CN201148361Y - 高效纳米杀菌装置 - Google Patents

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CN201148361Y CNU2007201876047U CN200720187604U CN201148361Y CN 201148361 Y CN201148361 Y CN 201148361Y CN U2007201876047 U CNU2007201876047 U CN U2007201876047U CN 200720187604 U CN200720187604 U CN 200720187604U CN 201148361 Y CN201148361 Y CN 201148361Y
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徐文秀
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Abstract

本实用新型涉及一种用于水处理的高效纳米杀菌装置，包括开有下侧进口、上侧出口和底部进口的装置外壳，在装置外壳中分别安装有紫外线灯和负载型纳米二氧化钛光催化剂组片，在装置外壳中设有底部固定架，紫外线灯和负载型纳米二氧化钛光催化剂组片分装在底部固定架上，围绕紫外线灯安置负载型纳米二氧化钛光催化剂组片，在相对于紫外线灯对称的负载型纳米二氧化钛光催化剂组片上连有直流电源，本装置集光催化氧化、电化学氧化等多种废水深度处理方法于一体，具有光谱高效杀菌的特点，适用于油田污水、城市生活污水、医疗污水等的杀菌处理。

Description

高效纳米杀菌装置
技术领域
本实用新型涉及一种用于水处理的高效纳米杀菌装置。
背景技术
一般来说在水系统运行中，微生物所产生的危害要远远大于化学物质所产生的危害，而污水中细菌含量高，适应性强，容易在水处理系统大量繁殖增生，严重影响水质稳定性及腐蚀的控制。因此，人们一直致力于微生物控制方面的研究并制定针对它的处理指标。目前水处理杀菌技术主要有两大类：化学法和物理法。(1)、化学法杀菌：化学法使用的杀菌剂主要分为氧化型杀菌剂和非氧化型杀菌剂两大类。氧化型杀菌剂价格低廉、杀菌效果稳定，在医疗、卫生、生活用水等领域应用广泛，但在循环水系统中由于投加剂量难以控制而无法充分发挥作用。这主要是因为氧化型杀菌剂的投加剂量对杀菌效果有直接影响。剂量不足，不能彻底解决细菌滋生问题；而剂量投加过大除了带来运行成本高的问题之外，残余的氧化性物质又会增强管线和设备腐蚀。非氧化型杀菌剂具有杀生力强，使用方便、毒性小等优点，但长期使用易导致细菌产生抗药性，必须不断筛选新型杀菌剂和提高剂量，以提高杀菌效果。同时杀菌剂对环境的二次污染也无法避免。(2)、物理法杀菌：物理法杀菌是一种环保型低成本杀菌方法，是污水杀菌的重要发展方向，如超声波杀菌、微波杀菌、超高压杀菌、磁力杀菌、高频电磁脉冲杀菌、高压脉冲电场杀菌、低频等离子体杀菌、脉冲强光杀菌、紫外线杀菌、电磁杀菌和半导体光催化杀菌等，在国内外部分企业已经相继开展了相应的应用研究。但是物理法杀菌技术杀菌效率低，处理通量小，加上部分物理法杀菌技术对设备要求较高，限制了其应用范围。
因此，研究开发高效、低投入、低运行费用及不会产生二次污染的环境友好的水处理杀菌新技术，是当前世界水处理研究领域的热点也是难点的课题。K.Vinodgopal等人发现光电催化技术应用于含4-氯苯酚等有机物的污水处理可显著加快污染物的光降解速度，这一研究结果激起了人们用电化学方法控制光催化反应的兴趣。光电催化技术为工业废水的处理提供了新途径，如CN1526652提出一种连续循环流式固定床三维电极光电催化反应器及其处理有机废水的方法，CN200420103071.6也提出一种固定床光电催化反应器及其处理含油废水中可溶性石油物质的方法，但迄今为止尚未形成基于光电催化杀菌的实用的工业装置。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的不足而提出一种能够有效杀菌的适用于水处理的光电催化杀菌处理装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：包括开有下侧进口、上侧出口和底部进口的装置外壳，在装置外壳中分别安装有紫外线灯和负载型纳米二氧化钛光催化剂组片。
在装置外壳中设置有底部固定架，紫外线灯和负载型纳米二氧化钛光催化剂组片分别安装在底部固定架上，围绕紫外线灯安置负载型纳米二氧化钛光催化剂组片，在相对于紫外线灯对称的负载型纳米二氧化钛光催化剂组片上连接有直流电源。
紫外线灯为浸没式直形紫外线灯，以平行方式安置于装置外壳的中心。
在装置外壳上设置有与负载型纳米二氧化钛光催化剂组片相连接的与装置外壳绝缘的电极触点。
紫外线灯通过紫外线灯密封件安装在装置外壳上。
在负载型纳米二氧化钛光催化剂组片所加的直流电源电压为3～30V。
本实用新型具有的突出特点和有益效果如下：
1、通过光电催化反应器形成光电催化氧化技术与电化学氧化技术的协同组合装置，能够有效提高光催化杀菌效率，增大水处理通量；
2、在光电催化反应器用于杀菌处理时，在光电催化体系中不但可以通过光催化氧化技术产生羟基自由基等活性物质杀灭细菌，而且可以通过施加电压抑制光生电子在催化剂内部和界面处的复合，有效提高光催化量子效率；
3、光电催化反应器产生的羟基自由基亦可与氯离子以及曝气引入的氧之间发生反应，形成杀菌效果略差但半衰期更长的活性氯组分和氧组分，起到持续杀菌抑菌的效果，有效提高经过装置处理后的水质稳定性。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
附图中1.底部固定架，2.底部进口，3.下侧进口，4.装置外壳，5.浸没式直形紫外线灯，6.负载型纳米二氧化钛组片，7.上侧出口，8.与装置外壳绝缘的电极触点，9.紫外线灯密封件。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括开有下侧进口3、上侧出口7和底部进口2的装置外壳4，在装置外壳4中分别安装有紫外线灯5和负载型纳米二氧化钛光催化剂组片6。在装置外壳)中设置有底部固定架1，紫外线灯5和负载型纳米二氧化钛光催化剂组片6分别安装在底部固定架1上，围绕紫外线灯5安置负载型纳米二氧化钛光催化剂组片6，在相对于紫外线灯对称的负载型纳米二氧化钛光催化剂组片6上连接直流电源。
紫外线灯5为浸没式直形紫外线灯，以平行方式安置于装置外壳4的中心。在装置外壳4上设置有与负载型纳米二氧化钛光催化剂组片6相连接的与装置外壳绝缘的电极触点8。紫外线灯5通过紫外线灯密封件9安装在装置外壳4上。在负载型纳米二氧化钛光催化剂组片6上所加的直流电源电压为3～30V。
本实用新型可以由一个或多个相互串联或并联；可直接安装在水处理管线上进行处理，亦可由泵驱动待处理水流经反应器进行处理；所说的负载型催化剂为纳米二氧化钛光催化剂。本装置集光催化氧化、电化学氧化等多种废水深度处理方法于一体，具有光谱高效杀菌的特点，适用于油田污水、城市生活污水、医疗污水等的杀菌处理。
实施例1：非曝氧进行油田污水杀菌处理。在附图中，下侧进口3封闭，待处理水自底部进口2进入光电催化反应器，处理后自上侧出口7排出，通过管道进入下一流程。紫外线灯5采用40W低压汞灯；电极8上施加电压为3V。入口水质条件：矿化度为12×104mg/l，游离CO2和HCO3 -为210mg/l，SRB为105个/ml，TGB为104个/ml，钙镁离子含量～4000mg/l，pH值＝6.5。处理后SRB不高于102个/ml，TGB不高于102个/ml。
实施例2：曝氧进行油田污水杀菌处理。在附图中，待处理水经下侧进口3进入光电催化反应器，压缩空气经底部进口2进入光电催化反应器，处理后自上侧出口7排出，通过管道进入下一流程。紫外线灯5采用40W低压汞灯；电极8上施加电压为3V。入口水质条件：矿化度为12×104mg/l，游离CO2和HCO3 -为210mg/l，SRB为105个/ml，TGB为103个/ml，钙镁离子含量～4000mg/l，pH值＝6.5。处理后SRB不高于101个/ml，TGB不高于101个/ml。
实施例3：曝氧进行钻井废水脱色处理。钻井废水经隔油沉降和一级过滤预处理后，在附图中经下侧进口3进入光电催化反应器，压缩空气经底部进口2进入光电催化反应器，处理后自上侧出口7排出，通过管道进入下一流程。紫外线灯5采用56W低压汞灯；电极8上施加电压为10V。入口水质条件：石油类≤10mg/l，pH值＝8，CODcr≤300mg/l，SS≤300mg/l，颜色呈黄色。处理后，CODcr≤150mg/l，SS≤100mg/l，颜色清澈无色。
实施例4：曝氧进行医疗废水杀菌处理。在附图中，待处理水经下侧进口3进入光电催化反应器，压缩空气经底部进口2进入光电催化反应器，处理后自上侧出口7排出，通过管道进入下一流程。紫外线灯5采用30W低压汞灯；电极8上施加电压为5V。入口水质条件：CODCr＝600mg/L，BOD5＝300mg/l，SS≤300mg/l，NH4-N≤40mg/l，粪大肠菌群数≤106个/ml，pH值＝7.5。处理后粪大肠菌、肠道致病菌、肠道病毒、结核杆菌、沙门氏菌、志贺氏菌均未检出。

Claims (6)

1、一种高效纳米杀菌装置，包括开有下侧进口(3)、上侧出口(7)和底部进口(2)的装置外壳(4)，其特征在于：在装置外壳(4)中分别安装有紫外线灯(5)和负载型纳米二氧化钛光催化剂组片(6)。
2、根据权利要求1所述的高效纳米杀菌装置，其特征在于：在装置外壳(4)中设置有底部固定架(1)，紫外线灯(5)和负载型纳米二氧化钛光催化剂组片(6)分别安装在底部固定架(1)上，围绕紫外线灯(5)安置负载型纳米二氧化钛光催化剂组片(6)，在相对于紫外线灯对称的负载型纳米二氧化钛光催化剂组片(6)上连接直流电源。
3、根据权利要求1或2所述的高效纳米杀菌装置，其特征在于：紫外线灯(5)为浸没式直形紫外线灯，以平行方式安置于装置外壳(4)的中心。
4、根据权利要求3所述的高效纳米杀菌装置，其特征在于：在装置外壳(4)上设置有与负载型纳米二氧化钛光催化剂组片(6)相连接的与装置外壳绝缘的电极触点(8)。
5、根据权利要求3所述的高效纳米杀菌装置，其特征在于：紫外线灯(5)通过紫外线灯密封件(9)安装在装置外壳(4)上。
6、根据权利要求4所述的高效纳米杀菌装置，其特征在于：在负载型纳米二氧化钛光催化剂组片(6)所加的直流电源电压为3～30V。
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