新強標下二次供水紫外消毒裝置的設計與選擇.pdf

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1、新強標下二次供水紫外消毒裝置的設計與選擇2024（第十屆）給水大會暨第二屆粵港澳大灣區聯合創新論壇 佛山柯維 何志明目錄12最小紫外劑量要求紫外消毒裝置設計3紫外線燈要求4紫外消毒裝置選擇及探討最小紫外劑量要求1.1 二次供水消毒需求設施老化 維護管理難供水管道結垢污染水網末端余氯不足1.2 二次供水新標要求國家疾控預防控制局強標二次供水設施衛生規范GB17015-XXX新國標維度標準描述新標準對 紫外線水消毒器的影響增測指標二次供水消毒設備采用次氯酸鈉發生器時，增測指標：三氯甲烷、一氯二溴甲烷、二氯一溴甲烷、二氯乙酸、三氯乙酸、氯酸鹽。1、次氯酸鈉、二氧化氯化學消毒，對消毒副產物檢測指標增多

2、。2、次氯酸鈉、二氧化氯發生器運行維護困難。3、紫外線消毒無毒副產物，運行維護簡單，成為首選。二次供水消毒設備采用二氧化氯與氯混合消毒劑發生器時，增測指標：亞氯酸鹽、三氯甲烷、一氯二溴甲烷、二氯一溴甲烷、三溴甲烷、三鹵甲烷、二氯乙酸、三氯乙酸。氯酸鹽、三氯甲烷、二次供水消毒設備采用二氧化氯發生器時，增測指標：亞氯酸鹽二次供水消毒設備采用臭氧消毒設備時，增測指標：溴酸鹽二次供水設施采用金屬材質，增測指標：鎘、鉻（六價）、鉛、鐵、錳、銅、鋅、鎳二次供水設施采用塑料材質，增測指標：高錳酸鹽指數（以02計）、揮發酚類（以苯酚計）1.3 紫外線消毒明確最小紫外劑量7 消毒設備要求 7.1 二次供水設施應

3、設有安裝消毒設備的位置。末梢水的消毒劑余量和微生物指標不能穩定達到 GB 5749 要求的二次供水設施應設置消毒設備。7.2 紫外線消毒設備應符合 GB 282352020 規定，應具備機械清洗裝置，石英套管結垢系數不應低于0.6，紫外線強度應大于 70 W/cm。在峰值流量和紫外線燈運行壽命終點時，紫外線有效劑量不應低于 40 mJ/cm。紫外線強度的檢測方法應符合 GB 282352020 附錄 A 規定。紫外線劑量的檢測方法應符合 GB/T 320912015 附錄 E 規定。7.3 二氧化氯消毒劑發生器應符合 GB 28931 規定。7.4 次氯酸鈉發生器應符合 GB 28233 規定

4、。7.5 臭氧消毒設備應符合 GB 28232 規定1.4 紫外劑量設計額定功率滿足邊界條件紫外有效劑量要求1、紫外透過率UVT生物驗證紫外劑量40 mJ/cm2，額定流量Q（噸/h）對應紫外線燈功率P1。2、結垢系數Ke：套管紫外透過率與初始值之比，取過程最小值。3、水溫系數Kt：紫外輸出功率最小值與最大值之比。4、老化系數Ka：按紫外線燈12000h實際值。5、實際紫外線燈功率P=P1 Ka Ke（Kt Kt0）其中 Kt0紫外劑量驗證水溫下的光輸出相對值舉例：取Ka=0.85，Ke=0.9，Kt=0.9，Kt0=0.98 P=P1 0.850.9（0.9 0.98）=1.42 P1（即初

5、始紫外劑量約為56.9 mJ/cm2）由于實際流量與典型規格流量差異，當峰值流量Qmax大于額定流量Q，流量系數Kf1=Qmax/Q，實際紫外線燈功率P=P1 Ka Ke（Kt Kt0）Kf1 峰值流量紫外線燈功率為初始生物劑量驗證水量對應功率的n倍（1.4-1.8）紫外消毒裝置設計2.1 管線式紫外消毒裝置紫外燈模塊組包括紫外燈管、石英套管、不銹鋼模架以及安裝在其之上的在線機械自動清洗裝置。配電中心包含鎮流器及相關配套供電組件，通過鎮流器向每一個紫外模塊供電，并調整紫外輸出。中控中心為紫外光調控、監控以及警報等功能提供操作菜單。具備紫外光監控以及警報等功能。自動清洗裝置采用自動機械清洗方式對

6、套管進行清潔。在整個機械清洗過程中保證被清洗燈管和模塊和照常工作。傳感器系統包含水質、水量和溫度等傳感器組件，為調功系統提供數據，實現紫外消毒設備根據水質、水量、溫度變化自動配置功率輸出。紫外光強度自動監視系統實時監控紫外光強變化,通過聯動自動清洗裝置和調光系統,實現對套管的自清潔和對紫外輸出的自適應調節。紫外線消毒由于具有快速、高效、安全、易操作、維護簡便、占地小等優點二次供水設施的紫外線水消毒系統普遍采用管線式紫外線消毒設備2.2.1 光場設計反射腔體腔體內壁鏡面拋光，設置互反射層，紫外線在腔體內反復反射，腔紫外線劑量均勻，無死角，消毒充分，高效節能。雙反射腔體技術2.2.2 光場設計傳統

7、紫外線裝置設計傳統紫外線裝置設計雙反射腔體設計雙反射腔體設計雙反射腔體技術2.2.3 流場、光場協同設計 柯維深耕紫外領域多年，擁有“材料-部件-設備”的完整產業鏈。將紫外水消毒系統的各個組成單元打通，進行優化結合，形成有機完整的整體，最大限度的提高紫外系統的效率。引入了先進的計算機模擬和計算機流體動力學仿真技術。優化系統設計，并減小了水頭損失。消毒系統的效率較傳統設計相比提高了30%以上。從而大大降低了系統能耗和運行成本。COMWIN水消毒器內流速立體圖消毒器內輻射照度立體分布圖2.3 腔體內部結構及工藝設計工藝簡單粗暴，焊工藝簡單粗暴，焊接內壁藏污納垢接內壁藏污納垢拉拔工藝，拉拔工藝，內部

8、光潔內部光潔2.4 消毒裝置類型N型U型L型2.5 自動清洗自適應活動結構 保障結垢系數0.8以上機械全自動清洗 氟膠刮擦件 固定蓋板與清洗刮擦件之間在套管徑向上保留有浮動間隙，清洗刮擦件在套管徑向上可實現一定范圍的浮動，自適應，保持長久潔凈。2.6.1 低碳節能的必要性實際運行狀況監測左圖為某企業一天內的運行監測數據，我們對比了兩臺額定水量均為150噸/小時的設備運行情況。兩臺設備分別為傳統不調光設備和自適應調光設備。對于不同的水流量，不調光設備始終以100%的功率運行，而自適應調光系統則根據水量的變化自動調整功率。根據統計數據，不調光設備一天的電耗為50.40度，而自適應調光系統的設備電耗

9、則為36.63度，日電耗下降26.28%，每天單臺設備可以節電13.77度。二次供水高峰與低谷用水量差異大，低碳節能能節能60%以上。2.6.2 低碳節能方案自適應調光系統新型紫外線燈在不同功率、不同水溫均保持輸出效率高。鎮流器提供穩定的電流，延長燈管的使用壽命可變功率輸出，實現劑量同步控制.基于傳感器數據和智能調光算法，紫外消毒設備根據水量變化、水溫變化、燈管使用時間自動配置紫外線燈運行功率，真正實現燈管功率50-100%大幅調節。避免紫外線劑量過量，大幅節省運行費用。2.6.3 節能方案夜間模式低功率模式2.7 智能化控制系統基于由部件到系統的全產業鏈基礎，柯維為紫外設備提供了完備的系統控

10、制中心監控整套紫外系統?？蛇M行現場控制和遠程監控，整套系統可在自動和人工模式切換。操作員可在操作界面得到諸如紫外線強度、設備運行情況、紫外運行時間等一系列參數，并會自動保存報警記錄，隨時調整設備運行功率，節省能源，延長使用壽命。數據可傳輸供居民查看2.8 微生物消毒效果評估在各種實際運行條件下通過檢測紫外消毒設備出水中受測微生物濃度，從而測定出紫外消毒設備在各種運行條件下的實際消毒性能，繪制成對應于設備水力負荷的性能曲線然后根據該實際性能曲線，指導該型號紫外設備中燈管數量設計,使設備的紫外輸出有效劑量與實際需要量相符,確保消毒效果。這是保障公共安全的需要。劑量響應曲線：使用準平行光束儀測定微生

11、物的劑量響應曲線，根據所得的劑量響應曲線確定所需的目標紫外劑量。CFD優化設計：針對設計的消毒設備，使用CFD模擬技術計算其光場、流場分布和RED劑量，使用相關檢測設備對CFD模型進行校正。生物驗定劑量驗證：使用MS-2生物劑量法來評價設備的生物驗證劑量和相應的電耗水平。紫外線燈要求3.1 紫外光源紫外光源和鎮流器的性能是設備消毒效果的核心保障，擁有自主知識產權燈管應同時具有高效、高穩定性兩大特征光電轉化效率高：低壓高強紫外光源光電轉化效率達36%。長壽命：低壓高強紫外光源燃點壽命達12000h以上。光維持率：壽命末期的光源相對于初期的光維持率達80%以上。環境適應性：在一般水溫范圍540下，

12、紫外光源的環境系數90%。（因水溫引起的紫外輸出波動10%）?？烧{光：實現光源的紫外輸出50-100%穩定可調3.2.1 紫外線燈水溫特性紫外線燈的水溫系數紫外線燈功率或電流恒定時，紫外輸出功率最小值與最大值之比。1、低壓紫外線燈輸出效率隨管內汞蒸汽壓變化而變化。2、每種燈存在其特定的最佳汞蒸汽壓值。3、低壓高強紫外燈，其輸出隨汞蒸汽壓變化大幅變化。T90：7-10 兩種紫外線燈紫外輸出管壁溫度特性3.2.2 水溫變化范圍寬 如圖所示，實際應用場景下，水溫會受到多種因素的影響，包括但不限于氣候變化、季節變化、水源地的地理位置，水消毒設備使用的紫外線燈應具有良好的環境適應性。3.2.3 紫外線燈

13、應滿足調功率要求低壓高強紫外線燈 1000W 2支150.0160.0170.0180.0190.0200.0210.0220.0230.0240.0250.0260.0270.0280.0290.0300.0310.0320.0330.0340.00510152025303540UV output Power(W)water temperature T（）UV Output Power vs.Water Temperature CurveComwin-1 100%Comwin-1 75%Comwin-1 55%Comwin-2 100%Comwin-2 75%Comwin-2 55%低壓高強

14、紫外線燈 320W 2支20.030.040.050.060.070.080.090.0100.0110.00510152025303540UV output Power(W)water temperature T（）UV Output Power vs.Water Temperature CurveComwin-1 100%Comwin-1 75%Comwin-1 55%Comwin-2 100%Comwin-2 75%Comwin-2 55%水溫5-40、功率50-100%，水溫系數均0.9（高穩定性）、輸出效率均34%（高效）2.4 紫外線燈的有效壽命老化系數1、雜質氣體中的氧與汞形成汞

15、氧化物膜，不透紫外線。2、玻璃中金屬雜質析出形成汞合金，不透紫外線。3、汞合金性能變化，導致汞蒸汽壓變化，引起光輸出變化。紫外消毒裝置的選擇4.1 紫外消毒裝置的選擇評判1、審查涉水批件。涉水批件指第三方對消毒效果、電器安全性能審核通過批件。涉水批件只代表特定測試條件下的消毒效果，不能代表產品能滿足新標準要求。涉水批件并未給出生物驗證紫外劑量，需要審查生物驗證紫外劑量對應的水流量、紫外線燈運行功率等參數，判斷供應商提供的燈管壽終紫外劑量計算報告的準確性、邏輯性，選擇對應水流量的消毒裝置。2、審查核驗供應商提供的結垢系數Ke報告，判定清洗系統的有效性。3、審查核驗供應商提供的紫外線燈水溫系數Kt

16、報告，根據當地最高最低水溫，判定適配性。4、審查核驗供應商提供的紫外線燈老化系數Ka報告。5、審查評價消毒裝置的節能方案及節能效益。6、檢查消毒裝置內部結垢光潔度、焊接工藝。4.2 探討1、目前規格太多，如何推動標準化，實現兼容，減少規格，降低系統成本？2、第三方能確保產品質量嗎？權威部門或第三方檢測機構是否對質量負責？個人認為：否！應交給市場，交給購買方，購買方負有質量檢查、把控責任。3、取得每件涉水批件價格高，品種多，整體成本太高，是否以部分代表資質？如何降低成本？4、同一水流量消毒裝置的市場價格差20倍，便宜能保證質量嗎？如何辨別判斷？個人建議：購買方應對各性能多維度比較。5、二次供水泵房是否應整體規劃設計？臨時應付式加裝，特殊訂制，成本高，結構不合理，不利于燈管更換維修。優先選擇L型紫外消毒裝置，利于實現消毒裝置標準化。Thank You!佛柯維光電股份有限公司址：電話：0757-89930999傳真：0757-89930963地址：東省佛市明區明城鎮城七路36號