CN108341460A - 一种气水混合净化器及净化水系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种气水混合净化器，其中：真空紫外光管包括介质外壁和介质内壁，介质外壁套接在介质内壁的外部，并且介质内壁与介质外壁之间形成筒形腔体，夹壁管结构的筒形腔体内部充入能够在施加电场之后处于激发状态并发出紫外线光的激发气体；气水混合部件与真空紫外光管的通孔的一端连接，其上设有进水口和进气口；外套管套接在真空紫外光管上，外套管上设有气体入口和气体出口，其中气体出口与气水混合部件的进气口连通。本发明提供的气水混合净化器，不仅使水中的有机物在真空紫外光的辐射下进行降解，同时还使水中的臭氧及氧气再一次在真空紫外光的作用下产生反应，从而进一步对污染物进行处理。本发明还提供一种净化水系统。
Description
技术领域
本发明属于介质阻挡放电技术领域，具体涉及一种气水混合净化器及净化水系统。
背景技术
目前，采用紫外灯对污水进行净化的设施，其采用的是常规的紫外线灯照射，并且需要在紫外线灯的外部套接外套管，为了装配方便，必须在紫外线灯和外套管之间保留间隙。这样就造成了，紫外线在照射到水体之前必须经过外套管的管壁、紫外灯的灯壁以及二者之间的间隙，显然这是一个相对较长的距离，考虑到真空紫外的波长较短，随着距离而衰减，这样的结构会导致紫外线对水的净化效果的减弱。
以现有技术为例，利用紫外灯产生臭氧及消解有机物的技术方案的专利号为ZL201310029760.0公开的双循环催化臭氧水处理装置及方法，其中采用的紫外灯的外部需要再加设一个石英玻璃套管，由于紫外灯与石英玻璃套管之间不可避免的具有筒形腔体，而且紫外灯自身也具有灯壁结构，一方面增加了紫外灯到被辐射物之间的距离，另一方面由于紫外灯和石英玻璃管的双层玻璃设置，会吸收部分紫外，从而降低了整体的工作效率。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述缺陷，提供一种气水混合净化器及净化水系统，充分利用夹壁管结构解决对污水进行净化处理的问题。
本发明的技术方案，包括：
第一方面，本发明提供一种气水混合净化器，包括气水混合部件、真空紫外光管、外套管，其中：
所述真空紫外光管，包括由透射紫外光且绝缘材料制成的呈筒形的介质外壁和介质内壁，所述介质外壁套接在所述介质内壁的外部，并且所述介质内壁与所述介质外壁之间形成筒形腔体，对所述介质外壁和所述介质内壁之间的筒形腔体两端进行密封形成中间具有通孔的夹壁管结构，所述夹壁管结构的筒形腔体内部充入能够在施加电场之后处于激发状态并发出紫外线光的激发气体；
所述气水混合部件，与所述真空紫外光管的通孔的一端连接，其上设有进水口和进气口；
所述外套管，套接在所述真空紫外光管上，所述外套管上设有气体入口和气体出口，其中所述气体出口与所述气水混合部件的进气口连通，其中，在所述介质内壁远离通孔的一侧表面、所述介质内壁和所述介质外壁之间的筒形腔体中或者所述外套管中的所述介质外壁的外部设有第一电极。
可选择地，所述气水混合部件将所述真空紫外光管的通孔的一端容置于其中。
可选择地，在所述气体出口和所述进气口之间的连通管路上设有单向阀，使气体仅能通过所述气体出口流向所述进气口；和/或，在所述进气口设置有布气装置。
可选择地，所述真空紫外光管具有两个或者三个以上并联，并且并联后的所述真空紫外光管的出口连接到汇流装置。
可选择地，在所述介质内壁的通孔内设有散热结构和/或扰流结构。
可选择地，所述介质外壁设为直筒型、锥筒型或者螺旋筒型，所述介质内壁与所述介质外壁的形状适配。
可选择地，所述第一电极为通过粘贴、刻蚀或者印刷的方式连接在所述介质内壁或者所述介质外壁上的螺旋形导电膜或者梳齿形导电膜；或者可选择地，所述第一电极为螺旋形金属线圈或者梳齿形金属电极；
或者，所述第一电极为覆盖在所述介质外壁外表面或者所述介质内壁远离通孔一侧表面的导电层。
可选择地，还包括第二电极，设置在所述介质内壁远离通孔的一侧表面、所述介质内壁和所述介质外壁之间的筒形腔体或者所述介质外壁的外部，所述第二电极的形状与所述第一电极的形状适配，并且所述第二电极与所述第一电极之间的距离相等，所述第二电极的一端用于与外部的交流电源连接，使所述第一电极和所述第二电极之间在通电状态下形成电场，所述第二电极的另一端为自由端。
可选择地，所述第一电极和所述第二电极中的一个或两个的表面上覆盖有介质阻挡层。
可选择地，所述介质外壁设为直筒型、锥筒型或者螺旋筒型，所述介质内壁与所述介质外壁的形状适配。
第二方面，本发明还提供一种净化水系统，包括以上所述气水混合净化器和交流电源，所述交流电源的一个输出端与所述第一电极连接，所述交流电源的另一个输出端与所述气水混合部件中的水连接，从而形成回路，使水与所述第一电极之间产生电场并激发所述筒形腔体中的激发气体。
本发明提供的气水混合净化器及净化水系统，通过介质阻挡放电对真空紫外光管内部的激发气体进行激发产生真空紫外光，从而对流经外套管的氧气进行辐射使氧气反应生成臭氧，然后再充入到气水混合部件中，使臭氧与水进行混合，氧化水中具有还原性质的污染物，随着水进入到真空紫外光管内部，不仅使水中的有机物在真空紫外光的辐射下进行降解，同时还使水中的臭氧及氧气再一次在真空紫外光的作用下产生反应，从而进一步对污染物进行处理。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的气水混合净化器及净化水系统的结构示意图。
图中：
10、真空紫外光管；11、介质外壁；12、介质内壁；13、筒形腔体；14、通孔；15、第一电极；16、扰流结构；
21、外套管；22、气体入口；23、气体出口。
30、气水混合部件；31、进水口；32、进气口；
40、汇流装置；
50、交流电源。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，根据本发明的实施例，提供了一种气水混合净化器，包括气水混合部件30、真空紫外光管10、外套管21，其中：
所述真空紫外光管10，包括由透射紫外光且绝缘材料制成的呈筒形(例如可以是圆形筒、椭圆形筒或者方形筒等)的介质外壁11和介质内壁12，所述介质外壁11套接在所述介质内壁12的外部，并且所述介质内壁12与所述介质外壁11之间形成筒形腔体13，对所述介质外壁11和所述介质内壁12之间的筒形腔体13两端进行密封形成中间具有通孔14的夹壁管结构，所述夹壁管结构的筒形腔体13内部充入能够在施加电场(通常是高频高压电场，在满足激发气体的激发要求时，也可以是低压电场)之后处于激发状态并发出紫外线光的激发气体；
所述气水混合部件30，与所述真空紫外光管10的通孔14的一端连接，其上设有进水口31和进气口32；其进水口31用于注入含有有机物的污染水体，其进气口32用于充入含有臭氧的气体，本实施例中进气口32与气体出口23连通，自气体出口23流出的气体在真空紫外光管10的辐射作用下使氧气反应生成臭氧；
所述外套管21，套接在所述真空紫外光管10上，所述外套管21上设有气体入口22和气体出口23，其中所述气体出口23与所述气水混合部件30的进气口32连通，其中，在所述介质内壁12远离通孔14的一侧表面、所述介质内壁12和所述介质外壁11之间的筒形腔体13中或者所述外套管21中的所述介质外壁11的外部设有第一电极15，当只设置第一电极15时，第一电极15与交流电源的一个输出端连接，而交流电源的另一个输出端与水体连接，从而在水体和第一电极15之间，以及二者之间的介质内壁12(和介质外壁11)形成介质阻挡放电结构，使激发气体在电场的作用下激发发出真空紫外光，真空紫外光分别从介质外壁11和介质内壁12透射出去，并分别对氧气和水体进行辐射作用。
所述激发气体可以是氩气、氙气……，或者它们的任意混合。
可选择地，所述气水混合部件30将所述真空紫外光管10的通孔14的一端容置于其中。
可选择地，在所述气体出口23和所述进气口32之间的连通管路上设有单向阀(图中未示出)，使气体仅能通过所述气体出口23流向所述进气口32，避免在进水口31的水压大雨进气口32的气压时，气水混合部件30中的水沿着连通管路逆流到气体出口23并进入到外套管21中。
可选择地，在所述进气口32设置有布气装置(图中未示出)，使含有臭氧的气体能够与气水混合部件30中的水更充分混合。
可选择地，所述真空紫外光管10具有两个或者三个以上并联，并且并联后的所述真空紫外光管10的出口连接到汇流装置40，通常地，多个真空紫外光管10可以采用阵列式布置。
可选择地，在所述介质内壁12的通孔14内设有散热结构，以使流体通过通孔14时将热量带走，达到降温的效果；也可以选择地，在所述介质内壁12的通孔14内设有扰流结构16，其目的是对通过通孔14中的流体达到扰流的效果，使流体可以更充分地被真空紫外辐射；
可选择地，所述介质外壁11设为直筒型、锥筒型或者螺旋筒型，对应地，所述介质内壁12与所述介质外壁11的形状适配，即：当介质外壁11为直筒型时，介质内壁12的形状可是形状和大小适配的直筒型或锥筒型；当介质外壁11为锥筒型时，介质内壁12的形状可是形状和大小适配的直筒型或锥筒型；当介质外壁11为螺旋筒型时，介质内壁12的形状通常也为螺旋筒型。介质外壁11和介质内壁之间可以采用直筒和锥筒的搭配，或者采用锥筒和锥筒的搭配，锥筒的形状可以在对介质外壁11和介质内壁12之间的筒形腔体13进行密封时采用机械结构密封，从而保证密封效果；普通的直筒型(直径相等)的介质外壁11和介质内壁12的筒形腔体13密封时较难采用机械结构进行密封，需要设计较为复杂的结构进行密封。
可选择地，第一电极15采用缠绕在介质内壁12外侧表面的螺旋形金属线圈，当工作状态下，由于介质外壁11和介质内壁12的受热变形较小，而金属线圈受热变形较大，介质外壁11和介质内壁12之间的筒形腔体13为金属线圈受热膨胀提供了变形的空间，避免了金属线圈受热膨胀而胀破介质外壁11或介质内壁12；在实施的过程中，可以替代地，第一电极15也可以是梳齿形设计，围绕介质内壁12的外侧表面的轴向进行布置。
第一电极15也可以套接在介质外壁11的外部，并位于外套管21内，由于气体本身具有绝缘性，从而在保证了激发效率的前提下，降低了真空紫外光管10的生产工艺难度。
可以替代地，所述第一电极15也可以为通过粘贴、刻蚀或者印刷的方式连接在所述介质内壁12或者所述介质外壁11上的螺旋形导电膜或者梳齿形导电膜；导电膜通电之后可以作为电极使用。
可以选择地，所述第一电极15为覆盖在所述介质外壁11外表面或者所述介质内壁12远离通孔14一侧表面的导电层，该导电层也可以是局部覆盖(例如是覆盖半个管壁)，也可以是整体覆盖(此时通常要求导电层为透射紫外光导电层，以保证真空紫外透过)；
可选择地，还包括第二电极(图中未示出)，设置在所述介质内壁12远离通孔14的一侧表面、所述介质内壁12和所述介质外壁11之间的筒形腔体13或者所述介质外壁11的外部，所述第二电极的形状与所述第一电极15的形状适配，并且所述第二电极与所述第一电极15之间的距离相等，所述第二电极的一端用于与外部的交流电源连接，使所述第一电极15和所述第二电极之间在通电状态下形成电场，所述第二电极的另一端为自由端；本实施例中，第二电极采用与第一电极15相同的螺旋形金属线圈，但也可以替代地，第一电极15和第二电极中的一个采用螺旋形金属线圈，另一个采用导电层或者导电膜的方式，或者二者均采用导电膜(梳齿形状)。第一电极15和第二电极可以分别设置在真空紫外光管10的筒形腔体13中和套接在介质外壁11的外部，也可以是同时设置在真空紫外光管10的筒形腔体13中。
可选择地，当第一电极15和第二电极均位于真空紫外光管10的筒形腔体13中时，所述第一电极15和所述第二电极中的一个或两个的表面上覆盖有介质阻挡层。介质阻挡层采用绝缘材料，能够进一步阻挡放电，提高阻挡放电的安全性和稳定性。
根据本发明实施例，如图1所示，还提供一种净化水系统，包括以上所述气水混合净化器和交流电源50，所述交流电源50的一个输出端与所述第一电极15连接，所述交流电源50的另一个输出端与所述气水混合部件30中的水连接，从而形成回路，使水与所述第一电极15之间产生电场并激发所述筒形腔体13中的激发气体。
在本发明所述净化水系统的作用下，在交流电源及真空紫外光管的作用下激发真空紫外光，使水分子充分接触到真空紫外的辐射，有效被羟基自由基作用；臭氧被搅拌充分与水体混合作用，在真空紫外辐照下，氧气、水分子持续被激发生成羟基自由基等活性粒子，氧分子继续合成臭氧，被驱动着激发到高能状态，强力打断污水中有机分子的分子键，将有机物降解、消解直至矿化。
综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种气水混合净化器，包括气水混合部件(30)、真空紫外光管(10)、外套管(21)，其特征在于，其中：
所述真空紫外光管(10)，包括由透射紫外光且绝缘材料制成的呈筒形的介质外壁(11)和介质内壁(12)，所述介质外壁(11)套接在所述介质内壁(12)的外部，并且所述介质内壁(12)与所述介质外壁(11)之间形成筒形腔体(13)，对所述介质外壁(11)和所述介质内壁(12)之间的筒形腔体(13)两端进行密封形成中间具有通孔(14)的夹壁管结构，所述夹壁管结构的筒形腔体(13)内部充入能够在施加电场之后处于激发状态并发出紫外线光的激发气体；
所述气水混合部件(30)，与所述真空紫外光管(10)的通孔(14)的一端连接，其上设有进水口(31)和进气口(32)；
所述外套管(21)，套接在所述真空紫外光管(10)上，所述外套管(21)上设有气体入口(22)和气体出口(23)，其中所述气体出口(23)与所述气水混合部件(30)的进气口(32)连通，其中，在所述介质内壁(12)远离通孔(14)的一侧表面、所述介质内壁(12)和所述介质外壁(11)之间的筒形腔体(13)中或者所述外套管(21)中的所述介质外壁(11)的外部设有第一电极(15)。
2.如权利要求1所述的一种气水混合净化器，其特征在于，
所述气水混合部件(30)将所述真空紫外光管(10)的通孔(14)的一端容置于其中。
3.如权利要求1所述的一种气水混合净化器，其特征在于，
在所述气体出口(23)和所述进气口(32)之间的连通管路上设有单向阀，使气体仅能通过所述气体出口(23)流向所述进气口(32)；和/或，在所述进气口(32)设置有布气装置。
4.如权利要求1所述的一种气水混合净化器，其特征在于，
所述真空紫外光管(10)具有两个或者三个以上并联，并且并联后的所述真空紫外光管(10)的出口连接到汇流装置(40)。
5.如权利要求1所述的一种气水混合净化器，其特征在于，
在所述介质内壁(12)的通孔(14)内设有散热结构和/或扰流结构(16)；
和/或，所述介质外壁(11)设为直筒型、锥筒型或者螺旋筒型，所述介质内壁(12)与所述介质外壁(11)的形状适配。
6.如权利要求1所述的一种气水混合净化器，其特征在于，
所述第一电极(15)为通过粘贴、刻蚀或者印刷的方式连接在所述介质内壁(12)或者所述介质外壁(11)上的螺旋形导电膜或者梳齿形导电膜；或者可选择地，所述第一电极(15)为螺旋形金属线圈或者梳齿形金属电极；
或者，所述第一电极(15)为覆盖在所述介质外壁(11)外表面或者所述介质内壁(12)远离通孔(14)一侧表面的导电层。
7.如权利要求1所述的一种气水混合净化器，其特征在于，
还包括第二电极，设置在所述介质内壁(12)远离通孔(14)的一侧表面、所述介质内壁(12)和所述介质外壁(11)之间的筒形腔体(13)或者所述介质外壁(11)的外部，所述第二电极的形状与所述第一电极的形状适配，并且所述第二电极与所述第一电极之间的距离相等，所述第二电极的一端用于与外部的交流电源连接，使所述第一电极和所述第二电极之间在通电状态下形成电场，所述第二电极的另一端为自由端。
8.如权利要求7所述的一种气水混合净化器，其特征在于，
所述第一电极(15)和所述第二电极中的一个或两个的表面上覆盖有介质阻挡层。
9.如权利要求1所述的一种气水混合净化器，其特征在于，
所述介质外壁(11)设为直筒型、锥筒型或者螺旋筒型，所述介质内壁(12)与所述介质外壁(11)的形状适配。
10.一种净化水系统，其特征在于，包括权利要求1-9之一所述气水混合净化器和交流电源(50)，所述交流电源(50)的一个输出端与所述第一电极(15)连接，所述交流电源(50)的另一个输出端与所述气水混合部件(30)中的水连接，从而形成回路，使水与所述第一电极(15)之间产生电场并激发所述筒形腔体(13)中的激发气体。
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