222nm与254nm双波段协同紫外线水处理装置

本技术涉及水处理消毒装置，特别是一种222nm与254nm双波段协同紫外线水处理装置。

背景技术：

1、在现代水处理工程中，紫外线消毒技术因其杀菌广谱、不产生消毒副产物等优势，已成为饮用水、再生水及工业用水深度处理的核心工艺之一。其中，以波长为254nm的低压汞灯为代表的常规紫外线消毒装置应用最为广泛。其杀菌机制主要是利用254nm光子被微生物体内的脱氧核糖核酸吸收，诱导相邻嘧啶碱基形成环丁烷嘧啶二聚体等光产物，阻碍dna的正常转录与复制，导致微生物丧失繁殖能力而失活。

2、但是，长期工程实践与研究发现，单纯依赖254nm波段进行水体消毒存在两个深层次的技术缺陷。第一个缺陷是细菌所具备的“光复活”与“暗修复”能力。在254nm紫外线辐照灭活细菌后，若后续处理水体或供水管网中存在可见光照射，细菌体内的光复活酶会被激活，利用近紫外至蓝光波段的能量，通过酶促反应将dna上的嘧啶二聚体裂解复原，使受损的遗传物质得以修复，致使已经失活的细菌重新恢复活性与繁殖能力。此外，即使在完全避光的条件下，部分微生物也能通过核苷酸切除修复等暗修复机制对dna损伤进行修补。这一现象往往导致水厂出水虽在消毒单元达标，但在管网末梢却发生微生物二次增殖，出水水质出现显著恶化，生物安全风险不容忽视。第二个缺陷是254nm紫外线的光子能量有限，对水中日益受到关注的有机微污染物的直接光降解能力极弱。许多难生物降解的痕量有机物，如部分药物残留、内分泌干扰物和农药代谢产物等，其化学键的解离能较高，254nm光子难以将其有效裂解，无法同步实现消毒与有机物的深度净化，需要额外增设高级氧化单元，增加了工艺流程的复杂性和运行成本。

3、近年来，峰值波长位于222nm的远紫外线引起了广泛关注。与传统254nm紫外线相比，222nm光子不仅具有更高的单光子能量，还能引发更为多元化的生物损伤机制。除了作用于核酸造成不可逆损伤外，222nm远紫外线还能引起细胞膜的严重脂质过氧化，破坏膜结构的完整性。更为关键的是，其能够直接摧毁细菌体内负责修复dna的光复活酶本身，从根源上阻断光复活途径，使微生物即使在后续受到光照，也无法进行自我修复。同时，凭借其较高的光子能量，222nm远紫外线极易打断碳碳双键、碳卤键等化学键，对多种有机微污染物表现出较强的直接光解和间接氧化降解能力。

4、因此，我团队考虑将222nm远紫外线与254nm常规紫外线进行协同应用，有望在同一反应器内同时实现彻底灭活、抑制光复活及降解有机微污染物的多重目标。但是，在操作中，尽管222nm远紫外线在消毒及降解性能上优势显著，但其在长期工作的水处理工程化应用方面却面临一个严重的物理障碍。

5、比如，水分子及水中天然存在的有机质对222nm波长的远紫外线具有极高的吸收系数，导致其在洁净水中穿透深度不高，远低于254nm紫外线的穿透距离。但是在传统的直管式流通反应器中，水流往往呈现主体流速较快而近壁面流速较慢的分布特征，中心区域的流体在垂直于辐照方向的径向交换微弱，形成明显的轴向直通流。这部分中心高速流体难以受到从管壁处透入的222nm紫外线的充分辐照，从而造成显著的整体杀菌盲区，使得大量微生物和污染物未经有效处理便穿透反应器，严重削弱了消毒及净化的可靠性。

技术实现思路

1、本技术的目的在于：提出了一种222nm与254nm双波段协同紫外线水处理装置，通过将222nm远紫外线与254nm常规紫外线进行协同应用，以同时高效实现灭活、抑制光复活及降解有机微污染物等多重目标。

2、为了实现上述目的，本技术采用了如下技术方案：

3、222nm与254nm双波段协同紫外线水处理装置，包括：净化罐，净化罐的一端设置有进水口、另一端设置有出水口，进水口的一端为连接端，连接端连接净化罐侧壁，并连通净化罐，且连接端的长度方向同时垂直于净化罐的轴向和径向；222nm远紫外线发生管与254nm常规紫外线发生管，222nm远紫外线发生管与254nm常规紫外线发生管，均设置在净化罐内部，且222nm远紫外线发生管与254nm常规紫外线发生管的长度方向沿净化罐轴向设置；除垢盘，除垢盘设置有多个穿孔，除垢盘设置于净化罐的内部，且222nm远紫外线发生管与254nm常规紫外线发生管分别穿插在不同的穿孔中，并使穿孔的内侧与222nm远紫外线发生管的外壁和254nm常规紫外线发生管的外壁相接处；驱动装置，驱动装置设置在净化罐上，以通过驱动装置驱使除垢盘沿净化罐轴向往复移动，以清理222nm远紫外线发生管与254nm常规紫外线发生管外壁的污垢。

4、在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：222nm远紫外线发生管与254nm常规紫外线发生管的数量分别设置有多个。

5、在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：设置进水口的一端为净化罐的顶部，设置出水口的一端为净化罐的底部，222nm远紫外线发生管与254nm常规紫外线发生管的两端分别连接顶部和底部；且多个222nm远紫外线发生管与多个254nm常规紫外线发生管均环绕净化罐的中轴线均布。

6、在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：222nm远紫外线发生管分布设置在靠近净化罐中轴线的一侧，254nm常规紫外线发生管分布设置在靠近净化罐内侧壁的一侧。

7、在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：净化罐以底部位于顶部之下的方式竖立设置，底部设置有用于支撑的安装座，安装座上设置有连接孔。

8、在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：进水口上设置有能够用于添加氧化剂的加药接口。

9、在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：进水口设置有混药盒，混药盒上内部为混合腔；混合腔底侧设置有阻隔板，阻隔板的下侧和宽度方向两侧均连接混合腔内壁，上侧与混合腔内壁之间具有间距；混药盒上与阻隔板厚度方向相对的两侧分别设置有连接口，其中一个连接口连接进水口，另一个连接口上设置有接水管；混药盒上设置有加药管，加药管上端为加药接口，加药管自上向下伸入混合腔，并使加药管的下端延伸至接水管与阻隔板之间。

10、在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：净化罐设置有进水口一端的内部设置有螺旋导流板；螺旋导流板的外周侧与净化罐的内壁连接，并使螺旋导流板的螺旋轴向沿净化罐的轴向延伸，从而通过螺旋导流板在净化罐内部形成与进水口的出水方向相切的导流槽。

11、在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：驱动装置包括能够转动地设置在净化罐上的丝杆，丝杆从净化罐的端部伸入净化罐内部，并沿净化罐的轴向延伸；丝杆上设置有与之螺纹配合的丝母，丝母与除垢盘连接；净化罐的其中一端设施有驱动电机，驱动电机与丝杆传动连接以驱使丝杆转动。

12、在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：净化罐内壁设置有沿轴向延伸的限位凸起，除垢盘外缘设置有与限位凸起滑动配合的限位凹槽。

13、为了解决将222nm远紫外线与254nm常规紫外线进行协同应用的问题，本技术具有以下有益效果：

14、在使用时，本技术的222nm与254nm双波段协同紫外线水处理装置，通过采用222nm远紫外线发生管与254nm常规紫外线发生管在净化罐内沿轴向布置的双波段协同照射结构，利用254nm紫外线破坏微生物dna，同时利用222nm远紫外线造成细胞膜脂质过氧化、直接摧毁负责dna修复的光复活酶，并以高能光子打断有机微污染物的化学键。

15、其中，进水口连接端的长度方向同时垂直于净化罐的轴向和径向，使得水流在进入净化罐时形成围绕轴线的切向旋转涡流，迫使流体在径向上充分混合，避免在净化罐内轴向流通的水流中心高速区形成222nm远紫外线的杀菌直通流盲区。

16、其中，除垢盘上的穿孔分别与每支222nm远紫外线发生管和每只254nm常规紫外线发生管侧面紧密贴合。从而以能够通过驱动装置驱动除垢盘沿净化罐轴向往复移动，以实现对管壁污垢的连续刮除。

17、进而实现了将222nm远紫外线与254nm常规紫外线进行协同应用，以同时高效灭活、抑制光复活及降解有机微污染物等多重目标。

18、除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本技术还有其他的目的、特征和优点。下面将参照图，对本技术作进一步详细的说明。