但本實(shí)施例還可以有一些變型的形式，比如：

水泵安裝在反應(yīng)器1的上部，出水口3設(shè)置在明渠的壁體的下部，在水泵的作用下，水在明渠中自上而下流動(dòng)。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體/優(yōu)選的實(shí)施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，其還可以對這些已描述的實(shí)施方式做出若干替代或變型，而這些替代或變型方式都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。