本發明公開了一種短波長無極紫外光凈化廢水/純水裝置和方法，包括無極紫外燈、石英套管、內筒體、外筒體，石英套管、內筒體、外筒體從內向外依次套裝在無極紫外燈上，在石英套管和內筒體之間形成降解水腔，在內筒體和外筒體之間形成冷卻水腔，無極紫外燈包括內電極和外電極，在內電極和外電極之間形成密閉的氣體填充區，在氣體填充區內填充惰性氣體與鹵素氣體的混合氣體或者惰性氣體與汞蒸汽的混合氣體。本發明的裝置操作簡單、去除率高，循環凈化、紫外燈壽命長、能量利用率高、不僅可以直接光解多種低濃度難降解廢水，而且可以凈化純水，使之滿足特種行業的超純水要求、凈化效果好、應用范圍廣，可以實現產業化的裝置。
權利要求書
1.一種短波長無極紫外光凈化廢水/純水裝置和方法，其特征在于：包括無極紫外燈(1)、石英套管(2)、內筒體(3)、外筒體(4)，所述石英套管(2)、內筒體(3)、外筒體(4)從內向外依次套裝在無極紫外燈(1)上，在所述石英套管(2)和內筒體(3)之間形成降解水腔(19)，在所述內筒體(3)和外筒體(4)之間形成冷卻水腔(20)，所述無極紫外燈(1)包括內電極(5)和外電極(6)，在所述內電極(5)和所述外電極(6)之間形成密閉的氣體填充區(7)，在所述的氣體填充區(7)內填充惰性氣體與鹵素氣體的混合氣體或者惰性氣體與汞蒸汽混合氣體。
2.根據權利要求1所述的短波長無極紫外光凈化廢水/純水裝置和方法，其特征在于：在石英套管(2)內側的兩端均設置有多孔支撐環(9)，兩個所述多孔支撐環(9)分別套在所述無極紫外燈(1)燈體的兩端，在所述多孔支撐環(9)、石英套管(2)和無極紫外燈(1)之間形成密閉的氮氣填充區(8)，在所述氮氣填充區(8)內填充氮氣。
3.根據權利要求1所述的短波長無極紫外光凈化廢水/純水裝置和方法，其特征在于：所述石英套管(2)外壁的兩端均設有內端蓋(11)和壓緊法蘭(12)，所述內端蓋(11)四周與所述內筒體(3)相連接，所述內端蓋(11)與石英套管(2)之間密封連接，其中一個所述內端蓋(11)上設有降解水入口(15)，另一個所述內端蓋(11)上設有降解水出口(16)，所述內端蓋(11)位于兩個所述壓緊法蘭(12)之間，所述內筒體(3)兩端端口處分別設有外端蓋(13)，所述內筒體(3)與外筒體(4)之間的腔體通過外端蓋(13)封閉，形成所述冷卻水腔(20)，在其中一個所述外端蓋(13)上設有連通所述冷卻水腔體的冷卻水入口(17)，在另一個所述外端蓋(13)上設有連通所述腔體的冷卻水出口(18)。
4.根據權利要求3所述的短波長無極紫外光凈化廢水/純水裝置和方法，其特征在于：所述外端蓋(13)為不銹鋼法蘭蓋，在所述外端蓋(13)上設有兩個環形槽，其中一個所述環形槽用于安裝所述外筒體(4)，另一個所述環形槽用于安裝所述內筒體(3)，兩個所述環形槽內均設有O型橡膠圈(14)。
5.根據權利要求3或4所述的短波長無極紫外光凈化廢水/純水裝置和方法，其特征在于：所述內端蓋(11)通過聚四氟乙烯密閉環(10)與所述石英套管(2)密封連接，所述聚四氟乙烯密閉環(10)呈楔形，所述內端蓋(11)上設有與所述聚四氟乙烯密閉環相配合的缺口(21)，所述壓緊法蘭(12)朝向所述內端蓋(11)的一面上設有與所述聚四氟乙烯密閉環相契合的凹槽(22)，所述的壓緊法蘭(12)將所述聚四氟乙烯密閉環(10)壓緊在所述內端蓋(11)的所述缺口(21)內，所述內筒體(3)和所述外筒體(4)均為不銹鋼筒體，所述內端蓋(11)和壓緊法蘭(12)均采用不銹鋼材質制成。
6.根據權利要求1所述的短波長無極紫外光凈化廢水/純水裝置和方法，其特征在于：所述無極紫外燈(1)的燈體為雙層石英管，所述內電極(5)為金屬片電極，所述外電極(6)為金屬網電極。
7.利用權利要求1～5任一項所述裝置的凈化廢水的方法，其特征在于：向所述氣體填充區(7)內填充惰性氣體與鹵素氣體的混合氣體或者惰性氣體與汞蒸汽混合氣體，所述內電極(5)和所述外電極(6)之間設有高壓電源(23)，接通所述高壓電源(23)后，所述氣體填充區(7)的混合氣體被激發產生準分子紫外光，向所述降解水腔(19)內的廢水輻射，同時，在所述冷卻水腔(20)中通入冷卻水。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于：所述高壓電源(23)為中頻脈沖高壓電源，放電電壓在0kV～15kV范圍內可調。
9.根據權利要求7所述的方法，其特征在于：所述降解水腔(19)的入口通過管道一(24)與降解水收集池(27)連接，所述降解水腔(19)的出口通過管道二(25)與降解水收集池(27)連接，所述降解水腔(19)的入口與所述降解水收集池(27)之間設有循環水泵(26)，在所述循環水泵(26)作用下，廢水在所述降解水腔(19)和所述降解水收集池(27)之間循環流動。
10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于：所述降解水收集池(27)中有氧化劑，所述的氧化劑為H2O2或二氧化氯。
說明書
一種短波長無極紫外光凈化廢水/純水裝置和方法
技術領域
本發明涉及廢水凈化領域，具體涉及一種短波長無極紫外光凈化廢水/純水裝置和方法。
背景技術
近年來隨著人們對健康認識程度的提高，飲用水凈化在日常生活中受到越來越高的關注，其次是隨著各行各業的發展，各個行業對純水質量的要求也日益升高。據統計，國內自來水存在很多問題，例如部分地區水源水質差、管網造成的自來水污染、二次供水造成的水質污染等。傳統純水凈化一般采用反滲透裝置，如。一種反滲透凈水器公開了一種反滲透凈水器，包括通過進水水管依次連接的給水管、預處理單元和反滲透單元，該發明提供的反滲透凈水器不排放廢水，既節約水資源，又避免廢水排放管的安裝。一種旋流沖擊轉向高壓反滲透水處理裝置公開了一種旋流沖擊轉向高壓反滲透處理裝置，包括旋流入口、打氣腔、旋流加速腔、旋流出口、立式反滲透膜組件和水平反滲透液膜組件，該發明適用于海水、苦咸水的淡化、廢水處理以及食品醫藥工業、化學工業等領域。然而，傳統的反滲透凈化裝置凈化過程簡單，沒有殺菌效果，導致部分細菌以及微生物存在水中，得到的純水質量不高，且不能用于廢水的治理，應用范圍有限。目前關于廢水凈化的新技術已越來越多，如超聲波、超臨界流體、膜分離、等離子體和紫外光解等。紫外光解法反應條件溫和、應用范圍廣、實用性強，被認為是一項很有發展前景的水處理技術，已受到越來越廣泛地關注。現在國內已有不少院校及科研機構在研究紫外線凈化的方法和應用，如一種紫外線消毒殺菌純水裝置公開了一種紫外線消毒殺菌純水裝置，包括不銹鋼筒體、石英套管和控制箱，主要應用于藥品生產。一種純水機公開了一種純水機，包括預處理過濾器、兩級反滲透器、中間過濾器、紫外線殺菌裝置和精密過濾器，發明的純水機凈化效果好、成本低、易于維護。一種超純水凈化系統公開了純水凈化系統，包括PP濾芯過濾設備、活性炭層、超濾設備、反滲透膜、紫外線殺菌設備和超純水出水設備，該發明制取超純水要經過PP濾芯過濾、活性炭吸附、超濾設備處理和紫外線殺菌等一系列處理，得到純水質量較高且電導率低等。然而目前的紫外線凈化裝置，紫外線波長較為單一，能量低，不能滿足不同的水質凈化要求。目前，光解中一般用汞燈作為紫外輻射光源，輻射波長單一，且汞燈都是有電極的，導致了燈管壽命短、耗電量大、電極材料和發光物質選擇范圍小等一系列問題。普通光源存在的上述局限性極大地阻礙了光化學法在廢水處理中的應用。
發明內容
本發明克服現有技術存在紫外線凈化裝置中紫外線波長較為單一，能量低，不能滿足不同的水質凈化要求的問題，提供一種短波長無極紫外光凈化廢水/純水裝置和方法。
本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種短波長無極紫外光凈化廢水/純水裝置和方法，包括無極紫外燈、石英套管、內筒體、外筒體，所述石英套管、內筒體、外筒體從內向外依次套裝在無極紫外燈上，在所述石英套管和內筒體之間形成降解水腔，在所述內筒體和外筒體之間形成冷卻水腔，所述無極紫外燈包括內電極和外電極，在所述內電極和所述外電極之間形成密閉的氣體填充區，在所述的氣體填充區內填充惰性氣體與鹵素氣體的混合氣體或者惰性氣體與汞蒸汽混合氣體。
為了冷卻燈管，保證燈管長時間持續發光，而且可以避免通入空氣而帶來空氣中氧氣吸收紫外線而降低光效，提高光解效率。在石英套管內側的兩端均設置有多孔支撐環，兩個所述多孔支撐環分別套在所述無極紫外燈燈體的兩端，在所述多孔支撐環、石英套管和無極紫外燈之間形成密閉的氮氣填充區，在所述氮氣填充區內填充氮氣。
為了保證外筒體和內筒體之間的冷卻水腔體中持續通入冷卻水，使降解水腔體中的被凈化液體在基本恒溫的條件下進行光解凈化，所述石英套管外壁的兩端均設有內端蓋和壓緊法蘭，所述內端蓋四周與所述內筒體相連接，所述內端蓋與石英套管之間密封連接，其中一個所述內端蓋上設有降解水入口，另一個所述內端蓋上設有降解水出口，所述內端蓋位于兩個所述壓緊法蘭之間，所述內筒體兩端端口處分別設有外端蓋，所述內筒體與外筒體之間的腔體通過外端蓋封閉，形成所述冷卻水腔，在其中一個所述外端蓋上設有連通所述冷卻水腔體的冷卻水入口，在另一個所述外端蓋上設有連通所述腔體的冷卻水出口。
為了保證裝置密閉性，所述外端蓋為不銹鋼法蘭蓋，在所述外端蓋上設有兩個環形槽，其中一個所述環形槽用于安裝所述外筒體，另一個所述環形槽用于安裝所述內筒體，兩個所述環形槽內均設有O型橡膠圈。
為了裝置密閉性和凈化廢水/純水裝置和方法性能穩定，耐高溫、耐酸堿，不易被細菌粘污，避免凈化帶來二次污染，廢水的密封連接裝置全部采用不銹鋼材質制成。所述內端蓋通過聚四氟乙烯密閉環與所述石英套管密封連接，所述聚四氟乙烯密閉環呈楔形，所述內端蓋上設有與所述聚四氟乙烯密閉環相配合的缺口，所述壓緊法蘭朝向所述內端蓋的一面上設有與所述聚四氟乙烯密閉環相契合的凹槽，所述的壓緊法蘭將所述聚四氟乙烯密閉環壓緊在所述內端蓋的所述缺口內，所述內筒體和所述外筒體均為不銹鋼筒體，所述內端蓋和壓緊法蘭均采用不銹鋼材質制成。
進一步地，所述無極紫外燈為雙層石英管，所述內電極為金屬片電極，所述外電極為金屬網電極。
利用短波長無極紫外光凈化廢水/純水裝置的凈化廢水/純水的方法，向所述氣體填充區內填充惰性氣體與鹵素氣體的混合氣體或者惰性氣體與汞蒸汽混合氣體，所述內電極和所述外電極之間設有高壓電源，接通所述高壓電源后，所述氣體填充區的混合氣體被激發產生準分子紫外光，向所述降解水腔內的廢水輻射，同時，在所述冷卻水腔中通入冷卻水。
進一步地，所述高壓電源為中頻脈沖高壓電源，放電電壓在0kV～15kV范圍內可調。
為了方便廢水在降解水腔和降解水收集池之間循環流動，所述降解水腔的入口通過管道一與降解水收集池連接，所述降解水腔的出口通過管道二與降解水收集池連接，所述降解水腔的入口與所述降解水收集池之間設有循環水泵，在所述循環水泵作用下，廢水在所述降解水腔和所述降解水收集池之間循環流動。
為了提高廢水降解效果，所述降解水收集池中有氧化劑，所述的氧化劑為H2O2或二氧化氯。
本發明的有益效果：(1)本發明的無極紫外燈采用介質阻擋放電激勵發光，采用功率和電流可調的高壓電源激發燈管內的混合氣體(稀有氣體、稀有氣體-鹵素)放電產生無極紫外輻射。進行廢水凈化時，接通高壓電源，調節功率和電流，混合氣體被激發產生準分子紫外光，透過石英套管作用于待處理液體，不僅可以直接光解多種低濃度難降解廢水，而且可以凈化純水，使之滿足特種行業的超純水要求。(2)本發明為了擴大該裝置在水質凈化中的應用范圍，還設計了一套循環凈水裝置(圖2)，根據所需的水質純度要求來調整循環的次數，使之達標排放。(3)本發明為了提高降解效果，在無極紫外燈直接凈化廢水的基礎上，還可通過在降解水收集池中外加氧化劑，例如H2O2、二氧化氯。產生·O和·OH自由基進行間接氧化，提高凈化效率，進一步擴大其應用范圍。(4)本發明的裝置操作簡單、去除率高，循環凈化、紫外燈壽命長、能量利用率高、可用于多種廢水的凈化、凈化效果好、應用范圍廣，并可實現產業化應用的裝置。
