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新强标下二次供水紫外消毒装置的设计与选择.pdf

编号：164097

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1、新强标下二次供水紫外消毒装置的设计与选择2024（第十届）给水大会暨第二届粤港澳大湾区联合创新论坛佛山柯维何志明目录12最小紫外剂量要求紫外消毒装置设计3紫外线灯要求4紫外消毒装置选择及探讨最小紫外剂量要求1.1 二次供水消毒需求设施老化维护管理难供水管道结垢污染水网末端余氯不足1.2 二次供水新标要求国家疾控预防控制局强标二次供水设施卫生规范GB17015-XXX新国标维度标准描述新标准对紫外线水消毒器的影响增测指标二次供水消毒设备采用次氯酸钠发生器时，增测指标：三氯甲烷、一氯二溴甲烷、二氯一溴甲烷、二氯乙酸、三氯乙酸、氯酸盐。1、次氯酸钠、二氧化氯化学消毒，对消毒副产物检测指标增多

2、。2、次氯酸钠、二氧化氯发生器运行维护困难。3、紫外线消毒无毒副产物，运行维护简单，成为首选。二次供水消毒设备采用二氧化氯与氯混合消毒剂发生器时，增测指标：亚氯酸盐、三氯甲烷、一氯二溴甲烷、二氯一溴甲烷、三溴甲烷、三卤甲烷、二氯乙酸、三氯乙酸。氯酸盐、三氯甲烷、二次供水消毒设备采用二氧化氯发生器时，增测指标：亚氯酸盐二次供水消毒设备采用臭氧消毒设备时，增测指标：溴酸盐二次供水设施采用金属材质，增测指标：镉、铬（六价）、铅、铁、锰、铜、锌、镍二次供水设施采用塑料材质，增测指标：高锰酸盐指数（以02计）、挥发酚类（以苯酚计）1.3 紫外线消毒明确最小紫外剂量7 消毒设备要求 7.1 二次供水设施应

3、设有安装消毒设备的位置。末梢水的消毒剂余量和微生物指标不能稳定达到 GB 5749 要求的二次供水设施应设置消毒设备。7.2 紫外线消毒设备应符合 GB 282352020 规定，应具备机械清洗装置，石英套管结垢系数不应低于0.6，紫外线强度应大于 70 W/cm。在峰值流量和紫外线灯运行寿命终点时，紫外线有效剂量不应低于 40 mJ/cm。紫外线强度的检测方法应符合 GB 282352020 附录 A 规定。紫外线剂量的检测方法应符合 GB/T 320912015 附录 E 规定。7.3 二氧化氯消毒剂发生器应符合 GB 28931 规定。7.4 次氯酸钠发生器应符合 GB 28233 规定

4、。7.5 臭氧消毒设备应符合 GB 28232 规定1.4 紫外剂量设计额定功率满足边界条件紫外有效剂量要求1、紫外透过率UVT生物验证紫外剂量40 mJ/cm2，额定流量Q（吨/h）对应紫外线灯功率P1。2、结垢系数Ke：套管紫外透过率与初始值之比，取过程最小值。3、水温系数Kt：紫外输出功率最小值与最大值之比。4、老化系数Ka：按紫外线灯12000h实际值。5、实际紫外线灯功率P=P1 Ka Ke（Kt Kt0）其中 Kt0紫外剂量验证水温下的光输出相对值举例：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、始紫外剂量约为56.9 mJ/cm2）由于实际流量与典型规格流量差异，当峰值流量Qmax大于额定流量Q，流量系数Kf1=Qmax/Q，实际紫外线灯功率P=P1 Ka Ke（Kt Kt0）Kf1 峰值流量紫外线灯功率为初始生物剂量验证水量对应功率的n倍（1.4-1.8）紫外消毒装置设计2.1 管线式紫外消毒装置紫外灯模块组包括紫外灯管、石英套管、不锈钢模架以及安装在其之上的在线机械自动清洗装置。配电中心包含镇流器及相关配套供电组件，通过镇流器向每一个紫外模块供电，并调整紫外输出。中控中心为紫外光调控、监控以及警报等功能提供操作菜单。具备紫外光监控以及警报等功能。自动清洗装置采用自动机械清洗方式对

6、套管进行清洁。在整个机械清洗过程中保证被清洗灯管和模块和照常工作。传感器系统包含水质、水量和温度等传感器组件，为调功系统提供数据，实现紫外消毒设备根据水质、水量、温度变化自动配置功率输出。紫外光强度自动监视系统实时监控紫外光强变化,通过联动自动清洗装置和调光系统,实现对套管的自清洁和对紫外输出的自适应调节。紫外线消毒由于具有快速、高效、安全、易操作、维护简便、占地小等优点二次供水设施的紫外线水消毒系统普遍采用管线式紫外线消毒设备2.2.1 光场设计反射腔体腔体内壁镜面抛光，设置互反射层，紫外线在腔体内反复反射，腔紫外线剂量均匀，无死角，消毒充分，高效节能。双反射腔体技术2.2.2 光场设计传统

7、紫外线装置设计传统紫外线装置设计双反射腔体设计双反射腔体设计双反射腔体技术2.2.3 流场、光场协同设计柯维深耕紫外领域多年，拥有“材料-部件-设备”的完整产业链。将紫外水消毒系统的各个组成单元打通，进行优化结合，形成有机完整的整体，最大限度的提高紫外系统的效率。引入了先进的计算机模拟和计算机流体动力学仿真技术。优化系统设计，并减小了水头损失。消毒系统的效率较传统设计相比提高了30%以上。从而大大降低了系统能耗和运行成本。COMWIN水消毒器内流速立体图消毒器内辐射照度立体分布图2.3 腔体内部结构及工艺设计工艺简单粗暴，焊工艺简单粗暴，焊接内壁藏污纳垢接内壁藏污纳垢拉拔工艺，拉拔工艺，内部

8、光洁内部光洁2.4 消毒装置类型N型U型L型2.5 自动清洗自适应活动结构保障结垢系数0.8以上机械全自动清洗氟胶刮擦件固定盖板与清洗刮擦件之间在套管径向上保留有浮动间隙，清洗刮擦件在套管径向上可实现一定范围的浮动，自适应，保持长久洁净。2.6.1 低碳节能的必要性实际运行状况监测左图为某企业一天内的运行监测数据，我们对比了两台额定水量均为150吨/小时的设备运行情况。两台设备分别为传统不调光设备和自适应调光设备。对于不同的水流量，不调光设备始终以100%的功率运行，而自适应调光系统则根据水量的变化自动调整功率。根据统计数据，不调光设备一天的电耗为50.40度，而自适应调光系统的设备电耗

9、则为36.63度，日电耗下降26.28%，每天单台设备可以节电13.77度。二次供水高峰与低谷用水量差异大，低碳节能能节能60%以上。2.6.2 低碳节能方案自适应调光系统新型紫外线灯在不同功率、不同水温均保持输出效率高。镇流器提供稳定的电流，延长灯管的使用寿命可变功率输出，实现剂量同步控制.基于传感器数据和智能调光算法，紫外消毒设备根据水量变化、水温变化、灯管使用时间自动配置紫外线灯运行功率，真正实现灯管功率50-100%大幅调节。避免紫外线剂量过量，大幅节省运行费用。2.6.3 节能方案夜间模式低功率模式2.7 智能化控制系统基于由部件到系统的全产业链基础，柯维为紫外设备提供了完备的系统控

10、制中心监控整套紫外系统。可进行现场控制和远程监控，整套系统可在自动和人工模式切换。操作员可在操作界面得到诸如紫外线强度、设备运行情况、紫外运行时间等一系列参数，并会自动保存报警记录，随时调整设备运行功率，节省能源，延长使用寿命。数据可传输供居民查看2.8 微生物消毒效果评估在各种实际运行条件下通过检测紫外消毒设备出水中受测微生物浓度，从而测定出紫外消毒设备在各种运行条件下的实际消毒性能，绘制成对应于设备水力负荷的性能曲线然后根据该实际性能曲线，指导该型号紫外设备中灯管数量设计,使设备的紫外输出有效剂量与实际需要量相符,确保消毒效果。这是保障公共安全的需要。剂量响应曲线：使用准平行光束仪测定微生

11、物的剂量响应曲线，根据所得的剂量响应曲线确定所需的目标紫外剂量。CFD优化设计：针对设计的消毒设备，使用CFD模拟技术计算其光场、流场分布和RED剂量，使用相关检测设备对CFD模型进行校正。生物验定剂量验证：使用MS-2生物剂量法来评价设备的生物验证剂量和相应的电耗水平。紫外线灯要求3.1 紫外光源紫外光源和镇流器的性能是设备消毒效果的核心保障，拥有自主知识产权灯管应同时具有高效、高稳定性两大特征光电转化效率高：低压高强紫外光源光电转化效率达36%。长寿命：低压高强紫外光源燃点寿命达12000h以上。光维持率：寿命末期的光源相对于初期的光维持率达80%以上。环境适应性：在一般水温范围540下，

12、紫外光源的环境系数90%。（因水温引起的紫外输出波动10%）。可调光：实现光源的紫外输出50-100%稳定可调3.2.1 紫外线灯水温特性紫外线灯的水温系数紫外线灯功率或电流恒定时，紫外输出功率最小值与最大值之比。1、低压紫外线灯输出效率随管内汞蒸汽压变化而变化。2、每种灯存在其特定的最佳汞蒸汽压值。3、低压高强紫外灯，其输出随汞蒸汽压变化大幅变化。T90：7-10 两种紫外线灯紫外输出管壁温度特性3.2.2 水温变化范围宽如图所示，实际应用场景下，水温会受到多种因素的影响，包括但不限于气候变化、季节变化、水源地的地理位置，水消毒设备使用的紫外线灯应具有良好的环境适应性。3.2.3 紫外线灯

13、应满足调功率要求低压高强紫外线灯 1000W 2支150.0160.0170.0180.0190.0200.0210.0220.0230.0240.0250.0260.0270.0280.0290.0300.0310.0320.0330.0340.005540UV 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%低压高强

14、紫外线灯 320W 2支20.030.040.050.060.070.080.090.0100.0110.005540UV 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%水温5-40、功率50-100%，水温系数均0.9（高稳定性）、输出效率均34%（高效）2.4 紫外线灯的有效寿命老化系数1、杂质气体中的氧与汞形成汞

15、氧化物膜，不透紫外线。2、玻璃中金属杂质析出形成汞合金，不透紫外线。3、汞合金性能变化，导致汞蒸汽压变化，引起光输出变化。紫外消毒装置的选择4.1 紫外消毒装置的选择评判1、审查涉水批件。涉水批件指第三方对消毒效果、电器安全性能审核通过批件。涉水批件只代表特定测试条件下的消毒效果，不能代表产品能满足新标准要求。涉水批件并未给出生物验证紫外剂量，需要审查生物验证紫外剂量对应的水流量、紫外线灯运行功率等参数，判断供应商提供的灯管寿终紫外剂量计算报告的准确性、逻辑性，选择对应水流量的消毒装置。2、审查核验供应商提供的结垢系数Ke报告，判定清洗系统的有效性。3、审查核验供应商提供的紫外线灯水温系数Kt

16、报告，根据当地最高最低水温，判定适配性。4、审查核验供应商提供的紫外线灯老化系数Ka报告。5、审查评价消毒装置的节能方案及节能效益。6、检查消毒装置内部结垢光洁度、焊接工艺。4.2 探讨1、目前规格太多，如何推动标准化，实现兼容，减少规格，降低系统成本？2、第三方能确保产品质量吗？权威部门或第三方检测机构是否对质量负责？个人认为：否！应交给市场，交给购买方，购买方负有质量检查、把控责任。3、取得每件涉水批件价格高，品种多，整体成本太高，是否以部分代表资质？如何降低成本？4、同一水流量消毒装置的市场价格差20倍，便宜能保证质量吗？如何辨别判断？个人建议：购买方应对各性能多维度比较。5、二次供水泵房是否应整体规划设计？临时应付式加装，特殊订制，成本高，结构不合理，不利于灯管更换维修。优先选择L型紫外消毒装置，利于实现消毒装置标准化。Thank You!佛柯维光电股份有限公司址：电话：传真：地址：东省佛市明区明城镇城七路36号

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