紫外線處理反應器的製作方法
2023-04-27 04:09:06
專利名稱：：紫外線處理反應器的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種用紫外("UV")光處理流體的裝置，並且尤其提供一種有效分配紫外線劑量以便獲得改進的處理效果的裝置。
背景技術：
：破壞流體中的微生物的紫外線照射的使用是已知的。存在幾種類型的紫外線系統，包括加壓、半加壓或不加壓的紫外線系統。這些系統通常依靠成行地定位為浸入要處理的流體(比如飲用水)中的燈。不管紫外線系統的類型，重要的是將作為接近等量的紫外光(劑量或流量)輸送至流過系統的所有流體以破環任何微生物。這個劑量或流量等於強度和時間的乘積。在微生物穿過紫外線系統時，它們經受一定範圍的引起劑量分配的紫外線強度和時間。理想地，紫外光和流量在紫外線反應器上均勻地分配，引起所有微生物接受相同劑量。設計紫外線反應器的目標是獲得一個狹窄的劑量分配，其中所有流體元素儘可能接近這個理想劑量被暴露。為了獲得這種理想的劑量分配，一些系統具有偏移順序行的紫外線燈以使得流體穿過第一行的燈之間的空間並且接觸第二行中的燈。然而，這種系統中的問題是紫外光由相鄰的燈吸收，因為光不能毫無阻塞地經過上遊和下遊。這個方法還能帶來較高的頭部損失(headloss)並且需要更多的燈，雖然功率較低。確保流動流體經受一定範圍紫外線強度的另一種方法是定位與燈平行的平面隔板。在一些方法中，隔板定位於每組紫外線燈之間。隔板引導流體相對靠近燈地經過。這個方法引起通過反應器的較高壓降並且在隔板後面留下具有較低或實際上沒有流量的區域，引起這些區域中的較高劑量，尤其在水的紫外線透射比很高時。因此難以設計一種在反應器將要處理的全部範圍的水的紫外線透射比內獲得狹窄劑量分配的反應器。其它系統，將燈定位於主要地圓形的排列中以改進紫外線劑量分配(例如如圖3a中所示)。然而，即使在這些系統以及使用類似圖案的紫外線系統中，存在水不能接受最小化暴露至紫外線流量場的區域。這種系統提供了一種流體分配，其中一些流體接受低劑量的紫外線並且其它流體接受高劑量，從而產生寬泛的劑量分配並且因此出現接受較低劑量的微生物在沒有被破壞的情況下通過。構造有圓形排列的紫外光源的系統還可能傾向於缺乏有效的燈關閉能力。通常，圓形排列系統要求系統控制件來關閉成對的燈，而不是單個的燈，以保持對稱性從而獲得儘可能接近均勻的劑量分配。而且，在圓形排列中，與其中剩餘燈彼此接近的區域中發射的輻射度相比，關閉兩個燈在燈關閉的區域中引起流束中的輻射間隙。不均勻的劑量分配產生不良效果並且在一些情況下，產生不充分的處理水平或未處理的水。一些現有系統要求較大的單元以便控制所需的劑量。因而需要消除現有技術的缺點，包括不均勻處理劑量分配的不利效果。還期望提供一種紫外線反應器，其具有緊湊的設計、良好的操作功效、在關閉燈時有效的靈活關閉並且成本降低。
發明內容本發明涉及一種用於處理流體的裝置，其包括具有流體入口、流體出口以及反應腔的殼體。反應腔包括基本上彼此平行地布置並且基本上垂直於流體流方向的紫外線源組件。組件包括至少兩對紫外線源，每對紫外線源位於與流體流方向垂直的平面中。第一對紫外線源中的各個源定位為彼此間的距離或跨度大於第二對紫外線源中的各個源之間的跨度。由定位於反應腔的公共壁附近的第一對紫外線源和第二對紫外線源中的每對中的一個(例如上部紫外線源)構成的兩個紫外線源形成的平面與由第一對紫外線源和第二對紫外線源的相對紫外線源(例如下部紫外線源)形成的平面相交。順序的一對或多對紫外線源能被添加至沿著相交平面的任一個平面定位的組件，並且單個紫外線源能放置於所述平面相交的線處。一個或多個另外的紫外線源組件可以包括在腔中，並且每個包括一個或多個紫外線源組件的一個或多個腔能形成紫外線反應器。任選地，上部隔板和下部隔板定位於最上紫外線源和最下紫外線源(即最靠近反應器壁的那對)的上遊並且與它們相鄰。術語"上"和"下"僅涉及各個紫外線源和隔板相對於如附圖所示它們在反應器中的定向的定位並且絕不是要限制它們在不同定向的反應器中的位置。例如，紫外線源和相應隔板可相對於相對的側壁定向。這樣，本發明顯示了相比現有技術紫外線處理設備的顯著進步。本發明的一個實施例提供了用於水處理的紫外線反應器設計有效、操作靈活並且成本相對較低的優點。本發明的另一個優點是提供一種紫外線源組件，其中紫外線源布置為能提供在反應器的橫截面上要發射的大致均勻的紫外光劑量，從而獲得大致均勻的劑量，或狹窄的劑量分配。本發明的一個實施例中的另一個目標是提供一種具有有效關閉能力的設備，即燈在減少動力或沒有動力的情況下運行以提供有效關閉。本發明的一個實施例僅用與所需的一樣多的燈操作以獲得所需的劑量，並且能用與傳統紫外線反應器系統所需相比更少數量的燈進行操作。本發明的一個實施例的目標是提供一種隔板裝置，該隔板裝置使流體緊密靠近紫外線源地流動，從而改進劑量分配。本發明的其它目標、特點、方面和優點將從下面的詳細描述、附圖以及本發明的所附權利要求中變得更好理解或明顯。圖l是根據本發明的各個方面的紫外線反應器的等距視圖。圖2是本發明一個實施例的正面橫截視圖。圖3a是使用傳統圓形排列的紫外線源的反應器的橫截面的側視圖。圖3b示出使用圓形排列中的五個燈的反應器的橫截面的側視圖。圖4是示出根據本發明一個實施例布置的紫外線源組件的反應器橫截面的側視圖。圖5-7示出包括根據本發明實施例布置的紫外線源組件和成對紫外線源的反應器的橫截面的另外側視圖。圖8-10示出反應器的側視圖，示出本發明實施例中的兩個或更多紫外線源組件和成對的紫外線源。具體實施例方式例如在圖1、2和4中示出了根據本發明一個實施例的流體處理設備。流體處理設備10包括接收流體流的殼體11。流動方向由箭頭A指示。殼體包括流體流入到其中的流體入口12、處理流體的反應腔13以及處理過的流體從其中流出的流體出口14。反應腔13包括第一組件，該第一組件包括至少兩對紫外線源15和16。第一對紫外線源15a、15b和第二對紫外線源16a和16b彼此平行並且與流體流垂直地定位。第一對紫外線源15a、15b彼此分開的跨度大於分開紫外線源16a、16b的每個的跨度。如這裡所使用的，術語"跨度，，指的是一對紫外線源中的兩個燈之間的距離。為了解釋的目的，每對紫外線源例如在圖4中沿著豎直虛線V,、V2示出。跨度是燈之間沿著這個豎直線的距離。第一對紫外線源和第二對紫外線源對準為使得第一對紫外線源中的一個源(例如上部源)和第二對紫外線源中的被定位為與第一對紫外線源中的這個源一樣更靠近腔13的公共側的源(例如也是上部源)形成一個平面。與每個相應的第二個源一起，兩對紫外線源形成兩個基本上交叉的平面。，紫外線源15a、15b和16a、16b是紫外線燈，優選地，中壓汞弧紫外線燈。替代地，它們是低壓紫外線燈、脈沖紫外線燈、紫外線發光二極體(紫外線LED)或任何其它紫外線源。紫外線源通常包含在石英管或套筒裡以將它們與流體密封隔開。例如如圖4中所示，在本發明的一個實施例中，第二對紫外線源16a、16b布置為比第一對紫外線源15a、15b更接近入口12。紫外線源15a、15b和16a、16b以足夠遠的距離在殼體中隔開，以使得它們之間的流體的速度不是大到足以在反應器中獲得過度的壓降，但是充分地靠近以使得紫外線流量不是太低，以在距離燈最遠點處獲得充分的流體劑量。如這裡所使用的，術語"距離"指的是單獨一個紫外線源或一對紫外線源與另一對紫外線源(下面討論)之間在流體流動方向上的距離。為了解釋的目的，圖4中的水平虛線h,和h2表示流體流動方向。紫外線源之間的距離沿著水平線測量並且沿著這條線表示為兩個豎直虛線之間的間距，比如V"V2。距第一對紫外線源15a、15b和第二對紫外線源16a、16b的距離大約是紫外線源15a、15b和紫外線源16a、16b之間跨度的增加的0.2和1.25倍。在具有兩對紫外線源(如圖4中所示)的反應器的示例中，第二對紫外線源16a、16b之間的跨度大約是第一對紫外線源15a、15b之間的跨度的三分之一。在一個示例中，燈15a和16a之間的距離與紫外線源16a和16b之間的跨度以及紫外線源16b和15b之間的距離相同。在線hi和h2之間的中點處水平地流動的流體，例如，接受與在線h2和h3之間的中點處行進的流體並且還與h3和h4之間的流體大致相同的劑量。在另一個示例中，具有五個紫外線源(如圖5中所示)，第二對紫外線源16a、16b之間的跨度大約是第一對紫外線源15a、15b之間跨度的一半。燈組件的這個定位允許流體以通常未受阻礙的方式在紫外線源之間流動，但是不是很遠以致允許距紫外線源最遠地穿過的流體漂移遠離其它紫外線源，這將引起流體接受不充分的劑量。因此，由上組紫外線源15a、16a和下組紫外線源15b、16b形成的兩個紫外線源平面之間的角度(如由圖4中角度"所示)可以大概從40度至140度。這些角度和燈與相應套筒相對彼此布置的距離是燈的幾何結構。替代地，在另一個實施例中，第二組紫外線源16定位於第一組紫外線源15的下遊並且比第一組紫外線源距離入口12更遠，跨度仍然比第一組紫外線源15的跨度更短並且提供角度"。設備10的另一個實施例還包括例如如圖5中所示與流體流A的方向垂直地定位的第三紫外線源18。任選地，如圖6中所示，由一對紫外線源18a、18b構成的第三紫外線源18基本上彼此平行地布置，並且相對於第一對紫外線源15a、15b和第二對紫外線源16a、16b之間的跨度，以更短的跨度彼此隔開。在一個示例中，第三對紫外線源18a和18b定位於第一對紫外線源15a、15b和第二對紫外線源16a、16b的上遊。在一個實施例中，第三對紫外線源18a和18b距第二對紫外線源16a、16b的距離大致等於第一對紫外線源15a、15b和第二對紫外線源16a、16b之間的距離。因而，每對18a和16a、16a和15a的上部源以彼此間大約相等的距離布置，它們相應的下部對18b和16b、16b和15b也如此。替代地，第三對紫外線源18a和18b沒有以與第一對紫外線源15a、15b和第二對紫外線源16a、16b之間的距離相等的距離與第二對紫外線源16a、16b隔開。這個距離在沒有顯著地影響劑量分配並且因此影響性能的情況下，可以是第一對紫外線源15a、15b和第二對紫外線源16a、16b之間的距離的零倍(即18a和18b與16a、16b處於同一豎直平面中)至兩倍之間。在一個示例中，跨度大約是16a和16b之間跨度的三分之一併且是15a和15b之間跨度的五分之一。在具有六個紫外線源(如圖6中所示)的另一個示例中，第二對紫外線源16a、16b之間的跨度大約是第一對紫外線源15a、15b之間跨度的五分之三；並且第三對紫外線源18a、18b之間的跨度大約是第一對紫外線源15a、15b之間跨度的五分之一。這在順序的水平線hp112等之間保持相同的間隔，提供大致均勻的劑量分配。在一個實施例中，紫外線源18包括以角度"在兩個平面的交叉點處布置於第一對紫外線源15a、15b和第二對紫外線源16a、16b的組件內的紫外線源，以形成紫外線源排列，以及類似"人字形，，圖案的成對紫外線源。人字形的頂點向上遊指向流體流(如圖5中所示)，或者ii在如圖7中所示的另一個布置中，下遊具有流體流A。在一個示例中，第三紫外線源18無需位於兩個平面的交叉點處。在沒有顯著地影響劑量分配並且因此影響性能的情況下，紫外線源18和第二對紫外線源16a、16b之間的距離可以是第一對紫外線源15a、15b和第二對紫外線源16a、16b之間距離的零倍(即18與16a、16b處於相同的豎直平面中)至兩倍之間。16a和16b之間的跨度必須大約是15a和15b之間跨度的一半。隨後的紫外線源和/或成對的燈基本上等距隔開並且遞減的跨度可任選地加到用於反應器中的人字形構造中。例如，另外的單個紫外線源可以定位在第三對紫外線源的上遊(具有指向上遊的人字形)或下遊(具有指向下遊的人字形)並且距第三對紫外線源的距離介於第一對紫外線源和第二對紫外線源之間的距離的零倍至兩倍之間。在另一個示例中，第四對紫外線源定位於第三對紫外線源的上遊或下遊。第四對紫外線源定位為距第三對紫外線源的距離為所述第一對紫外線源和第二對紫外線源之間距離的零倍至兩倍之間並且所述第四對紫外線源的源之間的跨度小於所述第三對紫外線源的源之間的跨度。在使用至少四對紫外線源的另一個示例中，第二對紫外線源之間的跨度大約是第一對紫外線源之間跨度的七分之五，第三對紫外線源之間的跨度大約是第一對紫外線源之間跨度的七分之三，並且第四對紫外線源之間的跨度大約是第一對紫外線源之間跨度的七分之一。在本發明的一個實施例中，例如如圖8中所示，第一、第二和第三紫外線源通常以人字形構造定位並且第四紫外線源22在第一、第二和第三紫外線源的下遊定位於大約在兩個相鄰的這種源之間的跨度的中點處。中點基本上相應於在第一、第二和第三紫外線源之間(即在紫外線源15a和16a，16a和18，18和16b，以及16b和15b之間)形成的流體流的通道。任選地，第四紫外線源22由不止一個紫外線源構成。每個另外的這種紫外線源22a、22b等在腔13中的位置中基本上彼此平行地對準，以照射在由第一、第二和第三紫外線源形成的通道之間經過的水。在一個實施例中，由四個紫外線源22a、22b、22c和1222d構成的第四紫外線源22定位在第一、第二和第三紫外線源的下遊。紫外線源22a、22b、22c和22d通常布置於一個平面中並且彼此平行且垂直於流體流的方向。每個紫外線源22a、22b、22c和22d定位為照射在由第一、第二和第三紫外線源形成的通道之間經過的水。流體流的通道形成於紫外線源15a和16a，16a和18，18和16b,以及16b和15b之間。在具有第四紫外線源22(其由一個或多個紫外線源構成)的人字形布置的另一個實施例中，第一、第二和第三紫外線源每個具有布置於反應器13中下遊以形成鏡像的互補紫外線源。例如，圖9示出本發明的一個實施例，其為具有第四紫外線源22a、22b、22c和22d以及紫外線源的互補鏡像設置的人字形布置。任選地，如圖5中所示，腔13包括上部隔板20a和下部隔板20b。在優選實施例中，上部隔板20a和下部隔板20b定位於紫外線源15a、15b的上遊並且與紫外線源15a、15b相鄰，紫外線源15a和15b分別是以最大跨度定位並且最接近反應腔13的頂側和底側的紫外線源。轉向器或隔板20a和20b布置為使流體流轉向紫外線源15a、15b，以確保沿著反應腔13的頂部和底部行進的流體接受充分的劑量。燈組件和隔板的幾何結構用作轉向機構來引導流體流，以便通過使流體流入其將接受均勻處理的區域來提高劑量分配的均勻性。上部隔板20a和下部隔板20b的尾部或最內邊緣之間的跨度比紫外線源15a、15b之間的跨度大出順序對的紫外線源16a、16b和15a、15b之間的跨度的增量的大約四分之一。然而，上部隔板20a和下部隔板20b的尾部或最內邊緣的跨度可以比紫外線源15a、15b之間的跨度大出順序對的紫外線源16a、16b和15a、15b之間的跨度的增量的大約0.1和0.5倍之間。上部隔板20a和下部隔板20b的尾部或最內邊緣水平地定位以使得尾部或最內邊緣至紫外線源15a、15b的距離小於順序對的紫外線源16a、15a和16b、15b之間的水平距離的大約一半。隔板20a和20b可以與相對的反應腔壁中的每個成大約90度的角(取決於定向、頂壁和底壁)，在圖5中由角"示出。更優選地，角〃在20度和卯度之間。在如圖5和6中所示的優選實施例中，角"是45度並且使得由隔板形成的平面分別與紫外線源15a、15b相交叉。在其中紫外線源22由一個或多個紫外線源(即22a、22b、22c等)構成的布置中，隔板20安裝於反應腔中的相對壁13a和13b上。一個隔板20a附接至上部腔壁13a並且另一個隔板20b附接至下部腔壁13b，例如如圖8中所示那樣定向。隔板被附接為使流體朝著最靠近腔壁定位的紫外線源引導。在例如圖8中所示的實施例中，上部隔板20a布置於所述第一對紫外線源的上部紫外線源的上面並且與該上部紫外線源相鄰，並且下部隔板20b定位於第一對紫外線源的下部紫外線源的下面並且與該下部紫外線源相鄰。隔板可用於還包括一個或多個互補紫外線源(即115、116、118、122)的實施例中。在這個實施例中，隔板20定位於分別處於最大跨度並且最靠近反應腔13的頂側和底側的互補紫外線源(例如圖9中的紫外線源115a、115b)的上遊並且與該互補紫外線源相鄰。另一個實施例包括兩個紫外線源組件。這兩個組件可以布置於同一反應腔13中。例如如圖10中所示，每個組件包括五個紫外線源並且指向上遊。第二組件不需要具有與第一組件相同數量的紫外線源，但是通查按照與第一組件相同的原則布置，以具有遞減的跨度並且形成兩個交叉平面。紫外線源組件設計為使得流體均勻地分配並且因而均勻地暴露至紫外光，以提供比傳統紫外線反應器更窄劑量分配並且得到相對良好的效果。由一個實施例提供的受控流體流供給相同的水壓，而不管是否所有紫外線源都包括工作的紫外線源。因而，為了最小化成本，不是所有四個、五個、六個、九個、十個或十八個紫外線源(在圖4至10中所示的實施例中)包括必須要供電或開啟的燈。鑑於根據標準測試方法(比如UVDGM(美國EPA紫外線殺菌指導手冊，2006年11月)中所禁止的)驗證測試這些反應器的高成本，這是有吸引力的選擇。對於這個測試，反應器必須要驗證操作參數的所有可能組合，包括流量、燈功率、水的紫外線透射比以及燈開啟的數量。為此，更加成本有效的是例如用安裝的全部五個石英管和燈(15a、15b、16a、16b和18)來驗證單個反應器構造，並且用安裝於石英管中的一個和五個之間的燈供應用於水處理站的紫外線反應器，從而最小化驗證成本並且降低系統成本，如果不是需要全部五個燈的話。而且，在供應全部五個紫外線燈時，設備具有改進的關閉能力，因為其能僅用與所需要的一樣多的燈來有效地操作。這樣，由於反應器已經在五個安裝的燈的一個和五個之間操作的情況下被驗證，燈可以被關閉以節約電能以及燈維護成本。設備10能用與傳統紫外線反應器系統所需的相比更少數量的燈來操作，從而降低傳統系統的那些燈的操作成本。例如，其消除了現有技術的反應器成對地關閉燈以維持均勻劑量分配所需的對稱性。在傳統的圓形排列中(在圖3a中示出以說明)，關閉兩個燈在燈關閉處產生流束的間隙，並且因此在劑量之下。剩餘操作燈彼此靠近，其結果是高度照射和劑量過大，引起不均勻的劑量分配並且因此引起不良效果。除了由本發明通過使燈可關閉以獲得一個、兩個、三個、四個或五個燈操作而不是僅成對地獲得兩個、四個或六個燈操作而提供的靈活性以外，本發明的實施例這樣做的同時還保持良好的劑量分配以及更高的操作效率。在操作期間，如果穿過反應器的流量較低或水量很高，不是所有紫外線源需要操作，從而降低操作反應器的成本。反應器中的這個高度關閉在為給定應用確定反應器的尺寸以及操作反應器以降低操作成本這兩個方面都是有吸引力的。上述驗證測試產生一組操作方程式，由此可以在任何數量的燈操作的情況下計算出獲得特定劑量所必須的照射。這個劑量然後相應於特定目標有機物的記錄滅活。因此在降低的流量或較高水紫外線透射比的情況下，剩餘操作燈的燈功率可以降低以獲得由紫外線傳感器測量的水中必要的照射，從而進一步降低成本。雖然關閉燈引起燈之間比傳統系統更寬的間距，但是本發明的獨特布置能使劑量分配更均勻並且因此更有效。15如果在五個燈的實施例中僅需要兩個燈以獲得所需的劑量，本發明尤其能獲得上述效果。在這個實施例中，燈16a和16b將保持開啟並且燈18、15a和15b將4皮熄滅。這兩個燈對稱地方文置於流體流中並且一個燈18布置於這些燈之間並且一個燈15a在上面並且一個燈15b在下面，從而在更高的紫外線透射比和/或更低的流量之下保持均勻的劑量分配。在具有例如六個燈的圓形排列中，留下兩個燈開啟，如果燈a,和a2保持開啟，在反應器的中心產生更大的間隙，或如果兩個相鄰的燈bi和b2保持開啟，在反應器的頂部和底部產生兩個間隙。在這兩種情況下，結果都是不均勻的劑量分配。而且，在一個實施例中，紫外線源15a、15b、16a、16b和18的獨特布置消除了對於需要高達串聯三組的很多對比反應器的需要。例如，其它處理設備需要高達每個包括兩個或三個燈的三組。這種多組反應器可具有相當好的關閉和效率，但是更長並且因此笨重並且更昂貴。具有串聯多組的反應器的另一個缺點在於它們需要更大的流量轉向器以將流體帶入每個組中的更少數量的燈附近，引起相比本發明而言更高的流速並且因此更高的壓降。本發明僅用一個流體處理區域或一組燈就能提供有效的結果。示例1將具有通常圓形排列的反應器變型用來與本發明的實施例相比較。這種反應器需要至少六個或更多的燈。出於與本發明相比較的目的，具有"圓形排列"的反應器準備為包括如圖3b中所示僅使用五個燈的紫外線燈幾何結構。在燈的這種排列中，lh和b2定位於紫外線源ai和32的下遊，以便實現與如圖5中體現的人字形排列中的五個燈反應器相比基本上圓形的排列。保持燈對之間的跨度。與流域建模相結合的計算機流體動力(CFD)模擬用來確定這個反應器在用五個燈和用四個燈操作時的性能。類似的測試在使用本發明如圖5中所示以人字形圖案布置的五個燈的實施例中實施。將結果進行比較並且在下面的表l中總結。表ltableseeoriginaldocumentpage17鑑於使用五個燈的圓形布置，比較的結果證明了本發明的效果。在五個燈操作、每天6.2百萬加侖(MGD)的流量和80%的水紫外線透射比的情況下，本發明的人字形構造的反應器引起紫外線劑量輸送至存在於51.4mJ/cm2的水流中的有機物。相比之下，圖3b中所示設備的燈排列布置在使用相同流量和水透射比的條件下引起43.4mJ/cm2的劑量。在四個燈操作(圖5中的燈18關閉，圖3b中的燈c關閉)並且4.9MGD的流量、80%的透射比的情況下，在人字形排列中劑量是31.7mJ/cm2，而在五個燈的圓形排列中劑量僅是27.6mJ/cm2。分別具有圓形排列的五個燈和四個燈與本發明具有人字形排列的布置相比性能降低了16%和13%。因而，上面的數據示出在反應器以人字形排列運行時相對於具有五個燈的圓形排列而言16%的改進。這將顯示人字形排列中的五個燈將具有圓形排列的5.8個燈(5x1.15)的等同性能。因此預期根據本發明實施例以人字形圖案布置的五個燈幾乎能與具有六個燈的圓形排列一樣運行。示例2在本發明的一個示例中，根據本發明具有以基本上人字形構造布置的五個紫外線燈的反應器10使用根據UVDGM的生物催化劑測試來測量性能從而進行驗證。結果在圖2中總結。表2tableseeoriginaldocumentpage17tableseeoriginaldocumentpage18在五個燈以每天10百萬加侖流量以及85%的紫外線透射比的情況下操作時，獲得44.9mJ/cii^的劑量。燈能關閉至8.9kW/燈以獲得所需的40mJ/ci^的劑量。交替的燈被關閉，一次一個燈或一對燈，以證明關閉效力。首先，前面燈18關閉以提供四個操作燈。這些燈在這個情況下在8MGD的流量和88%的紫外線透射比的情況下已足夠，以使得僅需要四個燈來提供足夠的劑量。接著，第二對燈16a和16b關閉，同時燈18又開啟，留下三個操作紫外線燈。三個燈的方案能是可接受的，如果例如流量為6MGD同時為88%的紫外線透射比，以獲得大於40mJ/cm2的紫外線劑量並且因此將目標微生物消毒。另外，在設計(峰值)流量和紫外線透射比使得僅需要三個燈來獲得預期劑量時，供應僅是五個可能燈中的三個被安裝的設備預期能使得設備與傳統圓形排列所需的對比四個燈設計相比更有效、成本更低。接著，前面燈18和第一對燈15a和15b都關閉，留下在這個示例中在進一步降低的4MGD流量和88%的紫外線透射比的情況下有效的兩個操作燈。最後，除了前面燈18之外的所有燈關閉，僅留下一個操作燈。這個方案引起最大化的關閉並且在這些條件下僅一個燈能在lMGD和95。/。的透射比的情況下獲得所需的劑量。如由這個示例所證明的，本發明提供一種具有特別對稱地布置於水中的紫外線燈的紫外線處理設備，其設計使得對於其中受到處理的流體具有良好的劑量分配和效果。本發明的實施例的另外優點在於燈集中在給形成紫外線源的燈和石英管的插入提供支撐的圓形端板的一半中。這留下了用於包括手孔的整潔的另一半，其能被移除以提供通向反應器內部用於維護的通路。在具有圓形排列的反應器中，用於手孔的自由空間更少，使得更加難以維護。在使用具有相對更大弧長的紫外線源的更大反應器時，在一個示例中任選地，最底部紫外線源15b以高於其它紫外線源16、18a、18b和15a的功率水平操作，以便補償與向上照射相比燈向下照射時相對更低的輻射度。弧長越大，本發明人預期其將提供的優點越大。替代地，下部隔板20b能進一步延伸入腔13中，以使下部隔板20b與最底部紫外線源15b之間的跨度比上部隔板20a和最上部紫外線源15a之間的跨度更小，因而向上移動流體並且從而補償與向上照射相比燈向下照射的相對更低的輻射度。另外，替代將燈以最完美的人字形或"V"排列布置，它們能布置為燈16a、16b進一步向上遊(圖5、6)或下遊(圖7)移動以形成半圓形或"C，，形，即在順序的燈或成對的燈之間的跨度的增量必須大致一致以便均勻地分配紫外光時，燈18和16a、16b之間的距離在沒有顯著影響紫外光的分配的情況下可以是16a、16b和15a、15b之間距離的一半或兩倍。另外，雖然最有效地是保持以5個燈操作的順序燈或成對燈之間跨度的嚴格一致的增量，本發明的優選實施例以高達10%的增量增大燈16a、16b的跨度，同時以高達10%的減小量減小燈15a、15b的跨度，以改進劑量分配並且因此改進分別僅具有兩個燈(16a、16b)或三個燈(18、15a、15b)的性能。這能在5個燈操作時較少地犧牲性能的情況下進行。雖然已經示出並且描述了本發明的優選實施例，將理解到詳細實施例和附圖用於說明而不是限制。本發明可在本發明如所附權利要求所限定的範圍內改變、變型或變化。另外，本領域技術人員將意識到本反應器能豎直地安裝以使得流體豎直向上或向下流動。如果使用這種定向，上面示例中術語豎直地、水平地、以及上部和下部的使用將互換。對於能用來形成兩個基本上交叉平面(比如這裡所描述的人字形排列)的燈的數量沒有限制。另外，每個包括燈的交叉平面的順序流體處理區域還可以用來獲得更大的劑量，如果具體應用期望如此的話。19權利要求1.一種流體處理設備，該流體處理設備包括a.用於處理流體流的反應器，所述反應器具有流體入口、流體出口以及位於所述流體入口和所述流體出口之間的至少一個腔；以及b.布置於所述腔中的第一對紫外線源和第二對紫外線源，每對紫外線源包括上部紫外線源和下部紫外線源，其中所述第一對紫外線源的所述上部紫外線源和所述下部紫外線源被定位為跨度大於所述第二對紫外線源的所述上部紫外線源和所述下部紫外線源之間的跨度，所述第二對紫外線源在流體流的上遊或下遊中被定位為與所述第一對紫外線源相鄰，所述第一對紫外線源和第二對紫外線源被定位為與所述流體流的方向基本上垂直。2.根據權利要求1的流體處理設備，其中所述設備還包括附接至所述腔的相對壁的兩個隔板，即上部隔板和下部隔板，所述上部隔板布置於所述第一對紫外線源的上部紫外線源的上面並且與所述第一對紫外線源的上部紫外線源相鄰，所述下部隔板定位於所述第一對紫外線源的下部紫外線源下面並且與所述第一對紫外線源的下部紫外線源相鄰。3.根據權利要求1的流體處理設備，其中所述設備還包括另外的單個紫外線源，該單個紫外線源定位於所述第二對紫外線源的上遊或下遊，並且與所述第一對紫外線源相對且距所述第二對紫外線源的距離介於所述第一對紫外線源和所述第二對紫外線源之間的距離的零倍和兩倍之間。4.根據權利要求1的流體處理設備，其中所述設備還包括第三對紫外線源，所述第三對紫外線源包括上部紫外線源和下部紫外線源並且定位於所述第二對紫外線源的上遊或下遊，並且與所述第一對紫外線源相對且距所述第二對紫外線源的距離介於所述第一對紫外線源和所述第二對紫外線源之間的距離的零倍和兩倍之間，所述第三對紫外線源的所述上部紫外線源和所述下部紫外線源之間的跨度小於所述第5.根據權利要求l的流體處理設備，其中所述第二對紫外線源的所述上部紫外線源和所述下部紫外線源之間的跨度大約是所述第一對々三分之一,6.根據權利要求3的流體處理設備，其中所述第二對紫外線源的所述上部紫外線源和所述下部紫外線源之間的跨度大約是所述第一對一半。7.根據權利要求4的流體處理設備，其中所述第二對紫外線源的所述上部紫外線和所述下部紫外線源之間的跨度大約是所述第一對紫三，並且所述第三對紫外線源的所述上部紫外線源和所述下部紫外線源之間的跨度大約是所述第一對紫外線源的所述上部紫外線源和所述下部紫外線源之間跨度的五分之一。8.根據權利要求4的流體處理設備，其中所述設備包括另外的單個紫外線源，該單個紫外線源定位於所述第三對紫外線源的上遊或下遊且距所述第三對紫外線源的距離介於所述第一對紫外線源和所述第二對紫外線源之間的距離的零倍和兩倍之間。9.根據權利要求4的流體處理設備，其中所述設備包括第四對紫外線源，所述第四對紫外線源定位於所述第三對紫外線源的上遊或下遊且距所述第三對紫外線源的距離介於所述第一對紫外線源和所述第二對紫外線源之間的距離的零倍和兩倍之間，並且所述第四對紫外線源的各個源之間的跨度小於所述第三對紫外線源的所述上部紫外線源所述和下部紫外線源之間的跨度。10.根據權利要求8的流體處理設備，其中所述第二對紫外線源迷第一分之二，並且所述第三對紫外線源的所述上部紫外線源和所述下部紫外線源之間的跨度大約是所述第一對紫外線源的所述上部紫外線源和所述下部紫外線源之間的跨度的三分之一。11.根據權利要求9的流體處理設備，其中所述第二對紫外線源之間的所述跨度大約是所述第一對紫外線源之間跨度的七分之五，並且所述第三對紫外線源之間的跨度大約是所述第一對紫外線源之間的跨度的七分之三，並且所述第四對紫外線源之間的跨度大約是所述第一對紫外線源之間的跨度的七分之一。12.根據權利要求1的流體處理設備，其中所述第一對紫外線源和所述第二對紫外線源包括中壓紫外線燈、低壓紫外線燈、脈衝紫外線燈、紫外線發光二極體或其組合。13.根據權利要求1的流體處理設備，其中所述設備還包括紫外線源組件，所述紫外線源組件包括至少兩對紫外線源，所述至少兩對紫外線源中的第一對紫外線源相對彼此定位為跨度大於所述至少兩對紫外線源中的第二對紫外線源中的各個紫外線源之間的跨度，所述至少兩對紫外線源被定位為與所述流體流基本上垂直。14.根據權利要求1的流體處理設備，其中所述第一對紫外線源和所述第二對紫外線源之間的距離處於從所述第二對紫外線源至所述第一對紫外線源的跨度的增量的大約0.2倍至1.5倍的範圍中。15.根據權利要求1的流體處理設備，其中由所述第一對紫外線源的所述上部紫外線源和所述第二對紫外線源的所述上部紫外線源形成的平面與由所述第一對紫外線源的所述下部紫外線源和所述第二對紫外線源的所述下部紫外線源形成的平面相交，以從大約40度至140度的角度相交。16.根據權利要求2的流體處理設備，其中所述隔板中的每個隔板與相對的反應腔壁成大約20度至大約90度的角度。17.根據權利要求3的流體處理設備，其中所述單個紫外線源定位於所述第二對紫外線源的上遊，還包括大約在相鄰的第一紫外線源、第二紫外線源和第三紫外線源之間跨度的中點處定位於所述第一紫外線源、第二紫外線源和第三紫外線源的下遊並且大致與所述流體流垂直的第四紫外線源。18.根據權利要求17的流體處理設備，其中所述第四紫外線源包括多於一個的紫外線源，所述多於一個的紫外線源中的每個定位於大約在大致與所述流體流垂直的相鄰的成對的所述第一紫外線源、第二紫外線源和第三紫外線源之間的跨度的中點處。19.根據權利要求17的流體處理設備，還包括在提供所述第一紫外線源、第二紫外線源、第三紫外線源和第四紫外線源之一的鏡像的位置中定位於所述第一紫外線源、第二紫外線源、第三紫外線源和第四紫外線源的下遊的至少一個紫外線源。20.—種使用流體處理設備處理流體流的方法，包括使所述流體流入腔中並且將所述流體暴露至布置於所述腔中的第一對紫外線源和第二對紫外線源，每對紫外線源包括上部紫外線源和下部紫外線源，其中所述第一對紫外線源的所述上部紫外線源和所述下部紫外線源定位為跨度大於所述第二對紫外線源的所述上部紫外線源和所述下部紫外線之間的跨度，所述第二對紫外線源定位為在流體流的上遊或下遊中與所述第一對紫外線源相鄰，所述第一對紫外線源和第二對紫外線源定位為基本上垂直於所述流體流的方向。21.根據權利要求20的使用流體處理設備處理流體流的方法，其中所述第一對紫外線源和所述第二對紫外線源中的一個或多個不包括紫外線燈。22.—種處理流體流的方法，包括使流體流過如權利要求3所述的流體處理設備並且將所述流體暴露至所述紫外線源，其中所述紫外線燈中的一個、兩個、三個、四個或五個在操作。23.—種處理流體流的方法，包括使流體流過權利要求4所述的流體處理設備，將所述流體暴露至所述紫外線源並且關閉所述紫外線源中的一對或兩對。全文摘要一種用紫外線處理流體的裝置包括用於接收流體流的殼體，其具有流體入口、流體出口、反應腔、以及定位於反應腔中的至少第一對紫外線源和第二對紫外線源。第一對紫外線源具有上部紫外線源和下部紫外線源，它們相對彼此定位為跨度大於第二對紫外線源中的上部紫外線源和下部紫外線源之間的跨度。第二對紫外線源定位於流體流的上遊或下遊。隨後的紫外線源或成對的紫外線源可有利地使用。該裝置可與隔板布置組合地使用，其中隔板優選地定位為將流體流引導入處理區域中。文檔編號A61L2/10GK101678132SQ200780040394公開日2010年3月24日申請日期2007年11月2日優先權日2006年11月2日發明者K·G·伯徹申請人:卡爾貢碳公司