CN107226511A

CN107226511A - 一种紫外消毒装置

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Publication number: CN107226511A
Application number: CN201710478110.2A
Authority: CN
Inventors: 徐旭
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-06-21
Filing date: 2017-06-21
Publication date: 2017-10-03

Abstract

一种紫外消毒装置，包括外壳、进水口、横隔板、出水口、活络封板、密封条、紫外灯、外壳为纵截面为矩形的扁箱，横隔板、紫外灯安装在扁箱体内，平行的横隔板隔出横向流体的流道，相邻的横隔板交叉在扁箱体的两侧形成通道，横隔板上均匀开孔且安装后成一条(竖)直线的孔，孔上套有密封圈，密封圈用于插入紫外灯，紫外灯的电连接的灯架在扁箱体的最上端，扁箱体的一个平面采用活络封板并通过密封条密封箱体。

Description

一种紫外消毒装置

一、技术领域

本发明涉及一种紫外消毒装置，尤其是便于清洁和移动式对流体(包括水体和空气)紫外消毒的装置。

二、背景技术

随着工业的发展和社会的进步，废水的种类和数量迅猛增加，对水体的污染也日趋广泛和严重，威胁人类的健康和安全，由于废水的成分更复杂，有些还有毒性，废水处理更困难也更重要。一些典型的高浓度有机废水，如焦化废水、制药废水、纺织/印染废水、石油/化工废水、垃圾渗滤液等，其主要生产工段的出水COD浓度一般均在3000～5000mg/L以上，有的工段出水甚至超过10000mg/L，即使是各工段的混合水，一般也均在3000mg/L以上。高浓度难降解废水难处理的原因，本质上是由其特性决定的，除了在处理时的外部环境条件(如温度、pH值等)没有达到生物处理的最佳条件外，还有两个重要的原因，一是由于化合物本身的化学组成和结构，在微生物群落中，没有针对要处理的化合物的酶，使其具有抗降解性；二是在废水中含有对微生物有毒或者能抑制微生物生长的物质(有机物或无机物)，从而使得有机物不能快速的降解。处理这类废水，多还采用生物处理，且以好氧法或好氧法的改进型(如A/O工艺等)为主，有的也采用厌氧生物处理。从这些工艺在国内外的实际运用情况看，主要存在工艺流程长、外加物(如外加碳源物、调节pH药剂等)量大且费用高等问题，从而导致整体上单位水量造价和单位水量成本均较高。而紫外光催化氧化法处理可以最少添加化学品，节约成本，几乎无环境的负面影响。对水产养殖用水也需要进行紫外消毒。

紫外或光化学氧化法是在化学氧化和光辐射共同作用，使氧化反应在速率和氧化能力上比单独的化学氧化或光辐射有明显提高，这种一种水或空气的处理技术。光氧化法尤其是以紫外光为辐射源，同时水中投入包括芬顿试剂在内的一定氧化剂如过氧化氢，臭氧或一些催化剂，它对难降解而具有毒性的小分子有机物去除效果极佳，光氧化反应使水中产生许多活性极高的自由基，这些自由基很容易破坏有机物结构。属于光化学氧化法包括光敏化氧化，光激发氧化，光催化氧化等。

光催化氧化法是在使用光催化材料(光触媒)的前提下，由于光触媒材料经光线照射后，可能产生活性物质。目前公开的光触媒的主要是二氧化钛，以纳米TiO₂或掺杂某些金属或金属氧化物更好，但已经在发展如铋氧化物等可见光催剂的光催化材料。纳米二氧化钛在经紫外线辐射或光照后吸收能量，其价带电子被激发到导带，形成了电子和空穴与吸附于其表面的O₂和H₂O₂作用，可以生成超氧化物阴离子自由基。这些自由基具有光触化分解有害气体、有机污染物和光催化抗菌的功能，可广泛用于空气净化和水处理等领域。因此，光触媒可用于抗菌、防污、易洁、空气净化、水质净化等作用。但是TiO₂粉末颗粒细微，不便回收，应用手段上需要创新，同传统水处理方法相比，目前的光催化氧化的固定成本和处理费用反而较高，设备复杂，推广使用受限。

CN201310053472公开了一种高效光催化水处理方法与装置，包括罐体、石英管、回流接口、超强紫外灯管、三维蜂窝陶瓷网光化学反应室、污水布水器、污水接口、曝气接口、曝气组件、排污口、布药组件、药剂接口、粗效过滤网、高压反冲装置、高压水接口、尾气回收口及往复运动装置。

CN200410067601空气净化用光催化反应腔，包括反应腔外壳、光催化净化网、气体孔道、密封板和光源，由光催化净化网组成气体孔道，由多个气体孔道紧密并联组成蜂窝状反应腔，通过密封板将每个气体孔道的两端中的一端间隔封闭，气体孔道方向与气体流动方向平行。

CN200980135994公开了基于结构化的三维碳泡沫或碳材料泡沫的光催化剂。CN201310348060公开了Lu、N共掺杂TiO₂光催化蜂窝陶瓷网的制备方法，以蜂窝陶瓷网作为第一载体，在第一载体上负载比表面积为300～400m²/g、并掺杂了镧、铈和铁元素的活性Al₂O₃涂层作为第二载体。

由上可见，TiO₂光催化剂在三维碳泡沫、碳材料、泡沫蜂窝陶瓷表面负载光催化氧化进行空气或水处理(尤其是水处理)的主要装置单元，然而由紫外灯光透不过碳材料、泡沫蜂窝陶瓷材料只有表面层光催化材料有效(反光折光性能亦不好)，作用区域(厚度)不大，薄型泡沫蜂窝陶瓷其实是无法制备并投入实用的，影响到光催化的作用强度和效率，这也固定成本和处理费用反而高的原因。

负载二氧化钛的光催化以及新型光催化助剂，虽然具有对水分子催化分解成氢氧的活性，在水处理中尚不能得到广泛的应用，其原因主要在于:有效的催化剂作用区域太小，无紫外光的区域无法进行催化反应，蜂窝陶瓷只能接触到的表层的水进行流动，不能使所有的水体均进行催化反应。

但现有的紫外消毒装置，不便于清洁和移动，在对流体(包括水体和空气)紫外消毒的效率会大打折扣，尤其是用于水产养殖的水处理时，要求消毒处理的水量大，而水中的细微杂质或浮游生物会对紫外消毒装置的光透明有大的影响，尤其是用于纯紫外的光处理时。

三、发明内容

本发明的目的是，提出对水或空气处理的紫外消毒装置，尤其是便于清洁和移动式对流体(包括水体和空气)紫外消毒的装置。尤其是用于水产水处理及环保水处理的光催化紫外消毒装置，便于清洁和移动，保证光催化紫外消毒装置的高效运行。确保安全可靠工作；能够大大提高光催化的作用强度和效率，且适于使用，大大降低水或空气净化处理的成本。

本发明的技术方案是：一种紫外消毒装置，包括外壳2、进水口、横隔板、出水口7、活络封板8、密封条9、紫外灯、外壳2为纵截面为矩形的扁箱，横隔板、紫外灯安装在扁箱体内，平行的横隔板隔出横向流体的流道，相邻的横隔板交叉在扁箱体的两侧形成通道，横隔板上均匀开孔且安装后成一条(竖)直线的孔，孔上套有密封圈，密封圈用于插入紫外灯，紫外灯的电连接的灯架在扁箱体的最上端，扁箱体的一个平面采用活络封板8并通过密封条9密封箱体。

活络封板8是一个箱体的一个平面上的活动式门，门与箱体的框接触的面上设有密封条；且活络封板与横隔板接触处也设有密封条。活络封板设有把手10、若干固定卡扣，另设有电控箱11、电控箱用于对紫外灯的工作、计时以及对水泵的工作控制。

箱体内还设有水泵12、横隔板和外壳的内面均为反光镜面金属板。蜂窝陶瓷板4、采用负载光催化材料(二氧化钛)的金属泡沫或泡沫陶瓷制备光催化装置效果更好。

在金属泡沫上或蜂窝陶瓷负载光催化材料(二氧化钛)，且为片状，其高度不超过相邻横隔板之间的距离，厚度为0.5-2cm为好，与紫外灯交叉分布，平行的横隔板隔出横向流体的流道，金属泡沫上或蜂窝陶瓷正好正面档住流道，可以使光催化的效果最好，金属泡沫如泡沫铝，镁铝合金、也可以是泡沫铁、镍或镍铁合金铝，另一类金属泡沫是采用高分子发泡泡沫，再在泡沫表面镀金属层，化学镀或物理镀均可，如将镀层的厚度达到1微米或以上，可使整个泡沫的表强提高。高分子发泡泡沫材料可以是PU、PP、PS、PE等。

以上金属泡沫蜂窝陶瓷采用开孔(通孔)泡沫。光催化物质以纳米级二氧化钛为主要代表，但不限于此，也可以是其它任何紫外或可见光光催化材料，目前通常认为紫外光的催化效率远大于可见光，负载方式由现有技术充分公开。如采用钛酸溶胶和含有银或铁或镧离子钛酸溶胶负载并高温固定。本发明光催化装置流沿着负载光催化物质的开孔金属泡沫的横截面方向流动，进行光催化处理。

本发明的还包括，另设有臭氧发生器，将臭氧发生器的输出箱体内，尤其是位于进水口处，同时可能通入空气(氧气)进入也具有良好的效果。

水从进水口进入，通过紫外灯照射纳米光催化材料，产生臭氧以及外加的臭氧，对水体进行消毒。水体从进入箱体时通过紫外照射，分解大部分臭氧，使水体内溶解臭氧含量下降，同时紫外对水体进行进一步消毒、杀菌。箱体为高反光不锈钢材质，充分利用紫外对水体内病菌的杀灭。水体流向、流速可根据要求进行设定，目的是能得到符合使用要求的水体。紫外线波长较短，在水中衰减较快，在箱体中均匀分布通长的灯管，灯管的长度与水箱有效处理水的体积的高度相当，电接触在灯管头部即水箱的上部，保证水体均能被紫外线均匀照射，达到消毒灭菌的目的。箱体的高度不超过1.5米，进水口的直径达到15cm左右，可以处理每小时80吨左右的水量，5至至6个箱体宽度的过水路径(4米以上)，采用双排12根100W功率的紫外灯管，可以达到对水消毒杀菌的极好效果。

由于紫外线在水中的穿透能力较低(50-60cm)，水中病菌紫外消毒时间不同，故根据生产需要制作一个或多个消毒水箱串联或并联使用。

水中的溶氧(或在消毒水箱内不间断的注入空气)在紫外照射下产生反应生成臭氧，利用臭氧对水体进行消毒。

附表(部分)

对球状菌灭杀的效果更好，本发明的紫外强度可以达到40000以上，尤其是活络式开门结构，极容易开门进行箱体内部的洁净，如果每1-3天均进行清洁，能够保证紫外的杀菌效率大大提高，包括清洁类灯管表面、反光隔板以及陶瓷，尤其是灯管直接作用于水体，也大大提高了紫外的效率(紫外灯管可能保证在寿命周期的效率，如10000-20000小时)，这能够给养殖水体的处理带来极大的杀菌装备，本发明也用于对空气的洁净处理，还包括其它环保装备的应用对水体和空气的强烈紫外催化处理。

本发明有益效果：结构简单，易操作，能耗低，清理方便，无残留，不影响水质，运行成本低。陶瓷催化效果好，再加上金属泡沫对光的反射率高，使装置的有效催化作用的体积增大，作用区域(厚度)可以达到10mm左右或更大，并可以使水流沿着厚度方向流动，而使每支紫外灯管的作用于有催化效应的体积达到现有技术的六至十倍以上，尤其是开孔金属泡沫，待处理水流的一次流过可全部充分接触光催化材料，大大增强光催化的效率，从而降低光催化的成本；装置及运行成本低。

附图说明

图1为本发明结构示意图，

图2为本发明纵截面结构示意图；

图3为本发明上部水进行结构示意图，

图4为本发明无蜂窝陶瓷的结构示意图。

具体实施方式

如图所示，进水口1、外壳2、紫外灯3、蜂窝陶瓷板4、横隔板5、紫外灯安装支架6、出水口7、活络封板8、密封条9、固定把手10、电控箱11、水泵12

本发明包括外壳、进水口、横隔板、出水口、活络封板、密封条、紫外灯、外壳为纵截面为矩形的扁箱，横隔板、紫外灯安装在扁箱体内，平行的横隔板隔出横向流体的流道，相邻的横隔板交叉在扁箱体的两侧形成通道，横隔板上均匀开孔且安装后成一条(竖)直线的孔，孔上套有密封圈，密封圈用于插入紫外灯，紫外灯的电连接的灯架在扁箱体的最上端，扁箱体的一个平面采用活络封板并通过密封条密封箱体。

活络封板是一个箱体的一个平面上的活动式门，门与箱体的框接触的面上设有密封条；且活络封板与横隔板接触处也设有密封条。

活络封板上设有把手和若干固定卡扣，若干固定卡扣将封板与扁箱固定。

是另设有电控箱、电控箱用于对紫外灯的工作、计时以及对水泵的工作控制；电箱控制部分与消毒工作区域分离安装。

箱体内还设有水泵12、横隔板和外壳的内面均为反光镜面金属板，抛光板或粘贴反光箔均可。

蜂窝陶瓷板或金属泡沫4、采用负载光催化材料(二氧化钛、包括掺杂元素均可)的金属泡沫或泡沫陶瓷制备光催化装置效果更好。

还可以采用金属泡沫上或蜂窝陶瓷负载光催化材料(二氧化钛)，且为片状，其高度不超过相邻横隔板之间的距离，厚度为0.5-2cm为好，与紫外灯交叉分布，平行的横隔板隔出横向流体的流道，金属泡沫上或蜂窝陶瓷正好正面档住流道，

另设有臭氧发生器，将臭氧发生器的输出箱体内，尤其是位于进水口处。

在箱体中均匀分布通长的灯管，灯管的长度与水箱有效处理水的体积的高度相当，电接触在灯管头部即水箱的上部。

箱体的高度不超过1.5米，进水口的直径达到11-20cm。

紫外线及催化产生臭氧的作用：可降解水中的有机物、氨氮、亚硝酸盐。强烈的消菌、消毒和水质净化。提高水产品的出菌率和养殖成活率。提高饲料利用率，增加水产品产量。减缓养殖污染及对周边环境的污染。减缓水质污染。降低生产成本，减少消毒剂，抗菌素的使用。

紫外灯管与一至二层负载光催化物质的金属泡沫构成一个光催化水处理单元，液体流可连续经过若干个光催化水处理单元，待处理水流的充分接触。光化学反应时可截断各种一定分子量的有毒物质，分解有毒有害物质，至少也使水的可生化性的指标有质的提高，便于后道进行生化处理或它处理，阀控应用是指通过阀门将双向水流按周期(如每周、每天或每工作若干小时)交替的通过具有过滤作用的开孔金属泡沫的横截面，图中的箭头的水流流向垂直于紫外或可见光源区，即垂直于直管灯管。

在水箱四周及内部安装紫外消毒灯对水体进行照射消毒。可以采用185-260nm波长的紫外灯。在消毒箱内壁抛光或粘贴强反光材料，提高辐射杀菌功能。

Claims

1.一种紫外消毒装置，其特征是包括外壳、进水口、横隔板、出水口、活络封板、密封条、紫外灯、外壳为纵截面为矩形的扁箱，横隔板、紫外灯安装在扁箱体内，平行的横隔板隔出横向流体的流道，相邻的横隔板交叉在扁箱体的两侧形成通道，横隔板上均匀开孔且安装后成一条竖线的孔，孔上套有密封圈，密封圈用于插入紫外灯，紫外灯的电连接的灯架在扁箱体的最上端，扁箱体的一个平面采用活络封板并通过密封条密封箱体。

2.根据权利要求1所述的紫外消毒装置，其特征是活络封板是一个箱体的一个平面上的活动式门，门与箱体的框接触的面上设有密封条；且活络封板与横隔板接触处也设有密封条。

3.根据权利要求1所述的紫外消毒装置，其特征是活络封板上设有把手和若干固定卡扣，若干固定卡扣将封板与扁箱固定。

4.根据权利要求1所述的紫外消毒装置，其特征是另设有电控箱、电控箱用于对紫外灯的工作、计时以及对水泵的工作控制；电箱控制部分与消毒工作区域分离安装。

5.根据权利要求1所述的紫外消毒装置，其特征是箱体内还设有水泵12、横隔板和外壳的内面均为反光镜面金属板。

6.根据权利要求1所述的紫外消毒装置，其特征是蜂窝陶瓷板4、采用负载光催化材料（二氧化钛）的金属泡沫或泡沫陶瓷制备光催化装置效果更好。

7.根据权利要求1所述的紫外消毒装置，其特征是在金属泡沫上或蜂窝陶瓷负载光催化材料（二氧化钛），且为片状，其高度不超过相邻横隔板之间的距离，厚度为0.5-2cm为好，与紫外灯交叉分布，平行的横隔板隔出横向流体的流道，金属泡沫上或蜂窝陶瓷正好正面档住流道。

8.根据权利要求1所述的紫外消毒装置，其特征是另设有臭氧发生器，将臭氧发生器的输出箱体内，尤其是位于进水口处。

9.根据权利要求1所述的紫外消毒装置，其特征是在箱体中均匀分布通长的灯管，灯管的长度与水箱有效处理水的体积的高度相当，电接触在灯管头部即水箱的上部。

10.根据权利要求1所述的紫外消毒装置，其特征是箱体的高度不超过1.5米，进水口的直径达到11-25cm。