自清洗高效脈沖強(qiáng)光污水消毒裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自清洗高效脈沖強(qiáng)光污水消毒裝置，包括底座、殼體、脈沖氙燈、污水入口、污水出口、毛刷和螺旋導(dǎo)流槽，所述底座上端設(shè)有橫向設(shè)置的殼體，沿所述殼體長度方向的中心穿設(shè)有脈沖氙燈，沿所述脈沖氙燈長度方向上設(shè)有螺旋導(dǎo)流槽，所述螺旋導(dǎo)流槽內(nèi)側(cè)與所述脈沖氙燈旋轉(zhuǎn)接觸，所述螺旋導(dǎo)流槽內(nèi)側(cè)設(shè)有毛刷，所述殼體側(cè)壁一端設(shè)有污水入口，所述殼體側(cè)壁另一端設(shè)有污水出口。螺旋式導(dǎo)流結(jié)構(gòu)增加污水的光照次數(shù)，曝光時間增大，系統(tǒng)具備更大的有效劑量。螺旋式導(dǎo)流結(jié)構(gòu)增加了光觸媒的表面積，極大激發(fā)了光觸媒材料的活性，對污水發(fā)生催化分解和殺菌消毒的作用。螺旋式導(dǎo)流槽旋轉(zhuǎn)的同時毛刷自動對燈管表面的污垢進(jìn)行清洗。
【專利說明】
自清洗高效脈沖強(qiáng)光污水消毒裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于水處理設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種自清洗高效脈沖強(qiáng)光污水消毒裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]紫外線是一種肉眼無法看見的光線，根據(jù)波長的不同可細(xì)分UVA(315nm—400nm)、UVB(280nm—315nm)、UVC (200nm—280nm)和UVD(200nm以下)。其中UVC最易被DNA(核糖核酸)吸收，當(dāng)水中的細(xì)菌、病毒、藻類生物等受到一定劑量的UVC波段紫外線照射后，其細(xì)胞的DNA、RNA結(jié)構(gòu)被破壞，細(xì)胞再生無法進(jìn)行，從而達(dá)到消毒和凈化的目的。紫外光消毒技術(shù)是在現(xiàn)代防疫學(xué)、醫(yī)學(xué)和光動力學(xué)的基礎(chǔ)上，利用特殊設(shè)計的高效率、高強(qiáng)度和長壽命的UVC波段紫外光照射流水，將水中各種細(xì)菌、寄生蟲、病毒、水藻以及其他病原體直接殺死，達(dá)到消毒的目的。紫外線消毒是一種物理方法，不需向水中增加任何物質(zhì)，沒有副作用，這是它優(yōu)于氯化消毒的地方，紫外消毒與其它消毒手段聯(lián)合使用，可達(dá)最佳效果。常見的聯(lián)合工藝有紫外加臭氧、紫外加二氧化鈦光觸媒等。
[0003]現(xiàn)有的紫外水消毒凈化設(shè)備通常采用功率為幾十瓦水平的低壓紫外汞燈作為紫外光源，利用較低汞蒸汽壓(〈10—2Pa)被電激發(fā)而發(fā)出波長為253.7nm和185nm兩條譜線，紫外光的功率強(qiáng)度在數(shù)瓦的水平。水流采用循環(huán)或一次通過的方式經(jīng)過燈管，產(chǎn)生紫外消毒的作用。因為單個燈管的紫外線強(qiáng)度弱，因此需要限制流量或增加循環(huán)次數(shù)或者增加紫外燈數(shù)目，達(dá)到更快速的殺菌消毒作用。
[0004]現(xiàn)有的紫外線殺菌凈化裝置，通常采用低壓汞燈，存在以下一些不足之處:
第一，強(qiáng)度低。由于低壓汞燈的工作原理決定了其輻射功率密度不高(通常只有幾十瓦的光功率，紫外線只占到20%左右，燈管附近的紫外線輻射功率密度不超過數(shù)毫瓦每平方厘米的水平)，難以在短時間內(nèi)達(dá)到高強(qiáng)度的紫外線輻照強(qiáng)度，只能通過延長照射時間或增加紫外燈數(shù)量提高殺菌消毒的作用，降低了系統(tǒng)效率，難以滿足快速、大量殺菌的需求。
[0005]第二，有環(huán)境污染風(fēng)險，能耗大。汞燈內(nèi)填充的是汞蒸氣，屬于有毒有害的重金屬，一旦汞燈報廢發(fā)生泄漏，會對環(huán)境造成危害。如果要達(dá)到很強(qiáng)的消毒效果，又需要增加汞燈的數(shù)量或者延長照射時間。因為低壓汞燈的紫外外效率只能達(dá)到2%左右的水平，這又造成了更多的電能浪費。
[0006]第三，長期使用成本高。汞燈的壽命較短，在高強(qiáng)度的工作條件下光效衰減較快，壽命只能達(dá)到1000小時就必須更換，因此使用成本也較高。
[0007]第四，復(fù)合消毒能力弱。通常的低壓汞燈，一旦注入過高的能量，就會激發(fā)出汞原子更多的輻射譜線，從紫外到可見光甚至紅外波段都有，這樣就分散了能量，不能起到多重消毒作用，甚至?xí)魅踉械淖饔?。而注入較低能量時，盡管能量集中在253.7nm和185nm兩條譜線上，但因為能量低，所以發(fā)生臭氧和消毒的作用都受到影響，也不能有效激活光觸媒。
[0008]第五，凈化裝置處理能力受限。由于紫外線強(qiáng)度弱，消毒的強(qiáng)度和效率受到限制，所以必須增加水循環(huán)的次數(shù)或者降低水流量，已達(dá)到徹底的消毒作用。這樣就影響了裝置的消毒效率和處理能力。如果要提高處理能力，則需要增加更多的光源，這樣又增加了系統(tǒng)的成本。
[0009]第六，燈管容易結(jié)垢，需要及時清洗，也給系統(tǒng)水循環(huán)設(shè)計提出了更苛刻的要求，提高了系統(tǒng)成本。
[0010]因此，由于現(xiàn)有技術(shù)中存在上述的技術(shù)缺陷，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的在于提供一種自清洗高效脈沖強(qiáng)光污水消毒裝置，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的紫外線消毒的強(qiáng)度和效率能力差，且燈管容易結(jié)垢，需要及時清洗的問題。
[0012]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:
自清洗高效脈沖強(qiáng)光污水消毒裝置，包括底座、殼體、脈沖氣燈、污水入口、污水出口、毛刷和螺旋導(dǎo)流槽，所述底座上端設(shè)有橫向設(shè)置的殼體，沿所述殼體長度方向的中心穿設(shè)有脈沖氙燈，沿所述脈沖氙燈長度方向上設(shè)有螺旋導(dǎo)流槽，所述螺旋導(dǎo)流槽內(nèi)側(cè)與所述脈沖氙燈旋轉(zhuǎn)接觸，所述螺旋導(dǎo)流槽內(nèi)側(cè)設(shè)有毛刷，所述殼體側(cè)壁一端設(shè)有污水入口，所述殼體側(cè)壁另一端設(shè)有污水出口。
[0013]優(yōu)選的，所述螺旋導(dǎo)流槽表面鍍有二氧化鈦光觸媒薄膜。
[0014]優(yōu)選的，所述殼體為圓柱形筒體，所述螺旋導(dǎo)流槽外邊緣與所述殼體內(nèi)壁相接觸。
[0015]應(yīng)用自清洗高效脈沖強(qiáng)光污水消毒裝置進(jìn)行污水處理的方法，包括以下步驟:
(I)待處理的污水從污水入口進(jìn)入殼體，沿螺旋導(dǎo)流槽螺旋式流過脈沖氙燈的照射區(qū)域；
(2 )經(jīng)過強(qiáng)光的多次輻照，脈沖氙燈輻射出的UVC波段的紫外線對含菌污水中的微生物產(chǎn)生直接殺滅作用;光觸媒材料鍍在螺旋導(dǎo)流槽表面，氙燈輻射出的紫外線同時激發(fā)了光觸媒材料的活性，對污水發(fā)生催化分解和殺菌消毒的作用；
(3)螺旋導(dǎo)流槽在污水的沖擊下發(fā)生旋轉(zhuǎn)運動，其上的毛刷就會自動清洗燈管上的污垢，實現(xiàn)自清洗的目的；
(4)經(jīng)處理后的污水經(jīng)污水出口排出，并連續(xù)進(jìn)行以上污水處理步驟。
[0016]
本發(fā)明的有益效果在于:
1、螺旋式導(dǎo)流結(jié)構(gòu)增加污水的光照次數(shù)，曝光時間增大，系統(tǒng)具備更大的有效劑量。
[0017]2、螺旋式導(dǎo)流結(jié)構(gòu)增加了光觸媒的表面積，極大激發(fā)了光觸媒材料的活性，對污水發(fā)生催化分解和殺菌消毒的作用。
[0018]3、螺旋式導(dǎo)流槽旋轉(zhuǎn)的同時毛刷自動對燈管表面的污垢進(jìn)行清洗。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明的自清洗高效脈沖強(qiáng)光污水消毒裝置剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中:I底座;2殼體;3脈沖氙燈;4污水入口； 5污水出口； 6毛刷;7螺旋導(dǎo)流槽。
【具體實施方式】
[0020]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0021]圖1示出了本發(fā)明的自清洗高效脈沖強(qiáng)光污水消毒裝置，包括底座1、殼體2、脈沖氙燈3、污水入口 4、污水出口 5、毛刷6和螺旋導(dǎo)流槽7，所述底座I上端設(shè)有橫向設(shè)置的殼體2，沿所述殼體2長度方向的中心穿設(shè)有脈沖氙燈3，沿所述脈沖氙燈3長度方向上設(shè)有螺旋導(dǎo)流槽7，所述螺旋導(dǎo)流槽7內(nèi)側(cè)與所述脈沖氙燈3旋轉(zhuǎn)接觸，所述螺旋導(dǎo)流槽7內(nèi)側(cè)設(shè)有毛屆IJ6，所述殼體2側(cè)壁一端設(shè)有污水入口 4，所述殼體2側(cè)壁另一端設(shè)有污水出口 5。
[0022]更進(jìn)一步的，所述螺旋導(dǎo)流槽7表面鍍有二氧化鈦光觸媒薄膜。
[0023]更進(jìn)一步的，所述殼體2為圓柱形筒體，所述螺旋導(dǎo)流槽7外邊緣與所述殼體2內(nèi)壁相接觸。使污水只能沿著螺旋導(dǎo)流槽7的導(dǎo)流方向前進(jìn)，從而使污水始終在處理區(qū)域內(nèi)，提高了污水的處理時間，防止污水從殼體2與螺旋導(dǎo)流槽7外邊緣之間的縫隙逃逸導(dǎo)致污水處理效果較差的問題。
[0024]系統(tǒng)啟動后，脈沖高壓氙燈兩端被施加瞬間高電壓(達(dá)到數(shù)千伏，持續(xù)數(shù)百微秒)，石英玻璃燈管中封裝的高壓氙氣被瞬間電離擊穿，形成強(qiáng)烈的電離輻射發(fā)光，產(chǎn)生強(qiáng)烈的光輻射。氙氣的輻射譜與電流大小、充氣壓有關(guān)。在工作電壓高、電流密度大、弧長長和填充氣壓高的條件下，脈沖氙燈的輻射譜顯著的向紫外端移動，成為強(qiáng)烈的紫外光源，波長400nm以下的紫外成分可達(dá)總光能的30%以上，由于在400nm以下的各個紫外波段均有很強(qiáng)的輻射能量，所以可以同時產(chǎn)生多個物理過程，包括激活光觸媒、產(chǎn)生臭氧和直接殺滅微生物，具體原理如下:
核糖核酸和脫氧核糖核酸的吸收光譜的范圍為240—280nm，吸收峰在260nm。波長在250nm波段的紫外線與微生物細(xì)胞核中的脫氧核糖核酸的紫外線吸收和光化學(xué)敏感性范圍重合。此波段的紫外線能改變和破壞結(jié)構(gòu)突變，改變了細(xì)胞的遺傳轉(zhuǎn)錄特性，使生物體喪失蛋白質(zhì)的合成和復(fù)制繁殖能力，殺滅微生物。
[0025]200nm以下的波段會強(qiáng)烈電離氧氣分子，并促使氧離子重新聚合形成臭氧。臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，滅菌過程屬于生物化學(xué)氧化反應(yīng)，通過氧化分解細(xì)菌內(nèi)部葡萄糖所需的酶，使細(xì)菌滅活死亡;直接與細(xì)菌、病毒作用，破壞細(xì)胞器和DNA、RNA，使細(xì)菌的新陳代謝受到破壞，導(dǎo)致細(xì)菌死亡;透過細(xì)胞膜組織，侵入細(xì)胞內(nèi)，作用于外膜的脂蛋白和內(nèi)部的脂多糖，使細(xì)菌發(fā)生通透性畸變而溶解死亡等三種途徑實現(xiàn)滅菌消毒。
[0026]300nm到400nm的波長可以被光觸媒有效吸收。光觸媒材料為T12,是一種無毒、催化活性高、氧化能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好、價格低廉的N型半導(dǎo)體材料，其分子量為79.9，有銳鈦礦(Anatase)、板鈦礦(Brookite)和金紅石(Rutile)三種晶體結(jié)構(gòu)。Ti02在光的照射下自身不發(fā)生變化卻可以促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)，具有催化功能。具體反應(yīng)是:Ti02在吸收照明光源中的紫外線后，形成氧化性的自由基，把空氣和水中游離的有害物質(zhì)及微生物分解成無害的二氧化碳和水，可以迅速分解空氣和水中的甲醛、苯、氨、VOC等有害氣體，可以破壞細(xì)菌、病毒中的細(xì)胞膜，使細(xì)菌質(zhì)流失、固化病毒蛋白質(zhì)，在殺毒滅菌的同時，還能分解菌毒殘體上釋放的有害復(fù)合物。這種超強(qiáng)的氧化作用，還能迅速去除各種異味。激發(fā)很強(qiáng)的催化氧化作用，對附著其上的有機(jī)污染物和微生物實現(xiàn)分解和殺滅。最終的消毒產(chǎn)物是二氧化碳和水。
[0027]應(yīng)用自清洗高效脈沖強(qiáng)光污水消毒裝置進(jìn)行污水處理的方法，包括以下步驟:
(1)待處理的污水從污水入口4進(jìn)入殼體2，沿螺旋導(dǎo)流槽7螺旋式流過脈沖氙燈3的照射區(qū)域；
(2)經(jīng)過強(qiáng)光的多次輻照，脈沖氙燈3輻射出的UVC波段的紫外線對含菌污水中的微生物產(chǎn)生直接殺滅作用;光觸媒材料鍍在螺旋導(dǎo)流槽7表面，氙燈輻射出的紫外線同時激發(fā)了光觸媒材料的活性，對污水發(fā)生催化分解和殺菌消毒的作用；
(3)螺旋導(dǎo)流槽7在污水的沖擊下發(fā)生旋轉(zhuǎn)運動，其上的毛刷6就會自動清洗燈管上的污垢，實現(xiàn)自清洗的目的；
(4)經(jīng)處理后的污水經(jīng)污水出口5排出，并連續(xù)進(jìn)行以上污水處理步驟。
[0028]上述處理過程中，使污水始終在脈沖氙燈和光觸媒材料的處理區(qū)域內(nèi)，并且上述的紫外電離殺菌、臭氧殺菌和光觸媒材料殺菌的三重殺菌作用同時發(fā)生在污水的處理的整個過程中，從而延長了各殺菌方式的殺菌時間，提高了殺菌效果;并且在殺菌過程中，通過毛刷與脈沖氙燈的旋轉(zhuǎn)接觸，從而對燈管表面進(jìn)行清潔，實現(xiàn)自清潔功能。
[0029]本發(fā)明的有益效果在于:
1、螺旋式導(dǎo)流結(jié)構(gòu)增加污水的光照次數(shù)，曝光時間增大，系統(tǒng)具備更大的有效劑量。
[0030]2、螺旋式導(dǎo)流結(jié)構(gòu)增加了光觸媒的表面積，極大激發(fā)了光觸媒材料的活性，對污水發(fā)生催化分解和殺菌消毒的作用。
[0031]3、螺旋式導(dǎo)流槽旋轉(zhuǎn)的同時毛刷自動對燈管表面的污垢進(jìn)行清洗。
[0032]上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.自清洗高效脈沖強(qiáng)光污水消毒裝置，其特征在于:包括底座、殼體、脈沖氙燈、污水入口、污水出口、毛刷和螺旋導(dǎo)流槽，所述底座上端設(shè)有橫向設(shè)置的殼體，沿所述殼體長度方向的中心穿設(shè)有脈沖氙燈，沿所述脈沖氙燈長度方向上設(shè)有螺旋導(dǎo)流槽，所述螺旋導(dǎo)流槽內(nèi)側(cè)與所述脈沖氙燈旋轉(zhuǎn)接觸，所述螺旋導(dǎo)流槽內(nèi)側(cè)設(shè)有毛刷，所述殼體側(cè)壁一端設(shè)有污水入口，所述殼體側(cè)壁另一端設(shè)有污水出口。2.如權(quán)利要求1所述的自清洗高效脈沖強(qiáng)光污水消毒裝置，其特征在于:所述螺旋導(dǎo)流槽表面鍍有二氧化鈦光觸媒薄膜。3.如權(quán)利要求1或2所述的自清洗高效脈沖強(qiáng)光污水消毒裝置，其特征在于:所述殼體為圓柱形筒體，所述螺旋導(dǎo)流槽外邊緣與所述殼體內(nèi)壁相接觸。4.應(yīng)用自清洗高效脈沖強(qiáng)光污水消毒裝置進(jìn)行污水處理的方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)待處理的污水從污水入口進(jìn)入殼體，沿螺旋導(dǎo)流槽螺旋式流過脈沖氙燈的照射區(qū)域； (2)經(jīng)過強(qiáng)光的多次輻照，脈沖氙燈輻射出的UVC波段的紫外線對含菌污水中的微生物產(chǎn)生直接殺滅作用;光觸媒材料鍍在螺旋導(dǎo)流槽表面，氙燈輻射出的紫外線同時激發(fā)了光觸媒材料的活性，對污水發(fā)生催化分解和殺菌消毒的作用； (3)螺旋導(dǎo)流槽在污水的沖擊下發(fā)生旋轉(zhuǎn)運動，其上的毛刷就會自動清洗燈管上的污垢，實現(xiàn)自清洗的目的； (4)經(jīng)處理后的污水經(jīng)污水出口排出，并連續(xù)進(jìn)行以上污水處理步驟。
【文檔編號】C02F1/32GK106044935SQ201610571273
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月20日
【發(fā)明人】曹丁象, 羅亦鳴, 米發(fā)財, 王江, 路小龍
【申請人】四川卓眾科技有限公司