[发明专利]一种紫外消毒装置

说明书

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。