本實(shí)用新型涉及環(huán)保水處理領(lǐng)域，具體涉及一種自清洗管式紫外高級(jí)氧化或消毒反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
隨著化學(xué)工業(yè)的快速發(fā)展，產(chǎn)生的污染物不管從數(shù)量上，還是從種類上都日益增多，有些污染物一般通過(guò)傳統(tǒng)的水處理技術(shù)是難以處理的；有些污染物即使是微量的，因在自然水體中難以降解，存在的時(shí)間很長(zhǎng)，已累積到破壞生態(tài)平衡的程度，引起社會(huì)的極大關(guān)注。各級(jí)政府加大環(huán)保監(jiān)管力度，采用更高的排放標(biāo)準(zhǔn)保證人類生產(chǎn)和活動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的污染物不會(huì)影響自然水體的承受能力和人類的健康，改善自然水體日益惡化的狀況。
自然光可以簡(jiǎn)單分為紅外光、可見(jiàn)光和紫外光三大類。紅外光的波長(zhǎng)在780nm以上，我們?nèi)粘８杏X(jué)到的光為可見(jiàn)光，它的波長(zhǎng)在380nm~780nm之間，而紫外光線的波長(zhǎng)在20nm~380nm之間。眾所周知，光是由粒子組成的，它是有能量的。不同波長(zhǎng)的光能量是不同，波長(zhǎng)越短，它的能量就也高，也就是說(shuō)紫外光線的能量比可見(jiàn)光強(qiáng)。
利用紫外光線較高能量的特性，將紫外光應(yīng)用于水的消毒殺菌、污水的光催化高級(jí)氧化反應(yīng)。紫外線消毒殺菌就是通過(guò)紫外線的照射，破壞和改變微生物的DNA（脫氧核糖核酸）結(jié)構(gòu)，使細(xì)菌立即死亡或無(wú)法繁殖后代。在殺菌消毒方面253.7nm波長(zhǎng)的紫外光是最好選擇；當(dāng)氧氣吸收185nm波長(zhǎng)的紫外光之后，會(huì)激發(fā)氧分子產(chǎn)生氧化能力更強(qiáng)的臭氧（O3），通過(guò)它可以氧化降解大部分有機(jī)污染物；當(dāng)雙氧水（H2O2）吸收了紫外光之后，它會(huì)裂解產(chǎn)生比臭氧氧化能力更強(qiáng)的羥基自由基（·OH），通過(guò)羥基自由基與大分子有機(jī)物反應(yīng)，發(fā)生一系列鏈?zhǔn)椒磻?yīng)后斷鏈分解為小分子的中間產(chǎn)物，甚至氧化至最終產(chǎn)物CO2和H2O；有些帶雙鍵或三鍵的有機(jī)化合物自身吸收紫外光線之后，會(huì)躍遷到激發(fā)態(tài)，然后光解斷鏈產(chǎn)生小分子的有機(jī)物，這些小分子的有機(jī)物往往都可以被微生物所利用而降解。為了加快有機(jī)物的降解速度，在污水中添加少量的催化劑，提高雙氧水轉(zhuǎn)化羥基自由基（·OH）的速度。
采用光催化氧化處理含有難生物降解，甚至有毒污染物的污水，其顏色往往都比較深，有些污水中還含有油性的物質(zhì)，以及懸浮物也比較多。它們的透光性都較差，無(wú)法讓紫外光透過(guò)處理的水層。為了讓待處理水中所有的物質(zhì)都能充分地吸收的紫外光能量，目前常規(guī)的紫外燈殺菌器或反應(yīng)器是讓待處理的水流過(guò)安裝數(shù)目不等的紫外燈的腔體，從另一端排出。這種反應(yīng)器結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)是水流相對(duì)于燈管表面的流速很慢，無(wú)法達(dá)到足夠的流速以保證湍流的效果，燈管表面的滯流層較厚。其結(jié)果一是紫外光只能照到靠近燈管表面部分的液體，而遠(yuǎn)離燈管的地方無(wú)法照到；其二是水中的污染物和懸浮物可能沉積在紫外燈套管的外表面，進(jìn)一步阻止光線照射到水體中，影響紫外燈的利用率。而解決套管污染的辦法是在紫外燈套管外安裝帶清洗功能的機(jī)械清洗器，這種清洗器在強(qiáng)氧化性羥基自由基、酸堿性較強(qiáng)的環(huán)境中維護(hù)工作量相當(dāng)大，而且清潔的效果不夠理想，無(wú)法得到推廣和應(yīng)用；另外，由于高級(jí)氧化處理污水的條件比較惡劣，對(duì)大部分金屬材料都有腐蝕性，如果與水接觸的材質(zhì)為金屬結(jié)構(gòu)件，使用壽命就會(huì)受到極大的影響。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型的目的在于提供一種自清洗管式紫外高級(jí)氧化或消毒反應(yīng)器，主要解決上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問(wèn)題，它適用于水處理過(guò)程紫外線消毒和UV/H2O2高級(jí)氧化處理難生物降解和有毒的有機(jī)污水處理工藝。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的：
一種自清洗管式紫外高級(jí)氧化或消毒反應(yīng)器，其特征在于：它由兩根不同直徑同軸的石英玻璃管和兩個(gè)固定的端頭，一根套管組成；其中：直徑較小的第二石英玻璃管套設(shè)在直徑較大的第一石英玻璃管內(nèi)，且二者之間形成環(huán)形空間；該第二石英玻璃管內(nèi)設(shè)有連接紫外燈電源的紫外燈管；在第一個(gè)端頭上開(kāi)設(shè)有通向環(huán)形空間的切向進(jìn)液口，在第二個(gè)端頭上開(kāi)設(shè)有通向環(huán)形空間的切向出液口；該第一石英玻璃管外套設(shè)有金屬套管；兩根石英玻璃管和一根金屬套管兩端均由端頭固定。
所述的自清洗管式紫外高級(jí)氧化或消毒反應(yīng)器，其特征在于：該套管上設(shè)置有反應(yīng)器視窗。
所述的自清洗管式紫外高級(jí)氧化或消毒反應(yīng)器，其特征在于：該切向進(jìn)液口的進(jìn)液方向和切向出液口的出液方向?yàn)?80°。
所述的自清洗管式紫外高級(jí)氧化或消毒反應(yīng)器，其特征在于：該第二石英玻璃管為保證紫外燈發(fā)出的紫外線能照射到待處理的水中采用高透光率的石英玻璃管。
所述的自清洗管式紫外高級(jí)氧化或消毒反應(yīng)器，其特征在于：該第一石英玻璃管為可過(guò)濾紫外光、耐腐蝕性強(qiáng)的石英玻璃管。
所述的自清洗管式紫外高級(jí)氧化或消毒反應(yīng)器，其特征在于：該套管為防止紫外線泄露的金屬套管。
本實(shí)用新型的技術(shù)效果在于：
1、本實(shí)用新型使用時(shí)，將高速的水流從管式反應(yīng)器的一個(gè)端頭切向進(jìn)入兩個(gè)同軸的石英玻璃管之間的環(huán)形空間內(nèi)，水流在環(huán)形空間內(nèi)沿軸線方向繞內(nèi)石英玻璃管做螺旋狀從一端流到另一端，在另一端頭的出水以切向方向流出，水流在反應(yīng)器中高速旋轉(zhuǎn)，不僅保證不同物質(zhì)（水、雙氧水和催化劑）得到充分混合，而且使反應(yīng)器內(nèi)石英玻璃管外表面液膜不斷得到更新，既起到自清潔的作用，又使處理的水在通過(guò)反應(yīng)器過(guò)程中，水中的雙氧水都能充分吸收紫外光，產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的羥基自由基（·OH），而且保證產(chǎn)生的羥基自由基（·OH）能及時(shí)與水中的有機(jī)物進(jìn)行反應(yīng)。如果用于殺菌消毒，保證水中微生物都能受到紫外線的照射，提高細(xì)菌的去除率。
2、本實(shí)用新型的紫外燈管安裝在內(nèi)石英玻璃管內(nèi)，產(chǎn)生的紫外光透過(guò)內(nèi)石英玻璃管射入待處理的水中。
3、為了克服與介質(zhì)接觸的金屬材料受到氧化、腐蝕和磨損的問(wèn)題，反應(yīng)器的外石英玻璃管采用特制的石英玻璃管，它可以過(guò)濾透過(guò)水層的紫外光。另為，在外石英玻璃管管外側(cè)再設(shè)置一根金屬套管，保證100%阻擋可能溢出外石英玻璃管的紫外光不泄漏到環(huán)境中，保護(hù)操作人員不受傷害。金屬套管還必需具備足夠的剛度，以滿足支撐整個(gè)反應(yīng)器重量的目的。
4、在反應(yīng)器的金屬套管上設(shè)置若干個(gè)反應(yīng)器視窗，用于隨時(shí)觀察反應(yīng)過(guò)程中變化。
附圖說(shuō)明
圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖1，它是本實(shí)用新型一種自清洗管式紫外高級(jí)氧化或消毒反應(yīng)器。如圖所示：它由兩根不同直徑同軸的石英玻璃管1、2和兩個(gè)固定的端頭3、5，一根套管4組成；其中：直徑較小的第二石英玻璃管2套設(shè)在直徑較大的第一石英玻璃管1內(nèi)，且二者之間具有環(huán)形空間；該第二石英玻璃管2內(nèi)設(shè)有連接紫外燈電源10的紫外燈管6；在第一端頭3上開(kāi)設(shè)有通向環(huán)形空間的切向進(jìn)液口8，在第二端頭5上開(kāi)設(shè)有通向環(huán)形空間的切向出液口9；該第一石英玻璃管1外套設(shè)有套管4；兩根石英玻璃管1、2和一根套管4兩端均由端頭3、5固定。
使用時(shí)，待處理的壓力流廢水從所述的第一端頭3的切向進(jìn)液口8沿切線方向進(jìn)入所述的兩根石英玻璃管1、2組成的環(huán)狀空間內(nèi)，產(chǎn)生強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)流，然后從第二端頭5的切向出液口9切線排出，使廢水與氧化劑和催化劑充分混合，并與紫外線充分接觸，并依靠流體自身產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)剪切力清除腔體表面的污染物質(zhì)，不需要單獨(dú)的機(jī)械清洗裝置，可以保持反應(yīng)器表面的清潔。
具體的，在石英玻璃管2內(nèi)安裝一根不同功率的紫外燈管6，通電之后，紫外燈管6發(fā)射的紫外光透過(guò)石英玻璃管2射到流經(jīng)其表面的水中。待殺菌消毒的水或添加了雙氧水和催化劑的水，從反應(yīng)器的一端進(jìn)入，高速切向進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)外之間的環(huán)形空間，水流在反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)烈螺旋流動(dòng)，從一端流到另一端，并以切向方向流出。在水從一端流到另一端的過(guò)程中，不斷進(jìn)行劇烈的混合，石英玻璃管2表面的液層不斷得到更新，水中的污染物或化學(xué)藥品（H2O2）不斷吸收紫外線。如果是細(xì)菌吸收了紫外線，其DNA遭到破壞，細(xì)菌就會(huì)死亡；如果是雙氧水吸收了足夠能量的紫外線之后，就會(huì)裂解產(chǎn)生強(qiáng)氧化的羥基自由基（·OH），產(chǎn)生的羥基自由基（·OH）立即就會(huì)與水中的難生物降解的有機(jī)物反應(yīng)，降解產(chǎn)生小分子可生化的有機(jī)物或直接氧化到最終狀態(tài)（CO2和H2O）。有些有機(jī)物也可以直接吸收紫外線，變成高能量激發(fā)態(tài)的有機(jī)物，自身就會(huì)分解成較小分子的有機(jī)物。
而沉積在石英玻璃管2外表面的污染物在高速旋轉(zhuǎn)水流剪切力的作用下不斷被剝離下來(lái)，保持石英管表面的干凈。
反應(yīng)器以一根紫外燈管為單位，做成標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)反應(yīng)器。標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)器的功率一般就是紫外燈管的功率。在工程實(shí)施時(shí)，可以根據(jù)不同污染物和處理規(guī)模，可以采用多個(gè)反應(yīng)器組合的方式到達(dá)工程化的目的。如果待處理的水一次通過(guò)反應(yīng)器無(wú)法達(dá)到預(yù)期的要求，也可以循環(huán)多次通過(guò)處理，達(dá)到最終的目標(biāo)后排放。
由于高級(jí)氧化水溶液的腐蝕性都較強(qiáng)，所以反應(yīng)器中與液體接觸部分的材質(zhì)為塑料和石英玻璃。
作為優(yōu)選結(jié)構(gòu)，該套管4上設(shè)置有反應(yīng)器視窗7。
作為優(yōu)選結(jié)構(gòu)，該切向進(jìn)液口8的進(jìn)液方向和切向出液口9的出液方向?yàn)?80°。
作為優(yōu)選結(jié)構(gòu)，該第二石英玻璃管2為保證紫外燈發(fā)出的紫外線能照射到待處理的水中的高透光率的石英玻璃管。
作為優(yōu)選結(jié)構(gòu)，該第一石英玻璃管1為可過(guò)濾紫外光、耐腐蝕性強(qiáng)的石英玻璃管。它不僅可以阻止紫外光線的穿透，而且便于觀察污水的反應(yīng)過(guò)程。
作為優(yōu)選結(jié)構(gòu)，該套管4為防止紫外線泄露的金屬套管。它一方面起到支撐反應(yīng)器重量的作用，另一方面防止少量透過(guò)第一石英玻璃管1的紫外線泄露到環(huán)境中。
綜上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用來(lái)限定本實(shí)用新型的實(shí)施范圍。即凡依本實(shí)用新型申請(qǐng)專利范圍的內(nèi)容所作的等效變化與修飾，都應(yīng)為本實(shí)用新型的技術(shù)范疇。