專利名稱：光催化明渠式紫外線消毒設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及水處理消毒設(shè)備，尤其是涉及一種光催化明渠式紫外線消毒設(shè) 備。
背景技術(shù)：
人類賴以生存的水體當(dāng)下正面臨著環(huán)境污染的巨大壓力。水體中除了大量致病微 生物和細(xì)菌外，還有眾多有機或無機污染物，而且各種水體中污染物成分復(fù)雜，濃度亦不相 同，因此給水體消毒或凈化帶來難題。傳統(tǒng)的氯消毒技術(shù)雖然成本低、效果可靠，但因在消毒過程中會產(chǎn)生二氯胺、三氯 胺、三鹵甲烷等諸多副產(chǎn)物，而這些副產(chǎn)物長期作用于人體，會對人體的健康造成一定的危 害，容易致癌，致畸，致突變。因此逐漸淡出人們視野，成為將來要淘汰的技術(shù)。在現(xiàn)有的水處理消毒技術(shù)中，臭氧消毒技術(shù)成熟，殺菌效果好。其原理是臭氧具 備的強氧化性，可以破壞分解細(xì)菌的細(xì)胞壁，氧化分解細(xì)菌內(nèi)部氧化葡萄糖所必須的葡萄 糖氧化酶等，也可以直接與細(xì)菌、病毒發(fā)生作用，破壞細(xì)胞、核糖核酸(RNA)，分解脫氧核糖 核酸(DNA)、RNA、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)類和多糖等大分子聚合物，使細(xì)菌的代謝和繁殖過程遭到破 壞。但是臭氧消毒系統(tǒng)復(fù)雜，投資成本和運行費用高，存在操作難度大，需要大量的日常維 護，對操作人員的技術(shù)要求高等問題，因此難以推廣應(yīng)用。紫外線消毒就是通過紫外線的照射，破壞及改變微生物的DNA (脫氧核糖核酸)結(jié) 構(gòu)，使細(xì)菌當(dāng)即或不能繁殖后代，達(dá)到殺菌的目的。真正具有殺菌作用的是UV-C紫外線， 因為C波段紫外線很易被生物體的DNA吸收，尤以253. 7nm左右的紫外線最佳。紫外線 消毒技術(shù)的應(yīng)用歷史比較悠久，1877 Dowries和Blimt報道太陽光輻射能量的殺菌作用； 1906-1909年，法國的馬賽一家自來水廠最先安裝了一套紫外線消毒系統(tǒng)對飲用水進行消 毒，規(guī)模為200m3/d ； 1916年，美國第一個大規(guī)模的飲用水紫外線消毒系統(tǒng)為Kentucky的 Henderson的12000居民服務(wù)。20世紀(jì)60年代，隨著高效率、長壽命紫外燈管的出現(xiàn)，以及 人們對氯消毒系統(tǒng)安全性問題的廣泛關(guān)注，紫外線在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用得到了非常迅速發(fā) 展。紫外線消毒的缺點主要是能耗大、紫外燈管清洗不徹底，無持久殺菌能力，容易 造成管網(wǎng)的二次污染；濁度及水中懸浮物(SQ對紫外殺菌效果有較大影響；對于某些抗 紫外線的病毒需要較高的滅活劑量；殺滅的細(xì)菌有可能會光修復(fù)。由于細(xì)菌、病菌和病毒長 期暴露在太陽光下面(日光中包括紫外線)，長時間的進化過程，使這些細(xì)菌、病菌和病毒產(chǎn) 生對單一紫外線的抵抗力，這種抵抗力被人們定義為為活化酶?；罨复嬖谟诩?xì)菌和病菌 的細(xì)胞內(nèi)，一旦細(xì)菌和病菌的DNA受到損傷，這種活化酶就會發(fā)揮功效，幫助受損部分迅速 恢復(fù)成原來的狀態(tài)。這樣一個反應(yīng)過程被稱為細(xì)菌和病菌的復(fù)活反應(yīng)，在有光的情況下此 種反應(yīng)能進行的非常迅速。光催化作為水(或污水)處理的新技術(shù)，有以下優(yōu)點一是作為應(yīng)用最廣泛的高活 性光催化劑——二氧化鈦具有穩(wěn)定性好、無毒、廉價等優(yōu)點；二是在紫外光的照射下，二氧
3化鈦具備極強的氧化一還原作用，將光催化劑表面的各種細(xì)菌及污染物摧毀。但常規(guī)化學(xué) 方法制備的二氧化鈦粉末及薄膜一般晶化程度不高，比表面積低，造成性能受到一定的影 響。如何提高光催化反應(yīng)的光量子產(chǎn)率，是光催化大規(guī)模應(yīng)用面臨的主要難題之一。曾經(jīng)有人考慮將紫外線消毒與光催化技術(shù)結(jié)合起來進行水處理，如中國專利公開 的一種水質(zhì)消毒殺菌裝置(申請?zhí)?005100366606)，該裝置采用紫外燈管照射涂有二氧化 鈦涂層的玻璃過水管形式對流過過水管的水進行雙重處理。但從其技術(shù)方案分析，不難發(fā) 現(xiàn)即使不考慮其過水管結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜、難以實現(xiàn)的因素外，采用該技術(shù)方案進行殺菌消 毒效果也必定不理想，尤其是不可能用于大規(guī)模、工廠化的水處理。這是因為由于波長為 253. 7nm強紫外光對于殺菌最為有效，現(xiàn)有用于水處理的中壓高強紫外燈的紫外光波長為 200nm ^Onm，低壓高強紫外燈波長為253. 7nm。而現(xiàn)有二氧化鈦涂層的制備技術(shù)還存在 很大局限，利用常規(guī)化學(xué)方法得到的二氧化鈦薄膜的紫外光激發(fā)有效區(qū)間為300nm-388nm， 并且以350nm-365nm為吸光峰。因此，即使使用殺菌紫外燈照射上述二氧化鈦涂層，也不能 得到有效激發(fā)。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型主要解決現(xiàn)有明渠式紫外線消毒設(shè)備耗能大、殺菌能力有限，現(xiàn)有二 氧化鈦涂層的激發(fā)有效區(qū)間與紫外線燈管輻射區(qū)間不對應(yīng)等技術(shù)問題、同時本實用新型還 解決了紫外燈管清洗不徹底，電子鎮(zhèn)流器散熱耗能大等技術(shù)問題。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是該光催化明渠式紫外線消 毒設(shè)備包括明渠，多組紫外線燈管模塊、電子鎮(zhèn)流器模塊、控制系統(tǒng)，所述紫外線燈管模塊 懸掛在明渠中，在明渠上設(shè)有維護吊車，所述任意兩組紫外線燈管模塊之間設(shè)有一組二氧 化鈦光催化模塊，所述二氧化鈦光催化模塊包括不銹鋼框架，所述不銹鋼框架上的兩側(cè)面 均設(shè)有光催化網(wǎng)，兩層光催化網(wǎng)內(nèi)夾置有光催化球，所述光催化網(wǎng)由不銹鋼網(wǎng)和覆蓋在不 銹鋼網(wǎng)上的超細(xì)二氧化鈦涂層構(gòu)成，光催化球由不銹鋼球和覆蓋在不銹鋼球上的超細(xì)二氧 化鈦涂層構(gòu)成。作為優(yōu)選，所述不銹鋼框架由邊框、掛架焊接成包圍結(jié)構(gòu)，其中掛架設(shè)在邊框頂 部，掛架的兩端部設(shè)有掛耳，在邊框框內(nèi)立面上靠近邊框兩外側(cè)面處各設(shè)有一插槽，所述光 催化網(wǎng)插在插槽內(nèi)，兩層光催化網(wǎng)之間距離為124. 6 125. 4mm。作為優(yōu)選，光催化網(wǎng)的頂部包裹有加強筋，光催化網(wǎng)網(wǎng)孔為正六邊形，呈蜂窩形 狀。作為優(yōu)選，所述光催化球表面開有若干沉水孔。作為優(yōu)選，所述紫外線燈管模塊包括燈管框架、自動清洗裝置，其中燈管框架由掛 架和位于掛架底部兩端的燈管支架構(gòu)成，石英玻璃套笪通過Ω型圈固定在燈管支架上，石 英玻璃套管內(nèi)設(shè)有紫外燈笪。作為優(yōu)選，所述自動清洗裝置包括氣缸、拖動桿、支撐環(huán)，其中氣缸設(shè)在掛架的空 腔內(nèi)，氣缸活塞桿的端部與槽型滑塊連接，槽型滑塊設(shè)置在空腔里的導(dǎo)軌上，槽型滑塊底部 與拖動桿頂端連接，拖動桿內(nèi)設(shè)有從拖動桿底部一直延伸至拖動桿頂端的通氣管道，通氣 管道頂端出口處設(shè)有主氣嘴，主氣嘴與汽缸上的供應(yīng)氣嘴的支氣嘴連接，拖動桿上設(shè)有多 個撥叉，每一撥叉根部的上方設(shè)有與通氣導(dǎo)管連通的分氣嘴；所述支撐環(huán)套設(shè)在石英玻璃套笪上，其外圈設(shè)有撥叉槽，所述撥叉插入對應(yīng)的支撐環(huán)上的撥叉槽內(nèi)，支撐環(huán)內(nèi)圈設(shè)有兩 道環(huán)形槽，一道為清洗圈槽，清洗圈槽中鑲嵌有套住石英玻璃套管上的四氟乙烯清洗圈，另 一道為噴氣槽，噴氣槽與貫穿支撐環(huán)壁的噴氣槽氣嘴連接，噴氣槽氣嘴上套有軟管，軟管的 另一端與離該支撐環(huán)最近的分氣嘴連接。作為優(yōu)選，所述電子鎮(zhèn)流器設(shè)置在橫跨明渠的跨水渠機柜內(nèi)的散熱底板上，散熱 底板底部與多個一字排開的片狀鋁、銅散熱體連接，所述散熱體的橫截面為流線形，其底端 設(shè)置在水渠中。作為優(yōu)選，所述光催化網(wǎng)或光催化球的制作方法包括以下步驟A.控制溶解溫度40°C 50°C，量取5 7份鈦酸四丁酯液體倒入不銹鋼容器內(nèi)， 在恒速劇烈攪拌的情況下，將25 35份無水乙醇滴加到鈦酸四丁酯中，同時加入2 3份 檸檬酸、2 3份乙二醇制成混合溶液；B.快速移取0. 3 0. 7份乙酰丙酮到混合溶液中，在恒速劇烈攪拌的狀態(tài)下，以 0. 5滴/s的速度緩慢加入去離子水1 1. 5份，滴畢后加入0. 002 0. 003份N-?；?ED3A，繼續(xù)攪拌3分鐘，然后用超聲波振蕩封1 3小時，待溶液形成白色透明溶膠，將白色 透明溶膠靜置陳化96小時，于是得到具有很高的分散性及穩(wěn)定性的二氧化鈦溶膠；C.采用浸漬一提膜的方法將不銹鋼網(wǎng)或不銹鋼球放入二氧化鈦溶膠中，溫度控 制在27 30°C，浸漬M小時后取出，提拉速度為2 mm / s，濕膜在50 60 ！烘箱中烘 15分鐘，然后放入溶膠中進行第二次浸漬，5分鐘后取出，送入烘箱中于90°C 100°C烘15 分鐘，然后在馬福爐中以2°C / min的速度升溫至550°C，保溫3小時，于是光催化網(wǎng)或光催 化球表面均勻的覆蓋了一層超細(xì)二氧化鈦涂層。作為優(yōu)選，所述光催化網(wǎng)或光催化球還可以采用以下方法制作，該制作方法包括 以下步驟A.取鈦酸四丁酯液體5 6份與異丙醇20 沈份稀釋成混合溶液，在恒速劇 烈攪拌的情況下，快速移取0.1份濃鹽酸加入到混合溶液中，攪拌2分鐘后，加入去離子 水1 1. 2份繼續(xù)攪拌30min，得到淺黃色透明凝膠；B.往透明凝膠中加入重量比為30%的P25納米級二氧化鈦粉得到二氧化鈦前驅(qū) 體溶液，將不銹鋼網(wǎng)或不銹鋼球放入前驅(qū)體溶液中，浸漬5小時后取出，提拉速度為2 mm / s，濕膜在80 ！烘箱中烘15分鐘，然后放入溶膠中進行第二次浸漬，5分鐘后取出，送入烘 箱中于100°C烘15分鐘，然后在馬福爐中以2°C / min的速度升溫至550°C，保溫3小時后 取出用去離子水清洗，烘干后即得到光催化網(wǎng)或光催化球。作為優(yōu)選，所述維護吊車包括電動起重葫蘆、起重橫梁和行車，其中行車頂部設(shè)有 跨水渠橫梁、起重橫梁吊掛在跨水渠橫梁下方的軌道上，電動起重葫蘆設(shè)置在起重橫梁上， 所述明渠兩側(cè)埋設(shè)有工字鋼軌道梁，行車的車輪擱置在工字鋼軌道梁上。本實用新型將紫外線殺菌技術(shù)、二氧化鈦光催化滅菌技術(shù)等諸多新技術(shù)應(yīng)用在消 毒明渠中，具有節(jié)能效果好、殺菌廣譜、殺菌效率高、工作效率高等特點。在C波段紫外光的 照射下，本實用新型對所有的細(xì)菌和病毒都能高效殺滅，能夠永久滅活抗氯性微生物組織， 例如嗜肺軍團菌、大腸桿菌、假單胞菌、隱孢子蟲、阿米巴蟲等，紫外線通過破壞這些微生物 的DNA和DNA修復(fù)酶來達(dá)到滅活效果。同時本實用新型特制的光催化網(wǎng)或光催化球在C波 段紫外光的照射下，能夠產(chǎn)生強氧化性的自由基，該自由基能夠?qū)⒐獯呋W(wǎng)或光催化球表 面幾乎所有的有機物徹底摧毀，具備降解包括一氯胺、二氯胺、三氯胺在內(nèi)的有機化合物的能力，從而有效杜絕了有毒有機化合物對人體的影響。并且消毒過程中，沒有復(fù)活反應(yīng)，沒 有菌群反彈現(xiàn)象，對水體和周圍環(huán)境不會產(chǎn)生有毒及有害副產(chǎn)物，不產(chǎn)生二次污染，能絕對 保證消毒效果和出水水質(zhì)。 此外，在使用一定時間后，本實用新型特別設(shè)計的自動清洗裝置可以及時對紫外 燈管進行清洗，以保證系統(tǒng)的殺菌能力不受影響。應(yīng)用表明與普通明渠式紫外線消毒設(shè)備 相比，在同實用新型等消毒效果下，本實用新型耗電量僅為普通明渠式紫外線消毒設(shè)備的 60 70%。

[0026]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；[0027]圖2是本實用新型的剖面圖；[0028]圖3是圖1所示二氧化鈦光催化模塊的結(jié)構(gòu)示意圖[0029]圖4是圖3所示二氧化鈦光催化模塊的左視圖；[0030]圖5是圖3所示二氧化鈦光催化模塊的主視圖；[0031]圖6是光催化網(wǎng)的結(jié)構(gòu)示意圖；[0032]圖7是光催化球的結(jié)構(gòu)示意圖；[0033]圖8是圖1所示電子鎮(zhèn)流器模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；[0034]圖9是圖8所示B-B處剖視圖；[0035]圖10是圖1所示紫外線燈管模塊的左視圖；[0036]圖11是圖1所示紫外線燈管模塊的主視圖；[0037]圖12是圖10所示A處結(jié)構(gòu)放大圖；[0038]圖13是圖11所示B處結(jié)構(gòu)放大圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
，對本實用新型的技術(shù)方案作進一步具體的說明。圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型的剖面圖。由圖1結(jié)合圖2 可知，本實用新型首先根據(jù)實際水處理需要設(shè)計明渠渠體1，在明渠1 土建施工時，明渠1兩 側(cè)應(yīng)先預(yù)埋20#工字鋼軌道梁4。水位控制采用過水堰構(gòu)造，包括后過水堰門3、前過水堰 門31、進水孔21、出水孔2等，待消毒水體從進水孔21進入，翻過前過水堰門31后進入明 渠內(nèi)，然后翻過后過水堰門3從出水孔2流出，該過水堰構(gòu)造運行可靠，既可保持高峰流量 時間的最高水位，也可保證在零流量時紫外燈管浸沒在水中。明渠1內(nèi)設(shè)有水位傳感器100，后過水堰門3上設(shè)有水位控制閥門110，控制系統(tǒng) 根據(jù)水位傳感器100的信號對水位控制閥門110進行自動控制，在最低水位和最高水位之 間自動調(diào)節(jié)，以恒定水位，保證燈管全部淹沒在污水中。當(dāng)水流量增大，水壓增大，水位控制 閥門110開啟放水，水壓恢復(fù)正常后水位控制閥門110關(guān)閉。水位傳感器100還可以確保 水渠中的水位在低于設(shè)定最小水位時自動發(fā)出警報，并將相關(guān)燈管熄滅。在明渠1內(nèi)平行懸掛有3個紫外燈管模塊5，任意兩組紫外線燈管模塊5之間設(shè)有 一組二氧化鈦光催化模塊6。明渠1上設(shè)有跨水渠機柜7，電子鎮(zhèn)流器73安裝在跨水渠機 柜7內(nèi)。[0043]明渠1上方還設(shè)有結(jié)構(gòu)緊湊、使用非常方便的維護吊車9，該維護吊車9由跨水渠 橫梁91、電動起重葫蘆93、起重橫梁94和行車95等構(gòu)成。行車95的車輪96擱置在工字 鋼軌道梁4上，起重橫梁94吊掛在跨水渠橫梁91下方的軌道上，電動起重葫蘆93設(shè)置在起 重橫梁94上。通過控制器，操作人員可以方便的控制起重橫梁94行走以及掛鉤92升降。明渠1內(nèi)各模塊安裝、維護均可用吊車9吊離水面，因此維護或檢修時無須中斷整 個系統(tǒng)的運行，即使一個消毒模塊出現(xiàn)故障也不會影響別的消毒模塊的運行，只需將發(fā)生 故障的消毒模塊維修或更換，系統(tǒng)又可正常運轉(zhuǎn)。圖3是圖1所示二氧化鈦光催化模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3所示二氧化鈦光 催化模塊的左視圖；圖5是圖3所示二氧化鈦光催化模塊的主視圖；由圖3結(jié)合圖4、圖5 可知，二氧化鈦光催化模塊6具有一不銹鋼框架61，框架61由邊框611、掛架64焊接成包 圍結(jié)構(gòu)，掛架64設(shè)在邊框611頂部，掛架64的兩端部設(shè)有掛耳62，掛架64的頂部兩頭設(shè)有 供維護吊車9的吊鉤固定的吊耳63。在邊框611框內(nèi)立面上，靠近邊框611外側(cè)面8 mm 12 mm處設(shè)有插槽68，插 槽68深10 15 mm，光催化網(wǎng)65插在插槽68內(nèi)，兩層光催化網(wǎng)65之間距離為124. 6 125. 4mm。光催化網(wǎng)65由不銹鋼網(wǎng)650和覆蓋在不銹鋼網(wǎng)650表面的超細(xì)二氧化鈦涂層651 構(gòu)成(如圖6所示)。光催化網(wǎng)65頂部包裹有20mm加強筋66。光催化網(wǎng)65的網(wǎng)孔67為正 六邊形，呈蜂窩形狀，網(wǎng)孔67尺寸為內(nèi)切圓半徑為0. 4 0. 5cm。兩層光催化網(wǎng)65內(nèi)夾置有光催化球69，光催化球69直徑Φ為90 100 mm,由 不銹鋼球690和覆蓋在不銹鋼球690上的超細(xì)二氧化鈦涂層670構(gòu)成，不銹鋼球690為空 心構(gòu)造，其表面開有若干沉水孔691 (如圖7所示)。超細(xì)二氧化鈦涂層670最好采用以下方法制作，該制作方法為控制溶解溫度 40°C 50°C，量取5 7份鈦酸四丁酯(化學(xué)純)液體倒入不銹鋼容器內(nèi)，在恒速劇烈攪拌的 情況下，將25 35份無水乙醇滴加到鈦酸四丁酯中，同時加入2 3份檸檬酸(分析純)、 2 3份乙二醇(分析純)制成混合溶液；然后快速移取0. 3 0. 7份乙酰丙酮(分析純)到混合溶液中，在恒速劇烈攪拌 的狀態(tài)下，以0. 5滴/s的速度緩慢加入去離子水1份(或1. 2份或1. 5份)，滴畢后加入 0. 002 0. 003份N-?；鵈D3A(分析純)，繼續(xù)攪拌3分鐘，然后用超聲波振蕩封1 3小 時，待溶液形成白色透明溶膠，將白色透明溶膠靜置陳化96小時，陳化期間需不斷的過濾 析出物，于是得到具有很高的分散性及穩(wěn)定性的二氧化鈦溶膠；采用浸漬一提膜的方法將不銹鋼網(wǎng)或不銹鋼球放入二氧化鈦溶膠中，溫度控制在 27 30°C，浸漬M小時后取出，提拉速度為2 mm / s，濕膜在50 60 ！烘箱中烘15分 鐘，然后放入溶膠中進行第二次浸漬，5分鐘后取出，送入烘箱中于70°C 80°C烘15分鐘， 然后在馬福爐中以2°C/ min的速度升溫至550°C，保溫3小時后取出用去離子水清洗，烘 干后即得到光催化網(wǎng)或光催化球。在以上制作方法中，聚乙二醇是一種非離子表面活性劑，二氯氧鈦溶液中加入該 添加劑后，N-?；鵈D3A是一種螯合性表面活性劑，具有較強的螯合能力與分散效果。適量 的N-?；鵈D3A對溶液中的離子具有優(yōu)良的分散作用，適量的N-?；鵈D3A(0. 002 0. 003 份)在反應(yīng)中可以改變偏鈦酸凝膠顆粒的表面特性，增強空間位阻效應(yīng)，與Ti形成螯合物，起到縮聚和控制Ti02結(jié)晶生長的作用，使偏鈦酸凝膠顆粒均勻地分散在反應(yīng)體系中，而乙 二醇、檸檬酸對晶化過程有重要影響，與Ti結(jié)合后進一步阻礙了晶體生長，使Ti02粒徑降 低。當(dāng)二氧化鈦晶粒尺寸減小到一定程度后，光能隙藍(lán)移，對應(yīng)于更高的氧化-還原 電位，因而有更強的氧化-還原能力；另外晶粒尺寸減小后，光生載流子遷移到晶粒表面的 時間大大縮短，有效地減少了光生電子和光生空穴的體相復(fù)合。因此，采用上述方法制作的 超細(xì)二氧化鈦層不僅能顯著地提高其光催化活性，而且還具有成本低，制作方便、安全等優(yōu)
點ο此外，本實用新型中的二氧化鈦涂層也可參考現(xiàn)有公開技術(shù)，如中國專利申請(公 開號1842371)紫外線相應(yīng)型薄膜光催化劑及其應(yīng)用公開的紫外線相應(yīng)型薄膜的制作方法。圖8是圖1所示電子鎮(zhèn)流器模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；由圖8可知，電子鎮(zhèn)流器模塊73 設(shè)置在跨水渠機柜7內(nèi)，跨水渠機柜7為長方體形。機柜7底部設(shè)有散熱底板75，該散熱底 板75為鋁、銅或者裝有煤油的箱體。電子鎮(zhèn)流器模塊73中的每一電子鎮(zhèn)流器731均固定 在散熱底板75上。散熱底板75底部與多個一字排開的片狀鋁、銅散熱體71連接，散熱體71的橫截 面為流線形(如圖9所示)，其底端設(shè)置在明渠1中。鎮(zhèn)流器731主要部件采用控制芯片和大功率三極管及功率因素校正電路，功率因 素不低于0.95。最高環(huán)境溫度50°C;輸入電壓交流220V士 10% 50/60Hz ；輸出功率320W， 50% 100%功率可調(diào)。每個電子鎮(zhèn)流器731能獨立控制1支紫外光燈管593，提供每支紫外光燈管593的 工作狀況，并且把信息輸送到PLC控制中心。電子鎮(zhèn)流器731內(nèi)部控制芯片可根據(jù)外部滅 菌管理系統(tǒng)的控制信號調(diào)整鎮(zhèn)流731器輸出功率(50 100%)，以正比于輸入控制信號的強 度輸出紫外光，使紫外光投放量可以在50%至100%范圍內(nèi)自動作線性無級調(diào)整，實現(xiàn)調(diào)節(jié) 紫外光燈供電量以維持足夠強度之滅菌能力及最合適之用電量。跨水渠機柜7與中央控制柜8之間聯(lián)接有控制電源電纜，通過控制電源電纜將電 力供應(yīng)至每一鎮(zhèn)流器，并且中央控制柜8內(nèi)的PLC控制系統(tǒng)對鎮(zhèn)流器731進行通斷電控制， 控制紫外燈消毒模塊的工作狀態(tài)。PLC控制系統(tǒng)采用西門子、施耐德或歐姆龍產(chǎn)品。含A/D和D/A模塊、總線監(jiān)控板、 PLC控制器，帶液晶顯示的觸模式人機界面，以及消毒系統(tǒng)之接口接點。每個紫外燈回路可 以獨立地進行開斷的控制。以滿足使用及檢修的需要。通過通信電纜以及通信電路板，可 以采集每一盞燈的工作狀態(tài)以及故障狀態(tài)，并且顯示在現(xiàn)場的人機界面液晶屏幕上，也可 以傳送至遠(yuǎn)端的中央控制室。系統(tǒng)通過人機界面、A/D和D/A模塊、總線監(jiān)控板和PLC控制器配合，可以統(tǒng)計系 統(tǒng)的整個工作(消毒)時間、檢測系統(tǒng)電流、電壓、溫度、紫外燈光強，實現(xiàn)所有參數(shù)的監(jiān)測及 控制，包括開、關(guān)機紫外燈管狀態(tài)監(jiān)測，紫外光強監(jiān)測、燈管光強自動控制、燈管運行計時、 水溫監(jiān)測以及紫外C透射率監(jiān)測，以利于操作者監(jiān)控紫外消毒系統(tǒng)的運行。如每支紫外光 燈的工作狀況在人機界面及計算機上都有獨立顯示正常工作狀態(tài)、故障狀態(tài)和報警燈和 蜂鳴報警、并同時顯示該故障紫外光燈所處排架中的位置、運行時間。[0062]PLC控制系統(tǒng)提供網(wǎng)絡(luò)接口 prof ibus — DP。通過prof ibus現(xiàn)場總線進行各種信 號轉(zhuǎn)換、傳輸?shù)街醒肟刂剖?，中控室?nèi)計算機可以在遠(yuǎn)端接受到現(xiàn)場所監(jiān)測到的這些信號、 對現(xiàn)場的設(shè)備工作狀態(tài)進行控制。中央控制柜8內(nèi)還設(shè)有配電部分配電柜進線設(shè)計為三相四線式，50Hz。防護等級 不低于IPM或相同的級別。包含各種配電保護開關(guān)、接觸器、熔斷器、濾波器等?？梢酝ㄟ^ 中央控制柜的人機界面以及PLC的配合對整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)進行手動或者自動的控制。 并且對系統(tǒng)各個用電回路有過流、過載(空壓機)、斷路的保護作用。保險和接地探測線路板 安裝在柜內(nèi)。柜內(nèi)所有空氣開關(guān)與配電器件均用法國施耐得低壓配電元件；接線端子排均 采用德國菲尼克斯單層、雙層或帶熔斷器的彈片式籠式夾持端子，確保連接可靠性。圖10是圖1所示紫外線燈管模塊的左視圖；圖11是圖1所示紫外線燈管模塊的 主視圖。由圖10結(jié)合圖11可知，紫外線燈管模塊5具有一不銹鋼(316L不銹鋼)框架，該 框架由掛架51和位于掛架51底部兩端的燈管支架595構(gòu)成，兩燈管支架595之間距離為 1200 mm。燈管支架595為方管狀，采用30 *40 mm的304不銹鋼方管制造，其頂部有一 Y形 分叉部陽，分叉部陽頂端與掛架51底面焊接。掛架51為中空、半包圍構(gòu)造，其兩端部各設(shè) 有一鉤狀掛耳512?？蚣軆蓚?cè)面各設(shè)置有6支長1200 mm、直徑27 35mm、管壁厚為2mm的石英玻璃 套管510，共12支。石英玻璃套管510均采用國際熔融石英燈管套管標(biāo)準(zhǔn)，以含低OH成分 的耐高溫材料制造，具有高純度、高透射率90%)等優(yōu)點。石英玻璃套管510通過耐紫外線Ω型圈58固定在燈管支架595上，其兩端在紫 外燈掛架51兩邊的鋼結(jié)構(gòu)部分之內(nèi)，且不與燈管支架595上任何鋼體相接觸。石英玻璃套 管510的其中一端為閉口端，每個石英玻璃套管510內(nèi)設(shè)有一個紫外燈管593，電路聯(lián)接部 分在石英玻璃套管510的另一端，并且電路聯(lián)接部分上的電氣附件將此端密封，石英玻璃 套管510及其電氣附件密封性應(yīng)達(dá)到ΙΡ68等級。所有石英玻璃套管510彼此互相平行且為均勻排列，保證在明渠1中的紫外燈管 模塊組5中每一點有均勻的紫外光量，以保持穩(wěn)定的滅菌效果。同時在任何流量時，位置最 高的石英玻璃套管510頂以上的水層厚度需維持在1. 9 2. Mcm之間，水不應(yīng)超出這一厚 度，否則紫外強度太小而不能使所有的病原體滅活。紫外線燈管593采用中壓高強紫外燈，中壓高強燈發(fā)出復(fù)色光，光強高、穿透力 高，波長為230 300nm。當(dāng)然也可以采用低壓高強紫外燈。參見圖10、圖11，自動清洗裝置包括氣缸52、拖動桿56、支撐環(huán)57等。其中氣缸 52設(shè)在掛架51的空腔511內(nèi)，拖動桿56頂端與槽型滑塊53底部連接，槽型滑塊53的一端 與氣缸活塞桿521的端部連接，槽型滑塊53設(shè)置在空腔511里的導(dǎo)軌M上，因此可以在導(dǎo) 軌54上運行。支撐環(huán)57采用316L不銹鋼制成，且套設(shè)在石英玻璃套^510上，支撐環(huán)57外圈 設(shè)有撥叉槽597，拖動桿56采用316L不銹鋼制成，拖動桿56上設(shè)有多個撥叉594，撥叉594 插入對應(yīng)的支撐環(huán)57上的撥叉槽597內(nèi)；拖動桿56內(nèi)設(shè)有從拖動桿56底部一直延伸至拖 動桿56頂端的通氣管道560，在拖動桿56上的每一撥叉594根部的上方均設(shè)有與通氣導(dǎo)管 560連通的分氣嘴59，兩個通氣管道560頂端出口處分別設(shè)有主氣嘴564、561，主氣嘴564、561分別與汽缸52上的供應(yīng)氣嘴522上的支氣嘴562、563連接。由圖12、圖13進一步可知，支撐環(huán)57內(nèi)圈開有兩道環(huán)繞內(nèi)圈的環(huán)形槽，一道為 清洗圈槽571，清洗圈571槽中鑲嵌有四氟乙烯清洗圈596，清洗圈596套住石英玻璃套管 510 ；另一道為噴氣槽598，噴氣槽598與貫穿支撐環(huán)57環(huán)壁的噴氣槽氣嘴592連接，噴氣 槽氣嘴592上套有軟管591，軟管591的另一端與離該支撐環(huán)57最近的分氣嘴59連接。石英玻璃套管510被清洗的長度是整個套管。氣缸52通過拖動桿56帶動支撐環(huán) 57往復(fù)運動，支撐環(huán)57內(nèi)圈的噴氣槽598內(nèi)形成環(huán)形氣流，環(huán)形氣流向外噴射，沖擊力較 大，可以吹除或松動石英玻璃套管510外表面附著的污物，同時套在石英玻璃套管510外的 清洗圈596進一步刷洗石英玻璃套管510外表面殘留或附著牢固的污物，以確保石英玻璃 套管510表面干凈如新，保證紫外燈實現(xiàn)連續(xù)滅菌功能。本自動清洗裝置使用的空壓機為功率不小于1. 2kw，額定壓力為0. SMpa0氣缸52 選用低摩擦，高防腐等級的缸體，氣缸活塞桿521選用不銹鋼材料，氣缸52最低運行壓力為 2. ^gf/cm，系統(tǒng)管路壓力為4kg/cm — 6kg/cm，壓力調(diào)整可通過氣體減壓閥來調(diào)節(jié)。自動清洗裝置可以由PLC自動控制或由操作人員通過人機界面(HMI)調(diào)節(jié)洗擦 頻率和洗擦次數(shù)。一般采用在線清洗，這樣不影響消毒效果同時，UV傳感器的清洗可以與 石英玻璃套管510的清洗同步進行。
權(quán)利要求1.一種光催化明渠式紫外線消毒設(shè)備，包括明渠，多組紫外線燈管模塊、電子鎮(zhèn)流器模 塊、控制系統(tǒng)，所述紫外線燈管模塊懸掛在明渠中，在明渠上設(shè)有維護吊車，其特征是所述 任意兩組紫外線燈管模塊之間設(shè)有一組二氧化鈦光催化模塊，所述二氧化鈦光催化模塊包 括不銹鋼框架，所述框架上的兩側(cè)面均設(shè)有光催化網(wǎng)，兩層光催化網(wǎng)內(nèi)夾置有光催化球，所 述光催化網(wǎng)由不銹鋼網(wǎng)和覆蓋在不銹鋼網(wǎng)上的超細(xì)二氧化鈦涂層構(gòu)成，光催化球由不銹鋼 球和覆蓋在不銹鋼球上的超細(xì)二氧化鈦涂層構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光催化明渠式紫外線消毒設(shè)備，其特征是所述不銹鋼框架由 邊框、掛架焊接成包圍結(jié)構(gòu)，其中掛架設(shè)在邊框頂部，掛架的兩端部設(shè)有掛耳，在邊框框內(nèi) 立面上靠近邊框兩外側(cè)面處各設(shè)有一插槽，所述光催化網(wǎng)插在插槽內(nèi)，兩層光催化網(wǎng)之間 距離為124. 6 125. 4_。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光催化明渠式紫外線消毒設(shè)備，其特征是所述光催化網(wǎng)的頂 部包裹有加強筋，光催化網(wǎng)網(wǎng)孔為正六邊形，呈蜂窩形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光催化明渠式紫外線消毒設(shè)備，其特征是所述光催化球表面 開有若干沉水孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光催化明渠式紫外線消毒設(shè)備，其特征是所述紫外線燈管模 塊包括燈管框架、自動清洗裝置，其中燈管框架由掛架和位于掛架底部兩端的燈管支架構(gòu) 成，石英玻璃套笪通過Ω型圈固定在燈管支架上，石英玻璃套管內(nèi)設(shè)有紫外燈笪。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光催化明渠式紫外線消毒設(shè)備，其特征是所述自動清洗裝置 包括氣缸、拖動桿、支撐環(huán)，其中氣缸設(shè)在掛架的空腔內(nèi)，氣缸活塞桿的端部與槽型滑塊連 接，槽型滑塊設(shè)置在空腔里的導(dǎo)軌上，槽型滑塊底部與拖動桿頂端連接，拖動桿內(nèi)設(shè)有從拖 動桿底部一直延伸至拖動桿頂端的通氣管道，通氣管道頂端出口處設(shè)有主氣嘴，主氣嘴與 汽缸上的供應(yīng)氣嘴的支氣嘴連接，拖動桿上設(shè)有多個撥叉，每一撥叉根部的上方設(shè)有與通 氣導(dǎo)管連通的分氣嘴；所述支撐環(huán)套設(shè)在石英玻璃套笪上，其外圈設(shè)有撥叉槽，所述撥叉插 入對應(yīng)的支撐環(huán)上的撥叉槽內(nèi)，支撐環(huán)內(nèi)圈設(shè)有兩道環(huán)形槽，一道為清洗圈槽，清洗圈槽中 鑲嵌有套住石英玻璃套管上的四氟乙烯清洗圈，另一道為噴氣槽，噴氣槽與貫穿支撐環(huán)壁 的噴氣槽氣嘴連接，噴氣槽氣嘴上套有軟管，軟管的另一端與離該支撐環(huán)最近的分氣嘴連 接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光催化明渠式紫外線消毒設(shè)備，其特征是所述電子鎮(zhèn)流器設(shè) 置在橫跨明渠的跨水渠機柜內(nèi)的散熱底板上，散熱底板底部與多個一字排開的片狀鋁、銅 散熱體連接，所述散熱體的橫截面為流線形，其底端設(shè)置在水渠中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光催化明渠式紫外線消毒設(shè)備，其特征是所述維護吊車包括 電動起重葫蘆、起重橫梁和行車，其中行車頂部設(shè)有跨水渠橫梁、起重橫梁吊掛在跨水渠橫 梁下方的軌道上，電動起重葫蘆設(shè)置在起重橫梁上，所述明渠兩側(cè)埋設(shè)有工字鋼軌道梁，行 車的車輪擱置在工字鋼軌道梁上。
專利摘要一種光催化明渠式紫外線消毒設(shè)備，包括明渠，多組紫外線燈管模塊、電子鎮(zhèn)流器模塊、控制系統(tǒng)，所述紫外線燈管模塊懸掛在明渠中，在明渠上設(shè)有維護吊車，所述任意兩組紫外線燈管模塊之間設(shè)有一組二氧化鈦光催化模塊，所述二氧化鈦光催化模塊包括不銹鋼框架，所述框架上的兩側(cè)面均設(shè)有光催化網(wǎng)，兩層光催化網(wǎng)內(nèi)夾置有光催化球，所述光催化網(wǎng)由不銹鋼網(wǎng)和覆蓋在不銹鋼網(wǎng)上的超細(xì)二氧化鈦涂層構(gòu)成，光催化球由不銹鋼球和覆蓋在不銹鋼球上的超細(xì)二氧化鈦涂層構(gòu)成。本實用新型將紫外線殺菌技術(shù)、二氧化鈦光催化滅菌技術(shù)等諸多新技術(shù)應(yīng)用在消毒明渠中，具有節(jié)能效果好、殺菌廣譜、殺菌效率高、工作效率高等特點。
文檔編號C02F1/72GK201914943SQ20102061808
公開日2011年8月3日 申請日期2010年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月22日
發(fā)明者伍冬瑞, 周偉, 宋宗聞, 張廣景, 張杰波 申請人:漢川市潔波凈化有限公司