[发明专利]利用LD/LED光源的双波段UV+高级氧化(AOPs)水源微生物杀灭装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用紫外光双重杀菌特性的水处理过程，即利用中心波长为253.7nm范围内紫外光的直接杀菌特性和利用中心波长185nm范围内紫外光诱发的高级氧化(AOPs)过程的灭杀特性，达到水源微生物杀灭效能，属于水源微生物处理领域。 

背景技术

目前的水源微生物杀灭技术主要有物理、化学技术及生物预处理技术。紫外线杀菌技术属于综合的消毒方法，兼有物理和化学的处理方法，具有简单便捷、广谱高效、无二次污染、便于管理和实现自动化等优点。它既能通过照射来杀灭细菌，也可以通过产生的强氧化作用进行杀菌，广泛用于电器消毒设备、水源的消毒杀菌、废水处理等领域。但普通的紫外线光源受发热等原因的影响，光源并不能达到预计的使用寿命，而且在水中易结垢，系统光源损耗大，维护和更换时烦琐。 

本发明充分利用目前纯熟的紫外光杀菌技术，采用新的LD/LED作为紫外光光源，发明的水源微生物处理装置克服了以上缺点，具有使用寿命长、系统光源损失小、光强均匀、低压高效、不容易结垢、维护修理简单等特点，应用范围更广泛。 

发明概述 

本发明是提供一种利用紫外光双重特性进行水源微生物杀灭的装置。它由紫外光杀菌处理装置、光源控制、TOC数据检测、电源等组成。 

本发明的技术方案的UV产生装置主要由内置LD/LED光源和外置含TiO2的玻璃管组成。内置的可控LD/LED新光源，它能产生中心波长为253.7nm和中心波长为185nm的紫外光。利用中心波长为253.7nm范围内紫外光的杀菌效能，成功将微生物杀灭；利用中心波长为185nm范围内紫外光的诱发功能，触发石英菲涅耳柱面镜中含有的光触媒物质TiO2，光解水产生羟基自由基0H-，利用羟基的高氧化能力，达到去除水源微生物的目的。 

其杀灭技术分为两个方面： 

1、中心波长为253.7nm的C波段紫外光对水源微生物具有最强杀灭效能。所有的微生物对紫外线都很敏感，所以紫外线用于水处理方面是很优越的。如附图1不同波长紫外光的杀灭效果分析图所示：微生物的核酸分子吸收光谱的范围是240nm～280nm，对应光谱的紫外线最具有杀菌效能，尤其在波长为253.7nm时紫外线的杀菌作用最强。其杀菌原理是通过紫外线对细胞、病毒等单细胞微生物的照射，以破坏其生命中枢DNA(去氧核糖核酸)的结构，使构成该微生物的蛋白质无法形成，使其立即死亡或丧失繁殖能力。一般紫外线在1--2秒钟内就可达到灭菌的效果。目前已证明，紫外线能杀灭细菌、霉菌、病毒和单细胞藻类。 

2、本发明涉及的高级氧化工艺(AOPs)，是指利用含TiO2的玻璃管在紫外光的激发下产生1000～1200ppm羟基的特性，利用AOPs法杀灭细菌与微生物。在紫外光等照射下，特别是在中心波长为185nm的紫外光照射下，含TiO2的玻璃管吸收外界辐射光能，激发产生电子(e-)和空穴(h+)，从而在玻璃表面产生具有高度活性的空穴/电子对，进而与吸附在TiO2催化剂表面上的水发生化学反应， 反应产生的羟基自由基OH-具有极强杀灭微生物的特性。以上的光催化氧化法具有结构简单、操作条件容易控制，化学反应速度快、氧化能力强、无二次污染的特点，而且催化剂TiO2化学稳定性高、无毒、成本低。 

本发明采用石英菲涅耳柱面镜，其硬度可达莫氏七级，能保证它足以承受抗击水流的冲击而不影响内置灯管的正常工作。石英菲涅耳柱面镜对紫外线的吸收率低，具有耐高温、膨胀系数低、耐热震性、化学稳定性和电绝缘性能良好等性能。 

本发明采用的LD/LED紫外线光源，不含有任何有害元素，使用环保，对环境无污染，具有低压、低功耗、发光源体积小、寿命长等优点，能保证发光效率高，能量稳定。本发明采用的LD/LED光源采用如图2铝基板翅片散热片插装与菲涅耳柱面镜整体密封技术，以及恒压驱动电源与标准电源接口一体封装技术，使得散热效果很好、维修操作简便、快捷。 

本发明的电源采用低电压直流恒压电源，具有节能，使用安全、可靠，系统运行成本低的特点。 

本发明优点： 

1、采用双波段LD/LED作为紫外光的光源，使用环保、低功耗；散热性能好，光源不容易出现结垢现象，寿命长。 

2、水源微生物杀灭装置独立，尺寸小巧，长为0.45米，厚度0.3米，高0.9米，不需要经常维护保养、紧凑简洁、安装位置灵活。更适合在狭窄空间、连续工况运行的条件下安装。 

3、水源微生物杀灭装置中易耗损部件可简单拆卸，易于后期的石英菲涅耳 柱面镜的清洗、保养检修和更换。