CN1328178C

CN1328178C - 光纤紫外光消毒方法及其装置

Info

Publication number: CN1328178C
Application number: CNB2005100375592A
Authority: CN
Inventors: 李朝林
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-09-23
Filing date: 2005-09-23
Publication date: 2007-07-25
Anticipated expiration: 2025-09-23
Also published as: CN1772637A

Abstract

一种光纤紫外光消毒方法及其装置，可用于处理水或气体，其中方法包括将带有光散发点的石英芯光纤水平置于水或气体中，让紫外光经过石英芯光纤对水或气体消毒。装置包括紫外光发生器、光纤、封装体、消毒室，其中在灯室内设置紫外灯和凸透镜，在消毒室内水平均匀设置有若干石英芯光纤，该石英芯光纤之间设有一定间距，其中进光端的光纤头聚集在一聚结点上，在封装体的外围设置有冷却水管，在消毒室设有进、出水/气口。

Description

光纤紫外光消毒方法及其装置

技术领域

本发明涉及利用紫外光消毒的方法，主要是指适用于水消毒处理中采用光纤上分布的光散发点作为分散紫外光源消毒技术的一种光纤紫外光消毒方法及其装置。该方法和装置也适用于气体消毒。

背景技术

紫外消毒技术具有不需要投加化学药剂、不产生有毒有害副产物、消毒效率高、操作简单、便于运行和管理和实现自动化等优点，诸多优点是其他水处理消毒技术无法比拟的。紫外消毒技术正在逐步取代常规的液氯消毒技术。目前常用的紫外消毒采用的是封闭压力式，它是由外筒、紫外线灯管、石英套管及电气设施等组成。紫外消毒效果主要受紫外透光率、浊度等的影响。现行紫外消毒装置中存在着下列问题：(1)使用寿命短。目前国产紫外灯执行直管型石英紫外线低压汞消毒灯的国家行业(YY/T0160-94)，有效寿命一般为1000～3000hr，而进口低压灯管的有效运行时间为8000～12000hr，中压灯管为5000～6000hr。因此，研制生产寿命长的紫外灯是目前亟待解决的问题。(2)更换灯管困难。作为灯管的保护装置紫外灯外面包裹着石英套管，由于目前紫外灯的寿命不理想，拆换紫外灯管给工作人员带来很大的麻烦。(3)维修清洗难。当污水流经UV消毒器时，其中有许多无机杂质会沉淀、粘附在套管外壁上，为了不影响紫外灯的消毒效率，必须进行一定周期的清洗工作，这些清洗工作都需要专业人员才能完成。

发明内容

本发明的目的是提供一种光纤紫外光消毒方法及其装置，就是通过采用石英芯光纤镶嵌光散发点的紫外消毒新工艺方法和设备，有效解决了现有常规紫外消毒技术中存在的缺陷。

实现本发明的方法是：这种光纤紫外光消毒方法包括利用紫外光和光纤对水或气体消毒，其主要方法是将带有光散发点的石英芯光纤水平置于水中，让紫外光经过石英芯光纤对水消毒，或将带有光散发点的石英芯光纤水平置于气体中，让紫外光经过石英芯光纤对气体消毒。

该方法还包括：

所述紫外光经聚焦到石英芯光纤头聚结点后再进入各石英芯光纤。

所述石英芯光纤均匀分布在一消毒室内，石英芯光纤之间留有一定间距，把该消毒室的前端用树脂做成封装体，其中封装体内所有的石英芯光纤头被聚结在灯室一端中心点上；待处理的水首先对封装体进行冷却，然后再进入消毒室内经紫外光消毒后排出。

所述光散发点的分布是按一定比例密度分布在石英芯光纤上，其光散发点的尺寸由前向后逐渐增大或点的分布密度由前向后逐渐增大；所述光散发点的制作包括直接剥去光散发点部分的表面保护层，或在选定的光散发点上用激光焊接玻璃珠，或在光散发点上直接用激光溶化形成球形或不规则形状的石英体。

所述石英芯光纤表面镀有纳米TiO₂保护膜。

实现上述方法的装置是：这种装置包括紫外光发生器、石英芯光纤、封装体、消毒室，其特征是所述紫外光发生器包括紫外灯和灯室，其中紫外灯设置在灯室内，该灯室内还设置有与紫外灯相配合的凸透镜；在消毒室内水平均匀设置有若干石英芯光纤，该光纤之间设有一定间距，消毒室的前端设有树脂封装体，该封装体内的石英芯光纤头聚集在灯室一端中心的聚结点上，在封装体的外围设置有冷却水管，该水管的出口连接消毒室内腔或外循环，该消毒室的后端设有出水口或出气口。

该技术方案还包括：

所述石英芯光纤上分布有光散发点。

所述石英芯光纤上设有一层纳米TiO₂保护膜。

所述紫外灯置于灯室凹面反射镜焦点位置，其对面设有两个凸透镜。

本发明具有的有益效果：

(1)光纤无需保护装置，解决了常规紫外消毒技术中存在的更换灯管困难和清洗维修不便的难题。同时由于光纤承压能力强，不会像灯管那样由于水流和水压的变化引起灯管的破碎，而造成二次污染。

(2)提高紫外消毒效率。光纤能承受很大的压强，具有很好的承压性能。光纤在水中能以最佳角度布置，使水流产生紊流状态，大大提高消毒效果。

(3)节约能源。光纤系统布置在水中，使用统一配电装置供电发光，大大降低了电耗。

(4)使用寿命延长与消毒效率提高的同步效应。光纤的表面镀有具有光催化氧化性能的纳米TiO₂保护膜，能够使沉积在光散发点上及周围的污垢快速分解，延长光纤的清洗和更换周期；同时保护膜能够降解水中的有机物，使光散发点表面自净与降解水中污染物同步实现。

(5)光纤以一定空间距离及光散发点按一定比例密度进行布置，使紫外光无盲点照射，使水处理消毒更彻底。

附图说明

图1是本发明的装置示意图，其中1紫外灯、2凸透镜、3光纤聚结点、4封装体、5冷却水管、6进水口、7石英芯光纤、8光散发点、9消毒室、11灯室、51入水口、91出水口。

具体实施方式

本发明不需石英套管紫外灯保护装置，采用石英芯光纤作为紫外光传播介质，在石英芯光纤上按一定密度设置光散发点，通过光散发点散射紫外光；在石英芯光纤外层表面镀有具有光催化性能的纳米TiO₂保护膜，可以使有机物在光散发点及其周围形成的污垢能快速分解，使石英芯光纤在较长时间内保持较高透光率；由外部统一紫外光发生器产生紫外光，可大大减少电功率的输出。

本装置可用于对水或气体消毒，其主要由紫外光发生器、凸透镜2、封装体4、冷却水管5、石英芯光纤7和消毒室9组成；其中紫外光发生器由灯室11和紫外灯1组成，消毒室9的前端是封装体4，其中封装体4上缠绕有冷却水管5，消毒室9上有出水口91；紫外光经两次折射聚焦在光纤具结点3上进入石英芯光纤7，石英光纤7上设有光散发点8和具有光催化氧化性能的纳米TiO2保护膜。当处理污水时，污水经冷却水管5先对封装体4冷却，然后再进入消毒室9经紫外光消毒后从出水口91排出；当处理气体时，冷却水管5作为外循环水使用，气体经消毒室9里的紫外光消毒后从口91排出。

下面结合附图对本发明作进一步详细的描述：

本例采用的具体工艺方法如下：紫外发生器是由紫外灯1及灯室11组成。灯室11内壁进行抛光处理，呈凹形的球状体。由外部的紫外光发生器产生的紫外光经凸透镜2的二次折射进入到光纤聚结点3。封装体4是固化树脂，在封装体4上布置(以螺旋状缠绕方式)了水冷却管5，可有效降低紫外光线汇聚于一点3所散发出来的热量。冷却管5中所采用的是待消毒杀菌的污水。污水在进水口6垂直进入布置有石英芯光纤7的消毒室，经处理过的水通过出水口91排出。石英芯光纤7以一定间距密度平行设置在消毒室9内(如光纤可穿过带有若干孔的支架固定在4内，光纤之间的间距可根据紫外光的强度设定)，其上按一定的密度设置不同规格的光散发点8，并在光纤表面均匀镀有具有光催化氧化性能的纳米TiO₂保护膜，根据光的衰减规律，光散发点的分布是按一定比例密度分布在石英芯光纤上，其光散发点的尺寸(直径或剥去表皮的石英芯的长度)由前向后逐渐增大，或光散发点的分布密度由前向后逐渐增大，该光散发点的制作方法包括：1、直接剥去光散发点部分的表面保护层，2、在选定的光散发点上用激光焊接玻璃珠，3、在光散发点上直接用激光溶化形成球形或不规则形状的石英体。

当污水垂直流入并以一定速度流经石英芯光纤时，光散发点释放紫外光进行紫外杀毒，外部的二氧化钛保护膜进行光催化反应，使沉积在光纤和光散发点上的物质分解，保持水中较高的紫外透光率，同时TiO₂保护膜分解水中的有机物质，不仅提高了消毒效率而且提高了出水质量。

本发明在用于对气体消毒时，其工作原理、方法都基本一样，只是冷却水作为外循环水而不能进入消毒室，而在消毒室上则另设有进气孔。

本发明所涉及的其它相关技术均为已知技术。

Claims

1.一种光纤紫外光消毒方法，包括利用紫外光和光纤对水消毒，其特征是将带有光散发点的石英芯光纤水平置于水中，让紫外光经过石英芯光纤对水消毒。

2.如权利要求1所述的光纤紫外光消毒方法，其特征是所述紫外光经聚焦到石英芯光纤头聚结点后再进入各石英芯光纤。

3.如权利要求1所述的光纤紫外光消毒方法，其特征是所述石英芯光纤均匀分布在一消毒室内，石英芯光纤之间留有一定间距，把该消毒室的前端用树脂做成封装体，其中封装体内所有的石英芯光纤头被聚结在灯室一端的中心点上；待处理的水首先对封装体进行冷却，然后再进入消毒室内经紫外光消毒后排出。

4.如权利要求1所述的光纤紫外光消毒方法，其特征是所述光散发点的分布是按一定比例密度分布在石英芯光纤上，其光散发点的尺寸由前向后逐渐增大或点的分布密度由前向后逐渐增大；所述光散发点的制作包括直接剥去光散发点部分的表面保护层，或在选定的光散发点上用激光焊接玻璃珠，或在光散发点上直接用激光溶化形成球形或不规则形状的石英体。

5.如权利要求1所述的光纤紫外光消毒方法，其特征是所述石英芯光纤表面镀有纳米TiO₂保护膜。

6.一种光纤紫外光消毒方法，包括利用紫外光和光纤对气体消毒，其特征是将带有光散发点的石英芯光纤水平置于气体中，让紫外光经过石英芯光纤对气体消毒。

7.实现权利要求1或6的光纤紫外光消毒方法的装置，包括紫外光发生器、石英芯光纤、封装体、消毒室，其特征是所述紫外光发生器包括紫外灯和灯室，其中紫外灯设置在灯室内，该灯室内还设置有与紫外灯相配合的凸透镜；在消毒室内水平均匀设置有若干石英芯光纤，石英芯光纤上分布有光散发点，该光纤之间设有一定间距，消毒室的前端设有树脂封装体，该封装体内的石英芯光纤头聚集在灯室一端中心的聚结点上，在封装体的外围设置有冷却水管，该水管的出口连接消毒室内腔或外循环，该消毒室的后端设有出水口或出气口。

8.如权利要求7所述的光纤紫外光消毒方法的装置，其特征是所述石英芯光纤上设有一层纳米TiO₂保护膜。

9.如权利要求7所述的光纤紫外光消毒方法的装置，其特征是所述紫外灯置于灯室凹面反射镜焦点位置，其对面设有两个凸透镜。