一种多波长协同照射的螺旋导流式光流体反应腔的制作方法

本发明涉及深紫外光电应用、流体机械与水处理交叉领域，尤其涉及一种多波长协同照射的螺旋导流式光流体反应腔。

背景技术：

1、目前，连续流动式深紫外水处理反应腔多采用直通管式或简单圆柱形腔体结构。待处理水体由进水口流入反应腔，流经深紫外光源照射区域后由出水口排出。然而，此类传统结构在实际运行中暴露出诸多技术缺陷。首先，水体在常规管道中极易形成层流，靠近管壁区域的流速远低于中心区域，导致不同径向位置水体的受照时间存在显著差异，中心高速水体往往未获得足够照射剂量便已流出腔体，造成杀菌效率下降和能耗浪费。其次，深紫外光在含有悬浮物的水体中会发生强烈吸收和散射，距离光源较远或被内部结构遮挡的位置易形成固定的光学阴影区，造成局部杀菌盲点，单纯增加光功率则会加剧led光衰和热负荷。再者，单一波长光源难以兼顾对微生物核酸链和蛋白质外壳的同步破坏，面对复杂水质时杀菌效率存在瓶颈。此外，现有反应腔缺乏合理的通道来集成水质传感器件，无法实时感知进水浊度或紫外透射率的变化，易造成过度照射或剂量不足的安全隐患。

2、针对上述问题，已有研究者尝试通过增设挡板或机械搅拌装置改善水体混合效果。然而，挡板结构会产生较大的局部水头损失，增加系统压降；机械搅拌结构则需额外配置驱动电机和动密封装置，存在功耗增加和密封泄漏的风险。也有方案提出在反应腔内设置螺旋导流筋或螺旋导流芯，虽在一定程度上改善了流场均匀性，但仍未能解决多波长光源协同布置、水质传感实时在线监测以及基于传感数据的动态闭环调控等技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种多波长协同照射的螺旋导流式光流体反应腔，旨在解决现有深紫外水处理反应腔因水体层流导致受照剂量不均、光学阴影区造成局部杀菌盲点、单一波长杀菌谱系受限的问题。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明提供一种多波长协同照射的螺旋导流式光流体反应腔，包括：腔体本体，腔体本体内部形成供待处理水体流动的反应通道；进水口和出水口，分别设置于腔体本体上，并与反应通道连通；螺旋导流件，设置于反应通道内，并沿反应通道轴向延伸，螺旋导流件用于扰动反应通道内的水体形成旋流，以破坏水体的层流状态；深紫外光源安装位，设置于腔体本体上，用于安装深紫外光源；传感器接口，设置于腔体本体上，传感器接口用于安装光学传感器，光学传感器为紫外透射率传感器或紫外光强传感器；传感器接口在腔体本体的轴向上设置于螺旋导流件的上游侧或下游侧，以使安装于传感器接口处的光学传感器的检测光路避开螺旋导流件的遮挡。

4、螺旋导流件为沿反应通道轴向延伸的中心螺旋导流芯，中心螺旋导流芯包括中心轴和设置于中心轴外周的螺旋导流叶片。

5、螺旋导流叶片的外缘与腔体本体的内壁之间保留有过水间隙。

6、螺旋导流件为设置于腔体本体内壁的螺旋导流筋。

7、腔体本体内壁的至少部分区域设置有深紫外反射层，深紫外反射层布置于光学传感器的检测光路所对应的腔体内壁区域。

8、传感器接口处设置有密封结构，密封结构用于将光学传感器密封安装于传感器接口处。

9、深紫外光源安装位处设置有透深紫外窗口，透深紫外窗口由高纯石英玻璃构成，透深紫外窗口与腔体本体之间设置有密封固定结构。

10、深紫外光源包括265nm深紫外led和280nm深紫外led，深紫外光源安装位包括用于安装265nm深紫外led的第一安装位和用于安装280nm深紫外led的第二安装位。

11、第一安装位和第二安装位沿腔体本体的轴向交替布置或沿腔体本体的周向交替布置。

12、传感器接口处安装的光学传感器与深紫外光源的驱动模块之间通过信号线缆连接，光学传感器用于向驱动模块反馈检测信号，驱动模块根据检测信号调节深紫外光源的输出功率。

13、与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：

14、1、本申请实施例提供的一种多波长协同照射的螺旋导流式光流体反应腔，通过在反应通道内设置沿轴向延伸的螺旋导流件（中心螺旋导流芯或内壁螺旋导流筋），迫使待处理水体在流经反应腔时形成持续的旋流，破坏传统直通式管道中的层流状态。水体在轴向前进的同时产生周向旋转与径向扰动，使得原本处于管壁边缘与管道中心区域的水体发生高频周期性交换，有效消除了不同径向位置水体受照时间不一致的技术缺陷，实现了紫外剂量的均匀化分布。

15、2、本申请在腔体内壁的至少部分区域设置深紫外反射层，且该反射层布置于光学传感器检测光路所对应的腔体内壁区域，与螺旋导流件形成空间协同。螺旋导流件引发的水体扰动使边缘水体周期性地被卷入光源核心照射区域，配合反射层对散射光的回收与再利用，在反应腔内构筑了无死角的漫反射光场，从根本上削减了因水体浑浊或结构遮挡带来的光学阴影区，显著提升了光能利用率和杀菌均匀性。

16、3、通过在腔体本体上设置用于安装265nm深紫外led的第一安装位和用于安装280nm深紫外led的第二安装位，且两种安装位沿腔体本体的轴向或周向交替布置，实现了不同波长深紫外光源在空间上的交错排布与协同照射。265nm波段主要作用于微生物的核酸链，280nm波段更有效地破坏微生物的蛋白质外壳，在螺旋导流件引发的流场扰动下，水体内的微生物被不断翻滚并依次或同时暴露于两种波长的交叠辐射区中，实现多靶点协同杀灭，显著提升了面对复杂水质时的杀菌效率。本申请在腔体本体上设置有用于安装光学传感器（紫外透射率传感器或紫外光强传感器）的传感器接口，且该传感器接口在轴向上设置于螺旋导流件的上游侧或下游侧，使光学传感器的检测光路完全避开螺旋导流件的遮挡。这一空间错位布局既确保了传感器采样数据的真实性与准确性，又避免了导流结构对检测光路的干涉。同时，传感器与深紫外光源的驱动模块之间通过信号线缆连接，传感器向驱动模块反馈检测信号，驱动模块据此动态调节深紫外光源的输出功率，使设备具备根据水质变化实时调整照射剂量的闭环自适应能力，避免了过度照射造成的电能浪费和照射不足导致的生物安全隐患。

1.一种多波长协同照射的螺旋导流式光流体反应腔，其特征在于，包括：腔体本体（10），所述腔体本体（10）内部形成供待处理水体流动的反应通道（11）；进水口（20）和出水口（30），分别设置于所述腔体本体（10）上，并与所述反应通道（11）连通；螺旋导流件（40），设置于所述反应通道（11）内，并沿所述反应通道（11）轴向延伸，所述螺旋导流件（40）用于扰动所述反应通道（11）内的水体形成旋流，以破坏水体的层流状态；深紫外光源安装位（50），设置于所述腔体本体（10）上，用于安装深紫外光源；传感器接口（60），设置于所述腔体本体（10）上，所述传感器接口（60）用于安装光学传感器，所述光学传感器为紫外透射率传感器或紫外光强传感器；所述传感器接口（60）在所述腔体本体（10）的轴向上设置于所述螺旋导流件（40）的上游侧或下游侧，以使安装于所述传感器接口（60）处的所述光学传感器的检测光路避开所述螺旋导流件（40）的遮挡。

2.根据权利要求1所述的一种多波长协同照射的螺旋导流式光流体反应腔，其特征在于，所述螺旋导流件（40）为沿所述反应通道（11）轴向延伸的中心螺旋导流芯（41），所述中心螺旋导流芯（41）包括中心轴（411）和设置于所述中心轴（411）外周的螺旋导流叶片（412）。

3.根据权利要求2所述的一种多波长协同照射的螺旋导流式光流体反应腔，其特征在于，所述螺旋导流叶片（412）的外缘与所述腔体本体（10）的内壁之间保留有过水间隙（413）。

4.根据权利要求1所述的一种多波长协同照射的螺旋导流式光流体反应腔，其特征在于，所述螺旋导流件（40）为设置于所述腔体本体（10）内壁的螺旋导流筋（42）。

5.根据权利要求1所述的一种多波长协同照射的螺旋导流式光流体反应腔，其特征在于，所述腔体本体（10）内壁的至少部分区域设置有深紫外反射层（70），所述深紫外反射层（70）布置于所述光学传感器的检测光路所对应的腔体内壁区域。

6.根据权利要求1所述的一种多波长协同照射的螺旋导流式光流体反应腔，其特征在于，所述传感器接口（60）处设置有密封结构，所述密封结构用于将所述光学传感器密封安装于所述传感器接口（60）处。

7.根据权利要求1所述的一种多波长协同照射的螺旋导流式光流体反应腔，其特征在于，所述深紫外光源安装位（50）处设置有透深紫外窗口（51），所述透深紫外窗口（51）由高纯石英玻璃构成，所述透深紫外窗口（51）与所述腔体本体（10）之间设置有密封固定结构（52）。

8.根据权利要求1所述的一种多波长协同照射的螺旋导流式光流体反应腔，其特征在于，所述深紫外光源包括265nm深紫外led和280nm深紫外led，所述深紫外光源安装位（50）包括用于安装所述265nm深紫外led的第一安装位和用于安装所述280nm深紫外led的第二安装位。

9.根据权利要求8所述的一种多波长协同照射的螺旋导流式光流体反应腔，其特征在于，所述第一安装位和所述第二安装位沿所述腔体本体（10）的轴向交替布置或沿所述腔体本体（10）的周向交替布置。

10.根据权利要求1所述的一种多波长协同照射的螺旋导流式光流体反应腔，其特征在于，所述传感器接口（60）处安装的所述光学传感器与所述深紫外光源的驱动模块之间通过信号线缆连接，所述光学传感器用于向所述驱动模块反馈检测信号，所述驱动模块根据所述检测信号调节所述深紫外光源的输出功率。