一种紫外光催化强氧化饮用水的处理装置及其处理工艺.pdf

本发明公开了一种紫外光催化强氧化饮用水的处理装置及其处理工艺。所述装置包括保安式过滤器及紫外光催化组合处理器，所述紫外光催化组合处理器包括壳体，壳体内设有紫外灯及光催化强氧化反应器，光催化强氧化反应器包括多个包含光催化剂的光催化剂载体；壳体内侧设有均匀分布的水流导向结构。处理工艺为：采用上述紫外光催化强氧化饮用水的处理装置，首先，原水经过保安式过滤装置过滤掉大颗粒杂物；然后，水进入紫外光催化组合处理器，通过紫外光催化组合处理器灭菌；最后，处理好的产品水通过管路送入用水管网。本发明综合利用了紫外线杀菌和光催化强氧化杀菌的协同作用来处理饮用水。

权利要求书
1.  一种紫外光催化强氧化饮用水的处理装置，其特征在于，包括保安式过滤器(1)及紫外光催化组合处理器(2)，所述紫外光催化组合处理器(2)包括壳体(2-3)，壳体(2-3)内设有紫外灯(2-1)及光催化强氧化反应器(2-2)，光催化强氧化反应器(2-2)包括多个包含光催化剂的光催化剂载体；壳体(2-3)内侧设有均匀分布的水流导向结构(2-4)。

2.  如权利要求1所述的紫外光催化强氧化饮用水的处理装置，其特征在于，所述光催化剂的负载态为负载在玻璃、硅胶、陶瓷、金属、不锈钢、镍、钛上的球状、片状、纤维状、网状、海绵状光催化剂。

3.  如权利要求1或2所述的紫外光催化强氧化饮用水的处理装置，其特征在于，所述光催化剂为可被紫外线激发的金属氧化物、硫化物或硒化物半导体光催化剂。

4.  如权利要求3所述的紫外光催化强氧化饮用水的处理装置，其特征在于，所述光催化剂采用二氧化钛、经氮掺杂、染料敏化工艺处理的改性二氧化钛、氧化锌、三氧化钨、五氧化二铌\硫化镉或硒化镉。

5.  如权利要求1所述的紫外光催化强氧化饮用水的处理装置，其特征在于，所述光催化强氧化反应器(2-2)包括一个环形筒状光催化剂载体，紫外灯(2-1)设于该环形筒状光催化剂的中心轴处，紫外灯(2-1)与环形筒状光催化剂载体之间设有围绕紫外灯(2-1)外侧石英套管呈辐射状螺旋分布的2-80片板状光催化剂载体，每片片板状光催化剂载体的厚度为0.1mm-5mm。

6.  如权利要求5所述的紫外光催化强氧化饮用水的处理装置，其特征在于，所述片板状光催化剂载体的螺旋单元数为2-100片，其与紫外灯(2-1)外侧石英套管之间的夹角为5°～85°。

7.  如权利要求1所述的紫外光催化强氧化饮用水的处理装置，其特征在于，所述紫外光催化组合处理器(2)的外径为25mm-2000mm。

8.  如权利要求1所述的紫外光催化强氧化饮用水的处理装置，其特征在于，所述的紫外光催化组合处理器(2)的腔体外壳材料采用不锈钢、玻璃钢、聚四氟乙烯或PVC。

9.  一种紫外光催化强氧化饮用水的处理工艺，其特征在于，采用权利要求1-8 中任意一项所述的紫外光催化强氧化饮用水的处理装置，首先，原水经过保安式过滤装置(1)过滤掉大颗粒杂物；然后，水进入紫外光催化组合处理器(2)，通过紫外光催化组合处理器(2)灭菌；最后，处理好的产品水通过管路送入用水管网(3)。

10.  如权利要求9所述的紫外光催化强氧化饮用水的处理工艺，其特征在于，所述紫外灯的紫外光主波长低于360nm。

说明书一种紫外光催化强氧化饮用水的处理装置及其处理工艺
技术领域
本发明属于饮用水安全保障技术领域，特别涉及一种紫外光催化强氧化饮用水的处理装置及其处理工艺。
背景技术
在各类生活饮用水系统、城镇污水处理等系统中，消毒都是保证水质安全的必备工艺之一。在目前普遍使用的杀菌消毒工艺中，有紫外线、臭氧、加氯、银离子等方法。其中，紫外线存在藻类杀灭难、杀菌不彻底、处理效果差等问题；臭氧、加氯存在对饮用水造成二次污染，危害人类健康等问题；银离子存在使用周期短、使用效能低等问题。因此，以上方式均不能满足饮用水安全保障需求，无法保证：安全、可靠、有效、环境允许且费用合理的基本要求。
发明内容
本发明所要解决的问题是：提供一种能够在流体用水中能够瞬时杀菌、能够杀灭藻类以及活体生物的饮用水安全保障的水处理工艺。
为了解决上述问题，本发明提供了一种紫外光催化强氧化饮用水的处理装置，其特征在于，包括保安式过滤器及紫外光催化组合处理器，所述紫外光催化组合处理器包括壳体，壳体内设有紫外灯及光催化强氧化反应器，光催化强氧化反应器包括多个包含光催化剂的光催化剂载体；壳体内侧设有均匀分布的水流导向结构。
水流导向结构用于增加过水与光催化材料接触频次。
优选地，所述光催化剂的负载态为负载在玻璃、硅胶、陶瓷、金属、不锈钢、镍、钛上的球状、片状、纤维状、网状、海绵状光催化剂。
优选地，所述光催化剂为可被紫外线激发的金属氧化物、硫化物或硒化物半导体光催化剂。
进一步地，所述光催化剂采用二氧化钛、经氮掺杂、染料敏化工艺处理的改性二氧化钛、氧化锌、三氧化钨、五氧化二铌\硫化镉或硒化镉。
优选地，所述光催化强氧化反应器包括一个环形筒状光催化剂载体，紫外灯设于该环形筒状光催化剂的中心轴处，紫外灯与环形筒状光催化剂载体之间设有 围绕紫外灯外侧石英套管呈辐射状螺旋分布的2-100片板状光催化剂载体，每片片板状光催化剂载体的厚度为0.1mm-5mm。
优选地，所述片板状光催化剂载体的螺旋单元数为2-100片，其与紫外灯外侧石英套管之间的夹角为5°～85°。
优选地，所述紫外光催化组合处理器的外径为25mm-2000mm。
优选地，所述的紫外光催化组合处理器的腔体外壳材料采用不锈钢、玻璃钢、聚四氟乙烯或PVC。
本发明还提供了一种紫外光催化强氧化饮用水的处理工艺，其特征在于，采用上述紫外光催化强氧化饮用水的处理装置，首先，原水经过保安式过滤装置过滤掉大颗粒杂物；然后，水进入紫外光催化组合处理器，通过紫外光催化组合处理器灭菌；最后，处理好的产品水通过管路送入用水管网。
优选地，所述紫外灯的紫外光主波长低于360nm；最优为185nm、254nm。
本发明提供了一种紫外光催化强氧化水的处理装置及其处理工艺，该方法综合利用了紫外线杀菌和光催化强氧化杀菌的协同作用来处理饮用水。
本发明技术的优势是：
1、本发明结合了紫外光辐照和光催化两者的作用，即反应过程中既有紫外光解作用，又有光催化强氧化作用，利用光催化技术彻底杀死流动水体中微生物等；
2、本发明方法具有很高反应速度，可有效杀死小于5μm的原生动物、藻类、细菌、孢子等，杀菌时间小于5秒，即在设计瓶体及出水流量中，仅需控制其出水最大流量与瓶体过水时间即可；
3、基本不使用任何化学药品、有利于建设资源节约型和环境友好型的两型社会；
4、设备体积依据需求场合不同定制、能耗极低、处理效率高、适用范围广，紫外灯管也可根据用水时水流的启闭控制紫外灯管电源的启闭；
5、可在杀灭微生物的同时又能降解原水中的有机污染物。
附图说明
图1为本发明提供的一种紫外光催化强氧化饮用水的处理工艺的工艺流程图；
图2为紫外光催化强氧化饮用水的处理装置的内部结构示意图；
图3为水流导向结构的示意图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
实施例1
如图2-3所示，为本发明提供的一种紫外光催化强氧化饮用水的处理装置的结构示意图，包括保安式过滤器1及紫外光催化组合处理器2，所述紫外光催化组合处理器2包括壳体2-3，壳体2-3内设有紫外灯2-1及光催化强氧化反应器2-2，光催化强氧化反应器2-2包括多个包含光催化剂的光催化剂载体；壳体2-3内侧设有均匀分布的水流导向结构2-4。光催化强氧化反应器2-2包括一个环形筒状光催化剂载体，紫外灯2-1设于该环形筒状光催化剂的中心轴处，紫外灯2-1与环形筒状光催化剂载体之间设有围绕紫外灯2-1外侧石英套管呈辐射状螺旋分布的8片板状光催化剂载体，每片片板状光催化剂载体的厚度为2mm。光催化剂采用二氧化钛，负载态为负载在陶瓷上的片状光催化剂。片板状光催化剂载体的螺旋单元数为60片，其与紫外灯2-1外侧石英套管之间的夹角为45°。紫外光催化组合处理器2的外径为100mm。紫外光催化组合处理器2的腔体外壳材料采用玻璃钢。
一种紫外光催化强氧化饮用水的处理工艺如图1所示，采用上述紫外光催化强氧化饮用水的处理装置，首先，原水经自吸泵输送至过滤直径小于5μm的保安式过滤装置1过滤掉大颗粒杂物包括泥沙、浮游生物等；然后，水进入紫外光催化组合处理器2，小于5μm的生物在原水通过紫外光催化组合处理器时被彻底杀死；最后，处理好的产品水通过管路送入用水管网3。本发明可以用于杀死原水中的藻类、病原微生物等水生生物，并可同时对原水中的各种有机污染物有去处作用。
普通地表井水通过自吸泵将其抽出并直接引入本发明装置，首先经孔径为5μm的保安式过滤装置1后，其中直径小于5μm的藻类及细菌经以发射主波长为254nm波长的紫外灯2-1和以不锈钢为负载的基片上制备的喷涂薄膜型TiO2光催化剂的光催化强氧化反应器2-2，正常进水至出水的流动时间10秒后，得到产品水，使用藻类计数法和紫外可见分光度计方法检测藻类和细菌的数量，其中 直径小于5μm的藻类和细菌均未检出，杀灭率为100％，经3天细菌培养法培养处理后的产品水，小于5μm的细菌仍未检出，证明本发明方法可完全杀灭孢子。
同时在使用图2中一种增加过水与光催化材料接触频次的水流导向结构2-4中，使用的TiO2面积更小，使用成本低，同时其导向结构使原水反复与光催化载体接触，从而保证其发挥最大效能。
如图3所示，水流导向结构2-4使原水以螺旋形水流方式经过光催化剂，以获得频繁与之接触反应的机会。
实施例2
本发明提供的一种紫外光催化强氧化饮用水的处理装置包括保安式过滤器1及紫外光催化组合处理器2，所述紫外光催化组合处理器2包括壳体2-3，壳体2-3内设有紫外灯2-1及光催化强氧化反应器2-2，光催化强氧化反应器2-2包括多个包含光催化剂的光催化剂载体；壳体2-3内侧设有均匀分布的水流导向结构2-4。光催化强氧化反应器2-2包括一个环形筒状光催化剂载体，紫外灯2-1设于该环形筒状光催化剂的中心轴处，紫外灯2-1与环形筒状光催化剂载体之间设有围绕紫外灯2-1外侧石英套管呈辐射状螺旋分布的100片板状光催化剂载体，每片片板状光催化剂载体的厚度为2mm。光催化剂采用二氧化钛，负载态为负载在玻璃上的球状光催化剂。片板状光催化剂载体的螺旋单元数为100片，其与紫外灯2-1外侧石英套管之间的夹角为5°。紫外光催化组合处理器2的外径为1500mm。紫外光催化组合处理器2的腔体外壳材料采用PVC。
一种紫外光催化强氧化饮用水的处理工艺，采用上述紫外光催化强氧化饮用水的处理装置，首先，原水经自吸泵输送至过滤直径小于5μm的保安式过滤装置1过滤掉大颗粒杂物包括泥沙、浮游生物等；然后，水进入紫外光催化组合处理器2，小于5μm的生物在原水通过紫外光催化组合处理器时被彻底杀死；最后，处理好的产品水通过管路送入用水管网3。本发明可以用于杀死原水中的藻类、病原微生物等水生生物，并可同时对原水中的各种有机污染物有去处作用。
普通地表井水通过自吸泵将其抽出并直接引入本发明装置，首先经孔径为5μm的保安式过滤装置1后，其中直径小于5μm的藻类及细菌经以发射主波长 为254nm波长的紫外灯2-1和以不锈钢为负载的基片上制备的喷涂薄膜型氧化锌光催化剂的光催化强氧化反应器2-2，正常进水至出水的流动时间10秒后，得到产品水，使用藻类计数法和紫外可见分光度计方法检测藻类和细菌的数量，其中直径小于5μm的藻类和细菌均未检出，杀灭率为100％，经3天细菌培养法培养处理后的产品水，小于5μm的细菌仍未检出，证明本发明方法可完全杀灭孢子。
同时在使用增加过水与光催化材料接触频次的水流导向结构2-4中，使用的氧化锌面积更小，使用成本低，同时其导向结构使原水反复与光催化载体接触，从而保证其发挥最大效能。
水流导向结构2-4使原水以螺旋形水流方式经过光催化剂，以获得频繁与之接触反应的机会。
实施例3
本发明提供的一种紫外光催化强氧化饮用水的处理装置，包括保安式过滤器1及紫外光催化组合处理器2，所述紫外光催化组合处理器2包括壳体2-3，壳体2-3内设有紫外灯2-1及光催化强氧化反应器2-2，光催化强氧化反应器2-2包括多个包含光催化剂的光催化剂载体；壳体2-3内侧设有均匀分布的水流导向结构2-4。光催化强氧化反应器2-2包括一个环形筒状光催化剂载体，紫外灯2-1设于该环形筒状光催化剂的中心轴处，紫外灯2-1与环形筒状光催化剂载体之间设有围绕紫外灯2-1外侧石英套管呈辐射状螺旋分布的6片板状光催化剂载体，每片片板状光催化剂载体的厚度为2mm。光催化剂采用二氧化钛，负载态为负载在陶瓷上的片状光催化剂。片板状光催化剂载体的螺旋单元数为6片，其与紫外灯2-1外侧石英套管之间的夹角为85°。紫外光催化组合处理器2的外径为25mm。紫外光催化组合处理器2的腔体外壳材料采用不锈钢。
一种紫外光催化强氧化饮用水的处理工艺，采用上述紫外光催化强氧化饮用水的处理装置，首先，原水经自吸泵输送至过滤直径小于5μm的保安式过滤装置1过滤掉大颗粒杂物包括泥沙、浮游生物等；然后，水进入紫外光催化组合处理器2，小于5μm的生物在原水通过紫外光催化组合处理器时被彻底杀死；最后，处理好的产品水通过管路送入用水管网3。本发明可以用于杀死原水中的藻 类、病原微生物等水生生物，并可同时对原水中的各种有机污染物有去处作用。
普通地表井水通过自吸泵将其抽出并直接引入本发明装置，首先经孔径为5μm的保安式过滤装置1后，其中直径小于5μm的藻类及细菌经以发射主波长为254nm波长的紫外灯2-1和以不锈钢为负载的基片上制备的喷涂薄膜型三氧化钨光催化剂的光催化强氧化反应器2-2，正常进水至出水的流动时间10秒后，得到产品水，使用藻类计数法和紫外可见分光度计方法检测藻类和细菌的数量，其中直径小于5μm的藻类和细菌均未检出，杀灭率为100％，经3天细菌培养法培养处理后的产品水，小于5μm的细菌仍未检出，证明本发明方法可完全杀灭孢子。
同时在使用增加过水与光催化材料接触频次的水流导向结构2-4中，使用的三氧化钨面积更小，使用成本低，同时其导向结构使原水反复与光催化载体接触，从而保证其发挥最大效能。
水流导向结构2-4使原水以螺旋形水流方式经过光催化剂，以获得频繁与之接触反应的机会。