專利名稱：利用LD/LED光源的雙波段UV+高級氧化(AOPs)水源微生物殺滅裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用紫外光雙重殺菌特性的水處理過程，即利用中心波長為 253. 7nm范圍內(nèi)紫外光的直接殺菌特性和利用中心波長185nm范圍內(nèi)紫外光誘發(fā)的高級氧 化(AOPs)過程的滅殺特性，達(dá)到水源微生物殺滅效能，屬于水源微生物處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前的水源微生物殺滅技術(shù)主要有物理、化學(xué)技術(shù)及生物預(yù)處理技術(shù)。紫外線殺 菌技術(shù)屬于綜合的消毒方法，兼有物理和化學(xué)的處理方法，具有簡單便捷、廣譜高效、無二 次污染、便于管理和實(shí)現(xiàn)自動化等優(yōu)點(diǎn)。它既能通過照射來殺滅細(xì)菌，也可以通過產(chǎn)生的強(qiáng) 氧化作用進(jìn)行殺菌，廣泛用于電器消毒設(shè)備、水源的消毒殺菌、廢水處理等領(lǐng)域。但普通的 紫外線光源受發(fā)熱等原因的影響，光源并不能達(dá)到預(yù)計(jì)的使用壽命，而且在水中易結(jié)垢，系 統(tǒng)光源損耗大，維護(hù)和更換時(shí)煩瑣。本發(fā)明充分利用目前純熟的紫外光殺菌技術(shù)，采用新的LD/LED作為紫外光光源， 發(fā)明的水源微生物處理裝置克服了以上缺點(diǎn)，具有使用壽命長、系統(tǒng)光源損失小、光強(qiáng)均 勻、低壓高效、不容易結(jié)垢、維護(hù)修理簡單等特點(diǎn)，應(yīng)用范圍更廣泛。發(fā)明_既述本發(fā)明是提供一種利用紫外光雙重特性進(jìn)行水源微生物殺滅的裝置。它由紫外光 殺菌處理裝置、光源控制、TOC數(shù)據(jù)檢測、電源等組成。本發(fā)明的技術(shù)方案的UV產(chǎn)生裝置主要由內(nèi)置LD/LED光源和外置含Ti02的玻璃 管組成。內(nèi)置的可控LD/LED新光源，它能產(chǎn)生中心波長為253. 7nm和中心波長為185nm 的紫外光。利用中心波長為253. 7nm范圍內(nèi)紫外光的殺菌效能，成功將微生物殺滅；利用 中心波長為185nm范圍內(nèi)紫外光的誘發(fā)功能，觸發(fā)石英菲涅耳柱面鏡中含有的光觸媒物質(zhì) Ti02，光解水產(chǎn)生羥基自由基0H-，利用羥基的高氧化能力，達(dá)到去除水源微生物的目的。其殺滅技術(shù)分為兩個(gè)方面1、中心波長為253. 7nm的C波段紫外光對水源微生物具有最強(qiáng)殺滅效能。所有的 微生物對紫外線都很敏感，所以紫外線用于水處理方面是很優(yōu)越的。如附圖1不同波長紫 外光的殺滅效果分析圖所示微生物的核酸分子吸收光譜的范圍是MOnm ^Onm，對應(yīng)光 譜的紫外線最具有殺菌效能，尤其在波長為253. 7nm時(shí)紫外線的殺菌作用最強(qiáng)。其殺菌原 理是通過紫外線對細(xì)胞、病毒等單細(xì)胞微生物的照射，以破壞其生命中樞DNA (去氧核糖核 酸)的結(jié)構(gòu)，使構(gòu)成該微生物的蛋白質(zhì)無法形成，使其立即死亡或喪失繁殖能力。一般紫外 線在1-2秒鐘內(nèi)就可達(dá)到滅菌的效果。目前已證明，紫外線能殺滅細(xì)菌、霉菌、病毒和單細(xì) 胞藻類。2、本發(fā)明涉及的高級氧化工藝(AOPs)，是指利用含Ti02的玻璃管在紫外光的激 發(fā)下產(chǎn)生1000 1200ppm羥基的特性，利用AOPs法殺滅細(xì)菌與微生物。在紫外光等照射 下，特別是在中心波長為185nm的紫外光照射下，含Ti02的玻璃管吸收外界輻射光能，激發(fā)產(chǎn)生電子(e_)和空穴(h+)，從而在玻璃表面產(chǎn)生具有高度活性的空穴/電子對，進(jìn)而與吸 附在Ti02催化劑表面上的水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生的羥基自由基OH-具有極強(qiáng)殺滅微 生物的特性。以上的光催化氧化法具有結(jié)構(gòu)簡單、操作條件容易控制，化學(xué)反應(yīng)速度快、氧 化能力強(qiáng)、無二次污染的特點(diǎn)，而且催化劑Ti02化學(xué)穩(wěn)定性高、無毒、成本低。本發(fā)明采用石英菲涅耳柱面鏡，其硬度可達(dá)莫氏七級，能保證它足以承受抗擊水 流的沖擊而不影響內(nèi)置燈管的正常工作。石英菲涅耳柱面鏡對紫外線的吸收率低，具有耐 高溫、膨脹系數(shù)低、耐熱震性、化學(xué)穩(wěn)定性和電絕緣性能良好等性能。本發(fā)明采用的LD/LED紫外線光源，不含有任何有害元素，使用環(huán)保，對環(huán)境無污 染，具有低壓、低功耗、發(fā)光源體積小、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，能保證發(fā)光效率高，能量穩(wěn)定。本發(fā)明 采用的LD/LED光源采用如圖2鋁基板翅片散熱片插裝與菲涅耳柱面鏡整體密封技術(shù)，以及 恒壓驅(qū)動電源與標(biāo)準(zhǔn)電源接口一體封裝技術(shù)，使得散熱效果很好、維修操作簡便、快捷。本發(fā)明的電源采用低電壓直流恒壓電源，具有節(jié)能，使用安全、可靠，系統(tǒng)運(yùn)行成 本低的特點(diǎn)。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)1、采用雙波段LD/LED作為紫外光的光源，使用環(huán)保、低功耗；散熱性能好，光源不 容易出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象，壽命長。2、水源微生物殺滅裝置獨(dú)立，尺寸小巧，長為0. 45米，厚度0. 3米，高0. 9米，不需
要經(jīng)常維護(hù)保養(yǎng)、緊湊簡潔、安裝位置靈活。更適合在狹窄空間、連續(xù)工況運(yùn)行的條件下安裝。3、水源微生物殺滅裝置中易耗損部件可簡單拆卸，易于后期的石英菲涅耳柱面 鏡的清洗、保養(yǎng)檢修和更換。4、本發(fā)明裝置可以安裝備用的獨(dú)立紫外光處理單元，減少系統(tǒng)維修更換的工作量。5、本發(fā)明用途廣泛，可根據(jù)不同的處理量并聯(lián)或串聯(lián)水源微生物殺滅裝置的單兀。


以下將結(jié)合附圖介紹本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例附圖1不同波長紫外光的殺滅效果分析圖附圖2整體封裝的雙波段LD/LED紫外線光源附圖3獨(dú)立的LD/LED光源雙波段UV+高級氧化(AOPs)水源微生物殺滅裝置優(yōu)選實(shí)施例介紹本優(yōu)選實(shí)施例主要針對船舶壓載水進(jìn)行處理。本獨(dú)立裝置由恒壓電源( 、光源控 制箱(6)、總有機(jī)碳(TOC)數(shù)據(jù)檢測控制箱(7)、進(jìn)水法蘭(8)、T0C傳感器安裝(9)、紫外光 殺菌處理裝置(10)、整體封裝的雙波段LD/LED紫外線光源(11)、出水法蘭(1 、！OC傳感 器(1 組成。實(shí)際使用時(shí)可根據(jù)不同的壓載水量并聯(lián)或串聯(lián)合理數(shù)量的LD/LED光源雙波 段UV+高級氧化(AOPs)水源微生物殺滅裝置。本優(yōu)選實(shí)施例中的雙波段LD/LED紫外線光源(11)由鋁基板散熱翅片(1)、雙波段 LD光源O)、合成石英菲涅耳柱面鏡(3)、燈管電源快速連接接頭(4)組成。
在壓載水裝載過程中，海水通過反沖濾器處理，可以除去較大顆粒與生物體，然 后進(jìn)入水處理單元。光源控制箱(6)啟動，控制的紫外光將釋放出中心波長是253. 7nm和 185nm的紫外光。中心波長為253. 7nm的紫外光，可以達(dá)到最強(qiáng)的殺滅效果；中心波長為 185nm的紫外光，誘發(fā)合成石英菲涅耳柱面鏡(3)產(chǎn)生羥基自由基，進(jìn)行高級氧化A0PS，達(dá) 到最強(qiáng)的殺菌效果。殺菌處理效果通過TOC傳感器(9、1；3)將數(shù)據(jù)及時(shí)顯示在總有機(jī)碳 (TOC)數(shù)據(jù)檢測控制箱(7)上，根據(jù)數(shù)據(jù)顯示的數(shù)值，通過調(diào)整進(jìn)水發(fā)蘭(8)和出水發(fā)蘭 (12)，以達(dá)到合理的水流量，通過光源控制箱(6)的監(jiān)控LD/LED紫外光光源的輸出，保證出 水的處理質(zhì)量。本實(shí)施例的紫外光處理裝置(10)采用不銹鋼的材料制成，上共排布39套(3X13) 整體封裝的雙波段LD/LED紫外線光源(11)，其中30套為常用裝置，9套為備用裝置。每個(gè) 雙波段LD/LED紫外線光源(11)狀態(tài)通過紅、黃、綠的指示燈一一對應(yīng)地顯示在光源控制箱 (6)上，紅燈表示需要更換，黃燈表示備用，綠燈表示正在使用。當(dāng)一個(gè)綠燈轉(zhuǎn)為紅燈時(shí)，說 明對應(yīng)的雙波段LD/LED紫外線光源已經(jīng)損壞，系統(tǒng)將自動將一個(gè)黃燈轉(zhuǎn)為綠燈，說明已啟 用一個(gè)備用光源，以保證處理能力。這樣的控制方法，既直觀地顯示了雙波段LD/LED紫外 線光源(11)的工作狀態(tài)，也方便了維修和更換。紫外光產(chǎn)生的熱量可以通過鋁基板翅片(1)進(jìn)行散熱，可以有效地解決局部散熱 問題，保證了雙波段LD/LED紫外線光源(11)的性能和使用壽命。壓載水處理完畢后，反沖濾器會自動反沖清洗處理設(shè)備，任何反沖水都會在壓艙 水裝載地點(diǎn)直接返回海洋，即保證了設(shè)備的下一次使用，又能避免再次污染的產(chǎn)生。在壓載水排放時(shí)，壓載水再次通過水源微生物殺滅裝置，進(jìn)水發(fā)蘭(8)和出水法 蘭(1 正好對調(diào)使用，倉內(nèi)的水再次進(jìn)入紫外光處理裝置，再次進(jìn)行殺菌。經(jīng)本技術(shù)處理 后的海水符合IMO制定的《船舶壓載水及沉淀物管理與控制國際公約》要求，讓沒有任何微 生物的海水排放。
權(quán)利要求
1.一種利用LD/LED光源的雙波段UV+高級氧化(AOPs)水源微生物殺滅裝置，其特 征一是利用具有最強(qiáng)殺菌效能的中心波長為253. 7nm范圍內(nèi)的紫外光，穿透微生物的細(xì)胞 壁，破壞細(xì)胞質(zhì)，使微生物失去活性，達(dá)到本裝置殺滅的目的；二是利用中心波長185nm范 圍內(nèi)的紫外光，觸發(fā)石英菲涅耳柱面鏡中含有的光觸媒物質(zhì)Ti02，光解水產(chǎn)生羥基自由基 0H-，形成以羥基自由基為主要氧化劑的高級氧化(AOPs)過程，羥基自由基OH-能分解水中 的有機(jī)物分子，將水中有機(jī)物分子氧化為二氧化碳和水，達(dá)到去除微生物的目的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水源微生物殺滅裝置，其特征是利用LD/LED光源作為新的紫 外線光源，輸出光譜主要為中心波長為253. 7nm和中心波長185nm范圍的雙波段紫外光。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水源微生物殺滅裝置，其特征是利用中心波長為253.7nm范 圍內(nèi)的紫外線，穿透微生物的細(xì)胞壁，破壞細(xì)胞質(zhì)，使微生物失去活性，達(dá)到本裝置殺滅的 目的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水源微生物殺滅裝置，其特征是利用中心波長為185nm范 圍內(nèi)的紫外線，觸發(fā)石英菲涅耳柱面鏡中含有的光觸媒物質(zhì)Ti02，光解水產(chǎn)生羥基自由基 0H-，羥基自由基OH-可以分解水中的有機(jī)物分子，將水中有機(jī)物分子氧化為二氧化碳和 水，達(dá)到去除微生物的目的。
全文摘要
一種利用LD/LED光源的雙波段UV+高級氧化(AOPs)水源微生物殺滅裝置，其特征一是利用具有最強(qiáng)殺菌效能的中心波長為253.7nm范圍內(nèi)的紫外光，穿透微生物的細(xì)胞壁，破壞細(xì)胞質(zhì)，使微生物失去活性，達(dá)到本裝置殺滅的目的；二是利用中心波長185nm范圍內(nèi)的紫外光，觸發(fā)石英菲涅耳柱面鏡中含有的光觸媒物質(zhì)TiO2，光解水產(chǎn)生羥基自由基OH-，形成以羥基自由基為主要氧化劑的高級氧化(AOPs)過程，羥基自由基OH-能分解水中的有機(jī)物分子，將水中有機(jī)物分子氧化為二氧化碳和水，達(dá)到去除微生物的目的。
文檔編號C02F1/32GK102092812SQ200910231648
公開日2011年6月15日 申請日期2009年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月9日
發(fā)明者朱清, 陳寧 申請人:朱清, 陳寧