[发明专利]液体处理方法和设备

说明书

一种使用紫外辐射来处理液体的方法和设备。呈超临界流的液体的薄流被薄流外部的至少一个辐射源照射。理想地，该流可以具有大于3的福禄数和大于0.8m/s的速度。用于处理液体的设备可以具有储液器和至少一个辐射源，该储液器通过槽将液体供应到敞开的通道中以产生沿着通道的具有超临界流的液体的薄流，所述至少一个辐射源位于薄流外部且用以照射薄流。

本申请是申请日为2016年12月12日、申请号为201680075350.1(国际申请号为PCT/NZ2016/050196)、发明名称为“液体处理方法和设备”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及使用紫外辐射来处理液体的方法和设备。

背景技术

已知紫外辐射是有效的杀菌剂。目前，利用紫外光处理的应用包括液体的消毒。

使用设置在待处理的液体流内的石英管中的UV辐射源的系统被广泛地使用。紫外辐射源浸没在液体中的任何系统都具有电气连接和相关的防水复杂性。这些系统通常还需要石英护罩来保护紫外光源免受液体影响，其中，该护罩吸收一些紫外辐射并且降低总体效率。这些石英管还需要定期清洁。这些复杂性增加了构造及维护现有技术的系统的成本。由于流体与反应器的壁和石英管的壁的摩擦，还会产生压力损失。如果反应器内的管之间的间距被减小以改善对具有较低透射率的液体的处理，则这可能是相当显著的，这是因为：润湿的表面区域随着管间距减小而增大，并且对于给定的液体流量，速度随着管间距减小而增大。

为了达到可接受的液体消毒程度，必须向液体传输合适剂量的紫外辐射。传输至液体的剂量被定义为紫外辐射强度与液体暴露于紫外辐射的持续时间的乘积，该持续时间也被称为保持时间。

当使用紫外辐射来处理液体时，重要的是应当注意，液体可能含有使液体变色、模糊和/或变浑浊的材料。这种材料降低了紫外辐射穿过液体的可透性，从而导致液体中的紫外辐射强度降低。因此，降低了处理的有效性。

因而，可以通过增加保持时间、光强度或者保持时间和光强度两者来增加剂量水平。

在紫外光液体处理系统中的较长保持时间可以通过在液体被紫外辐射照射时减小液体的流量来实现。结果，减小了系统的总体流量。

替代性地，为了获得较高的剂量，可以增大辐射的强度。增大待处理的液体中紫外辐射的强度的一种简单方法是增大源处辐射的初始强度。作为示例，这可以通过使用更大数目的紫外辐射源和/或更高功率的紫外辐射源来实现。然而，使用这种方法的系统具有资金成本和操作成本较高的缺点。

代替增加强度，可以改变液体的性质以实现液体内辐射强度的增加。一种可能的改变是减小被照射的液体的深度或厚度。在WO00/68152中，通过将液体引导到其中定位有管状紫外辐射源的筒形壳体中来减小待处理的液体的厚度。由于筒形壳体的壁与管状紫外辐射源之间仅有较小的径向间隙，因此液体沿着紫外辐射源流动成薄流。然而，为了保持薄流中的处理能力，必须增大液体流过系统的速度。由于系统是封闭的并且具有相对于系统中液体体积较大的与液体接触的表面积，因此增大的速度产生较高程度的摩擦并且因此需要更大的驱动压力，从而需要例如更大的泵和更高的操作成本。

出于确定样品液体的致死剂量的目的，还提出了浅床式反应器设计。该反应器产生流过暴露于UV辐射的床的薄液体流。这是仅出于试验的目的提出的，而不是出于全规模处理的目的提出的。此外，床的斜度相对较平并且液体进入床不被约束成例如允许适于商业处理的较高的液体流量和较薄的深度。

还提出了其他薄流系统。WO2006106363提出了使用旋转鼓，该旋转鼓在其旋转时拾取呈薄膜形式的液体。该系统的通过量较低。其他系统提出了薄降膜，包括US3659096和Shama et al.in J.Chem Tech.Biotechnol.1996,65,56-64。由于通过系统的流量有限，这些系统相对于被处理的液体体积具有较大的尺寸要求。在这些系统中，还可能难以保持均匀的液体片，从而导致不均匀的处理。