專利名稱：光纖紫外光消毒方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用紫外光消毒的方法，主要是指適用于水消毒處理中采用光纖上分布的光散發(fā)點(diǎn)作為分散紫外光源消毒技術(shù)的一種光纖紫外光消毒方法及其裝置。該方法和裝置也適用于氣體消毒。
背景技術(shù)：
紫外消毒技術(shù)具有不需要投加化學(xué)藥劑、不產(chǎn)生有毒有害副產(chǎn)物、消毒效率高、操作簡單、便于運(yùn)行和管理和實現(xiàn)自動化等優(yōu)點(diǎn)，諸多優(yōu)點(diǎn)是其他水處理消毒技術(shù)無法比擬的。紫外消毒技術(shù)正在逐步取代常規(guī)的液氯消毒技術(shù)。目前常用的紫外消毒采用的是封閉壓力式，它是由外筒、紫外線燈管、石英套管及電氣設(shè)施等組成。紫外消毒效果主要受紫外透光率、濁度等的影響?，F(xiàn)行紫外消毒裝置中存在著下列問題(1)使用壽命短。目前國產(chǎn)紫外燈執(zhí)行直管型石英紫外線低壓汞消毒燈的國家行業(yè)(YY/T0160-94)，有效壽命一般為1000～3000hr，而進(jìn)口低壓燈管的有效運(yùn)行時間為8000～12000hr，中壓燈管為5000～6000hr。因此，研制生產(chǎn)壽命長的紫外燈是目前亟待解決的問題。(2)更換燈管困難。作為燈管的保護(hù)裝置紫外燈外面包裹著石英套管，由于目前紫外燈的壽命不理想，拆換紫外燈管給工作人員帶來很大的麻煩。(3)維修清洗難。當(dāng)污水流經(jīng)UV消毒器時，其中有許多無機(jī)雜質(zhì)會沉淀、粘附在套管外壁上，為了不影響紫外燈的消毒效率，必須進(jìn)行一定周期的清洗工作，這些清洗工作都需要專業(yè)人員才能完成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種光纖紫外光消毒方法及其裝置，就是通過采用石英芯光纖鑲嵌光散發(fā)點(diǎn)的紫外消毒新工藝方法和設(shè)備，有效解決了現(xiàn)有常規(guī)紫外消毒技術(shù)中存在的缺陷。
實現(xiàn)本發(fā)明的方法是這種光纖紫外光消毒方法包括利用紫外光和光纖對水或氣體消毒，其主要方法是將帶有光散發(fā)點(diǎn)的石英芯光纖水平置于水中，讓紫外光經(jīng)過石英芯光纖對水消毒，或?qū)в泄馍l(fā)點(diǎn)的石英芯光纖水平置于氣體中，讓紫外光經(jīng)過石英芯光纖對氣體消毒。
該方法還包括所述紫外光經(jīng)聚焦到石英芯光纖頭聚結(jié)點(diǎn)后再進(jìn)入各石英芯光纖。
所述石英芯光纖均勻分布在一消毒室內(nèi)，石英芯光纖之間留有一定間距，把該消毒室的前端用樹脂做成封裝體，其中封裝體內(nèi)所有的石英芯光纖頭被聚結(jié)在燈室一端中心點(diǎn)上；待處理的水首先對封裝體進(jìn)行冷卻，然后再進(jìn)入消毒室內(nèi)經(jīng)紫外光消毒后排出。
所述光散發(fā)點(diǎn)的分布是按一定比例密度分布在石英芯光纖上，其光散發(fā)點(diǎn)的尺寸由前向后逐漸增大或點(diǎn)的分布密度由前向后逐漸增大；所述光散發(fā)點(diǎn)的制作包括直接剝?nèi)ス馍l(fā)點(diǎn)部分的表面保護(hù)層，或在選定的光散發(fā)點(diǎn)上用激光焊接玻璃珠，或在光散發(fā)點(diǎn)上直接用激光溶化形成球形或不規(guī)則形狀的石英體。
所述石英芯光纖表面鍍有納米TiO2保護(hù)膜。
實現(xiàn)上述方法的裝置是這種裝置包括紫外光發(fā)生器、石英芯光纖、封裝體、消毒室，其特征是所述紫外光發(fā)生器包括紫外燈和燈室，其中紫外燈設(shè)置在燈室內(nèi)，該燈室內(nèi)還設(shè)置有與紫外燈相配合的凸透鏡；在消毒室內(nèi)水平均勻設(shè)置有若干石英芯光纖，該光纖之間設(shè)有一定間距，消毒室的前端設(shè)有樹脂封裝體，該封裝體內(nèi)的石英芯光纖頭聚集在燈室一端中心的聚結(jié)點(diǎn)上，在封裝體的外圍設(shè)置有冷卻水管，該水管的出口連接消毒室內(nèi)腔或外循環(huán)，該消毒室的后端設(shè)有出水口或出氣口。
該技術(shù)方案還包括所述石英芯光纖上分布有光散發(fā)點(diǎn)。
所述石英芯光纖上設(shè)有一層納米TiO2保護(hù)膜。
所述紫外燈置于燈室凹面反射鏡焦點(diǎn)位置，其對面設(shè)有兩個凸透鏡。
本發(fā)明具有的有益效果(1)光纖無需保護(hù)裝置，解決了常規(guī)紫外消毒技術(shù)中存在的更換燈管困難和清洗維修不便的難題。同時由于光纖承壓能力強(qiáng)，不會像燈管那樣由于水流和水壓的變化引起燈管的破碎，而造成二次污染。
(2)提高紫外消毒效率。光纖能承受很大的壓強(qiáng)，具有很好的承壓性能。光纖在水中能以最佳角度布置，使水流產(chǎn)生紊流狀態(tài)，大大提高消毒效果。
(3)節(jié)約能源。光纖系統(tǒng)布置在水中，使用統(tǒng)一配電裝置供電發(fā)光，大大降低了電耗。
(4)使用壽命延長與消毒效率提高的同步效應(yīng)。光纖的表面鍍有具有光催化氧化性能的納米TiO2保護(hù)膜，能夠使沉積在光散發(fā)點(diǎn)上及周圍的污垢快速分解，延長光纖的清洗和更換周期；同時保護(hù)膜能夠降解水中的有機(jī)物，使光散發(fā)點(diǎn)表面自凈與降解水中污染物同步實現(xiàn)。
(5)光纖以一定空間距離及光散發(fā)點(diǎn)按一定比例密度進(jìn)行布置，使紫外光無盲點(diǎn)照射，使水處理消毒更徹底。


圖1是本發(fā)明的裝置示意圖，其中1紫外燈、2凸透鏡、3光纖聚結(jié)點(diǎn)、4封裝體、5冷卻水管、6進(jìn)水口、7石英芯光纖、8光散發(fā)點(diǎn)、9消毒室、11燈室、51入水口、91出水口。
具體實施例方式
本發(fā)明不需石英套管紫外燈保護(hù)裝置，采用石英芯光纖作為紫外光傳播介質(zhì)，在石英芯光纖上按一定密度設(shè)置光散發(fā)點(diǎn)，通過光散發(fā)點(diǎn)散射紫外光；在石英芯光纖外層表面鍍有具有光催化性能的納米TiO2保護(hù)膜，可以使有機(jī)物在光散發(fā)點(diǎn)及其周圍形成的污垢能快速分解，使石英芯光纖在較長時間內(nèi)保持較高透光率；由外部統(tǒng)一紫外光發(fā)生器產(chǎn)生紫外光，可大大減少電功率的輸出。
本裝置可用于對水或氣體消毒，其主要由紫外光發(fā)生器、凸透鏡2、封裝體4、冷卻水管5、石英芯光纖7和消毒室9組成；其中紫外光發(fā)生器由燈室11和紫外燈1組成，消毒室9的前端是封裝體4，其中封裝體4上纏繞有冷卻水管5，消毒室9上有出水口91；紫外光經(jīng)兩次折射聚焦在光纖具結(jié)點(diǎn)3上進(jìn)入石英芯光纖7，石英光纖7上設(shè)有光散發(fā)點(diǎn)8和具有光催化氧化性能的納米TiO2保護(hù)膜。當(dāng)處理污水時，污水經(jīng)冷卻水管5先對封裝體4冷卻，然后再進(jìn)入消毒室9經(jīng)紫外光消毒后從出水口91排出；當(dāng)處理氣體時，冷卻水管5作為外循環(huán)水使用，氣體經(jīng)消毒室9里的紫外光消毒后從口91排出。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述本例采用的具體工藝方法如下紫外發(fā)生器是由紫外燈1及燈室11組成。燈室11內(nèi)壁進(jìn)行拋光處理，呈凹形的球狀體。由外部的紫外光發(fā)生器產(chǎn)生的紫外光經(jīng)凸透鏡2的二次折射進(jìn)入到光纖聚結(jié)點(diǎn)3。封裝體4是固化樹脂，在封裝體4上布置(以螺旋狀纏繞方式)了水冷卻管5，可有效降低紫外光線匯聚于一點(diǎn)3所散發(fā)出來的熱量。冷卻管5中所采用的是待消毒殺菌的污水。污水在進(jìn)水口6垂直進(jìn)入布置有石英芯光纖7的消毒室，經(jīng)處理過的水通過出水口91排出。石英芯光纖7以一定間距密度平行設(shè)置在消毒室9內(nèi)(如光纖可穿過帶有若干孔的支架固定在4內(nèi)，光纖之間的間距可根據(jù)紫外光的強(qiáng)度設(shè)定)，其上按一定的密度設(shè)置不同規(guī)格的光散發(fā)點(diǎn)8，并在光纖表面均勻鍍有具有光催化氧化性能的納米TiO2保護(hù)膜，根據(jù)光的衰減規(guī)律，光散發(fā)點(diǎn)的分布是按一定比例密度分布在石英芯光纖上，其光散發(fā)點(diǎn)的尺寸(直徑或剝?nèi)ケ砥さ氖⑿镜拈L度)由前向后逐漸增大，或光散發(fā)點(diǎn)的分布密度由前向后逐漸增大，該光散發(fā)點(diǎn)的制作方法包括1、直接剝?nèi)ス馍l(fā)點(diǎn)部分的表面保護(hù)層，2、在選定的光散發(fā)點(diǎn)上用激光焊接玻璃珠，3、在光散發(fā)點(diǎn)上直接用激光溶化形成球形或不規(guī)則形狀的石英體。
當(dāng)污水垂直流入并以一定速度流經(jīng)石英芯光纖時，光散發(fā)點(diǎn)釋放紫外光進(jìn)行紫外殺毒，外部的二氧化鈦保護(hù)膜進(jìn)行光催化反應(yīng)，使沉積在光纖和光散發(fā)點(diǎn)上的物質(zhì)分解，保持水中較高的紫外透光率，同時TiO2保護(hù)膜分解水中的有機(jī)物質(zhì)，不僅提高了消毒效率而且提高了出水質(zhì)量。
本發(fā)明在用于對氣體消毒時，其工作原理、方法都基本一樣，只是冷卻水作為外循環(huán)水而不能進(jìn)入消毒室，而在消毒室上則另設(shè)有進(jìn)氣孔。
本發(fā)明所涉及的其它相關(guān)技術(shù)均為已知技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種光纖紫外光消毒方法，包括利用紫外光和光纖對水或氣體消毒，其特征是將帶有光散發(fā)點(diǎn)的石英芯光纖水平置于水中，讓紫外光經(jīng)過石英芯光纖對水消毒。
2.如權(quán)利要求1所述的光纖紫外光消毒方法，其特征是所述紫外光經(jīng)聚焦到石英芯光纖頭聚結(jié)點(diǎn)后再進(jìn)入各石英芯光纖。
3.如權(quán)利要求1所述的光纖紫外光消毒方法，其特征是所述石英芯光纖均勻分布在一消毒室內(nèi)，石英芯光纖之間留有一定間距，把該消毒室的前端用樹脂做成封裝體，其中封裝體內(nèi)所有的石英芯光纖頭被聚結(jié)在燈室一端的中心點(diǎn)上；待處理的水首先對封裝體進(jìn)行冷卻，然后再進(jìn)入消毒室內(nèi)經(jīng)紫外光消毒后排出。
4.如權(quán)利要求1所述的光纖紫外光消毒方法，其特征是所述光散發(fā)點(diǎn)的分布是按一定比例密度分布在石英芯光纖上，其光散發(fā)點(diǎn)的尺寸由前向后逐漸增大或點(diǎn)的分布密度由前向后逐漸增大；所述光散發(fā)點(diǎn)的制作包括直接剝?nèi)ス馍l(fā)點(diǎn)部分的表面保護(hù)層，或在選定的光散發(fā)點(diǎn)上用激光焊接玻璃珠，或在光散發(fā)點(diǎn)上直接用激光溶化形成球形或不規(guī)則形狀的石英體。
5.如權(quán)利要求1所述的光纖紫外光消毒方法，其特征是所述石英芯光纖表面鍍有納米TiO2保護(hù)膜。
6.一種光纖紫外光消毒方法，包括利用紫外光和光纖對水或氣體消毒，其特征是將帶有光散發(fā)點(diǎn)的石英芯光纖水平置于氣體中，讓紫外光經(jīng)過石英芯光纖對氣體消毒。
7.實現(xiàn)權(quán)利要求1或6的光纖紫外光消毒方法的裝置，包括紫外光發(fā)生器、石英芯光纖、封裝體、消毒室，其特征是所述紫外光發(fā)生器包括紫外燈和燈室，其中紫外燈設(shè)置在燈室內(nèi)，該燈室內(nèi)還設(shè)置有與紫外燈相配合的凸透鏡；在消毒室內(nèi)水平均勻設(shè)置有若干石英芯光纖，該光纖之間設(shè)有一定間距，消毒室的前端設(shè)有樹脂封裝體，該封裝體內(nèi)的石英芯光纖頭聚集在燈室一端中心的聚結(jié)點(diǎn)上，在封裝體的外圍設(shè)置有冷卻水管，該水管的出口連接消毒室內(nèi)腔或外循環(huán)，該消毒室的后端設(shè)有出水口或出氣口。
8.如權(quán)利要求7所述的光纖紫外光水處理方法的裝置，其特征是所述石英芯光纖上分布有光散發(fā)點(diǎn)。
9.如權(quán)利要求7所述的光纖紫外光消毒方法的裝置，其特征是所述石英芯光纖上設(shè)有一層納米TiO2保護(hù)膜。
10.如權(quán)利要求7所述的光纖紫外光消毒方法的裝置，其特征是所述紫外燈置于燈室凹面反射鏡焦點(diǎn)位置，其對面設(shè)有兩個凸透鏡。
全文摘要
一種光纖紫外光消毒方法及其裝置，可用于處理水或氣體，其中方法包括將帶有光散發(fā)點(diǎn)的石英芯光纖水平置于水或氣體中，讓紫外光經(jīng)過石英芯光纖對水或氣體消毒。裝置包括紫外光發(fā)生器、光纖、封裝體、消毒室，其中在燈室內(nèi)設(shè)置紫外燈和凸透鏡，在消毒室內(nèi)水平均勻設(shè)置有若干石英芯光纖，該石英芯光纖之間設(shè)有一定間距，其中進(jìn)光端的光纖頭聚集在一聚結(jié)點(diǎn)上，在封裝體的外圍設(shè)置有冷卻水管，在消毒室設(shè)有進(jìn)、出水/氣口。
文檔編號C02F1/32GK1772637SQ200510037559
公開日2006年5月17日 申請日期2005年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月23日
發(fā)明者李朝林 申請人:李朝林