CN117865276A - 一种催化氧化反应器及成套装备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种催化氧化反应器及成套装备，用于水质净化，催化氧化反应器包括容器、药剂储送组件和紫外灯套管，紫外灯套管设在容器内，容器的内壁和紫外灯套管的外壁之间形成环状间隙空腔；药剂储送组件的出口设于环状间隙空腔中，药剂储送组件用于将储存的氧化剂输送至所述环状间隙空腔中，并在紫外光催化作用下激发活性自由基，所述氧化剂和活性自由基将从所述容器侧壁开设的若干小孔流出至水体内，用于对水体进行净化和消毒。通过将水体和氧化物共同注入紫外灯套管和所述容器之间的环状间隙空腔中，使得活性自由基在此环状间隙空腔内持续高效生成，实现高效净水和强化消毒作用，并能对紫外灯套管及容器起到良好清洁作用。

Description

一种催化氧化反应器及成套装备

技术领域

本发明涉及环境工程水处理领域，尤其涉及一种催化氧化反应器及成套装备。

背景技术

紫外灯是一种环境友好、无二次污染、处理效率高的净水消毒设备，其形式多样、门类繁多，其中最为常见的是水质净化设施中紫外消毒设备普遍采用的紫外灯套管，因易于实施、操作简便、效果显著等优势，具有非常广泛应用。

上述紫外灯套管能够发射波长较短的紫外线(λ＜400nm)，紫外线不仅可迅速使蛋白质变性，从而有效杀灭水体中几乎所有的细菌和病原体，而且在波长较短、剂量较大时，可对水中的有机物产生直接光解作用(反应1-4)。

R+hν(λ＜185nm)→R^* (1)

R^*→·R₁+·CH₂CH₃ (2)

·R₁+hν(λ＜185nm)→·I_i(i＝1，2，…，n) (3)

·I_i+·I_i→P (4)

在常规紫外灯套管消毒净水技术基础上，结合光催化氧化技术，衍生出紫外线协同半导体光催化材料的高效净水技术。该技术能够有效激发水中羟基自由基(·OH)等活性自由基的生成，再通过活性自由基与有机化合物的加合、取代、电子转移、断键等作用，使大分子有机物降解为小分子物质，甚至直接降解成为二氧化碳(CO₂)和水(H₂O)，从而实现净水。上述活性自由基还包括激发态氧原子(O¹D)、超氧自由基(HO₂ ^·-/O₂ ^·-)、单线态氧(¹O₂)等，同样具有强氧化性，可发生与·OH类似的矿化反应实现净水(反应5-8)。

H₂O+hν→·OH+·H (5)

R+·OH→ROH (6)

R+·OH→·R+H₂O (7)

Rⁿ+·OH→R^n-1+OH^- (8)

相关研究表明，多种氧化剂和紫外光催化技术联用可进一步提升水体的消毒和净化效率，取得比使用单一氧化剂或单一使用紫外光催化所不具备的显著效果提升。例如：单纯臭氧与有机物的反应是有选择性的，而且不能将有机物彻底分解为CO₂和H₂O；若采用臭氧和紫外光催化技术联用，则能有效提高净水和消毒效率。臭氧和紫外光催化技术联用净水和除臭的作用原理如反应式9-11所示，其中O₃表示臭氧，UV表示紫外辐射，hv表示光解，O¹D表示激发态氧原子，·OH表示羟基自由基，H₂O₂表示过氧化氢。

O₃+UV(或hν，λ＜310nm)→O₂+O(¹D) (9)

O(¹D)+H₂O→·OH+·OH→H₂O₂(水中) (10)

O(¹D)+H₂O→·OH+·OH(潮湿空气) (11)

又如臭氧和双氧水联用也能产生耦合强化作用，其反应原理如反应式(12)所示。

2O₃+H₂O₂→·OH+·OH+3O₂ (12)

而二氧化氯和双氧水反应可产生具有强氧化性的次氯酸：

2ClO₂+H₂O₂→2HClO₂+O₂ (13)

双氧水和紫外光催化技术联用亦具有耦合强化作用：

H₂O₂+UV(或hν，λ≈200～280nm)→·OH+·OH (14)

又如二氧化氯溶液和紫外联用(R表示有机反应物，R*表示有机反应产物)：

R+ClO₂→R^*+ClO₂ ^- (15)

ClO₂ ^-+hν(λ＜300nm)→2O(¹D)+Cl^- (16)

然而，一方面，水质净化设施中的紫外灯仅发挥了紫外消毒作用，未充分利用紫外灯固有能量实现紫外光催化的净水作用。另一方面，消毒用紫外灯通常在灯管外部封装一层石英管套以起到保护作用，水体直接和上述外管套的外壁接触，而紫外灯长期工作会产生高温，导致上述外管套外壁易高温结垢，清洗十分困难。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服技术中常规紫外灯难以有效激发生成活性自由基、净水效果欠佳、外管套易结垢难清洁等缺陷，拟对紫外灯进行适当改造，并提供一种催化氧化反应器及成套装备。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种催化氧化反应器，用于水质净化，所述催化氧化反应器包括容器、药剂储送组件和紫外灯套管，所述紫外灯套管设在所述容器内，所述容器的内壁和所述紫外灯套管之间形成环状间隙空腔；

所述药剂储送组件的出口设于所述环状间隙空腔中，所述药剂储送组件用于将储存的氧化剂输送至所述环状间隙空腔中，所述容器的侧壁包括微孔，所述微孔被设置为使得液体从所述环状间隙空腔的内部向所述容器的外部单向流动；

所述紫外灯套管、容器均同轴设置。

在本方案中，紫外灯套管和氧化剂联合作用，能够有效激发水体中的羟基自由基等活性自由基的生成，再通过活性自由基与水体中的有机化合物的加合、取代、电子转移、断键等作用，使大分子有机物降解为小分子物质，甚至直接降解成为二氧化碳和水，从而实现净水，特别是对持久性有机污染物、抗生素、内分泌干扰物等新污染物具有良好的处理效果。通过将紫外灯套管设在容器内，两者之间形成环状间隙空腔，使得产生的活性自由基被浓缩于此环状间隙空腔内，继而增加了高浓度的活性自由基与水体中的有机化合物等污染物接触的机会，避免活性自由基过快流失或被稀释，提高了氧化处理效率和消毒有效性。通过将至少一种氧化剂注入紫外灯套管和所述容器之间的环状间隙空腔，将紫外灯套管和水体隔绝开来，避免紫外灯套管与处理水体的直接接触，使得所述容器外壁不易升温，从根本上避免水体中的污染物在紫外灯套管上发生高温结垢，且注入的氧化剂和激发的高浓度活性自由基对紫外灯套管及所述容器侧壁均具有良好清洁作用。

此外，通过将紫外灯套管、容器同轴设置，使得紫外灯套管与容器的内壁之间的环状间隙空腔的容积一致，形成具有持续激发生成活性自由基的狭小空间，并有利于氧化剂在环状间隙空腔中均匀输出，使得水体中的氧化剂浓度和活性自由基的浓度更均匀。

较佳地，所述药剂输送组件包括多个药剂分配器，多个所述药剂分配器沿水体的流动方向在所述容器上间隔设置，所述药剂分配器的出口设于所述环状间隙空腔中。

在本方案中，在容器轴向间隔设置多个药剂分配器，持续向所述环状间隙空间输出氧化剂，提高了氧化剂的输入稳定性和分配均匀性，使得容器内流动方向上各位置处的活性自由基能够维持较高的浓度，有利于实现活性自由基的高效持续生成，提升对水体的净化效果。

较佳地，所述药剂分配器包括环状主体，所述环状主体设在所述环状间隙空腔中，所述环状主体上设置有氧化剂的出流口，多个所述出流口沿所述环状主体的周向间隔设置。

在本方案中，通过设置环状主体，紫外灯套管与容器之间的环状间隙空腔中均匀输出氧化剂，有利于环状间隙空腔内的氧化剂浓度更加均匀，有利于实现环状间隙空腔内活性自由基的持续高效生成，提升对水体的净化效果。

较佳地，所述容器为透明管体，所述透明管体的侧壁上设置有若干个微孔，所述透明管体的内壁面和/或外壁面上涂有紫外光催化剂。

在本方案中，将容器设置为透明管体，使得紫外线能够折射到或透射出透明管体之外，在透明管体的侧壁设置多个微孔，使得环状间隙空腔内产生的高浓度活性自由基从微孔流出至所述透明管外的水体中，从而对透明管体外的水体产生净化效果。通过在透明管体的内壁和/或外侧壁涂覆紫外光催化剂，促进紫外线辐照下的紫外催化作用，提高产生活性自由基的效率，有利于提催化氧化反应器对水体的净化效果。

较佳地，所述紫外灯套管用于水质净化设施的消毒环节，其外部嵌套一层石英外管套。

在本方案中，通过对水质净化设施消毒用紫外灯及其石英外管套进行改造，即能实现活性自由基的持续大量生成和扩散，从而显著提升水体净化和消毒性能，且更加便于清洁紫外灯套管。

较佳地，所述药剂储送组件还包括增压装置，所述增压装置与所述药剂储送组件连通，用于将氧化剂加压输出，和/或，所述药剂储送组件还包括控流装置，所述控流装置用于调节所述氧化剂的输出流速。

在本方案中，通过设置增压装置、控流装置来调节氧化剂的输出流速，有利于增加水体中的氧化剂浓度和活性自由基的浓度，提升成套装备对水体的净化效果。

较佳地，所述催化氧化反应器还包括监测探头；所述监测探头用于检测水体的污染物浓度和/或紫外辐照强度，并反馈水体的污染物浓度和/或紫外辐照强度。

在本方案中，通过设置监测探头，能够对水体的污染物浓度和/或紫外辐照强度实现实时监控，当水体中的污染物浓度过高或者紫外辐照强度不足时，能够及时反馈，并且有利于对氧化剂的输出流速和紫外灯套管的辐照强度及时做出调节，有利于资源的优化配置。

较佳地，所述催化氧化反应器还包括电控组件，所述电控组件与所述紫外灯套管电连接，所述电控组件用于根据所述监测探头所反馈的污染物浓度、紫外辐照强度调节所述紫外灯套管的辐照强度。

在本方案中，当水体中的污染物浓度过高或者紫外辐照强度不足时，监测探头向电控组件进行反馈，通过电控组件对氧化剂的输出流速和紫外灯套管的辐照强度及时做出调节，对氧化剂浓度和/或紫外灯套管的辐照强度的调节更加方便且调节的精准度更高，有利于催化氧化反应器的净化效果。

较佳地，所述催化氧化反应器包括多个所述监测探头，多个所述监测探头至少设置于所述容器的内壁和所述容器侧壁外侧的水体中。

在本方案中，通过上述设置，能够对催化氧化反应器的不同位置的污染物浓度和紫外辐照强度进行监测。当监测探头设置于所述容器的内壁时，监测探头能够对容器内部的紫外辐照强度进行监测，帮助判断紫外灯套管的状况，例如是否发生故障、根据电控组件的调整增加或者减少辐照强度等。当监测探头设置于容器侧壁外侧的水体中时，监测探头能够对紫外辐照强度和水体的污染物浓度进行监测，以确保水体净化效果。

一种成套装备，所述成套装备由多个相互平行设置的上述催化氧化反应器协同配合组成，相邻两个所述催化氧化反应器的距离中点的辐照强度能够满足水体的消毒条件。

本发明的积极进步效果在于：

(1)实现活性自由基的高效率持续激发和扩散，并发挥活性自由基净水作用功能，最大限定地发挥紫外灯设备的自身价值，显著提升紫外灯设备净水能效。

(2)通过将水体和氧化物一起注入紫外灯套管和新增的容器之间的环状间隙空腔中，使得活性自由基在此环状间隙空腔内高效持续产生，高浓度活性自由基从所述容器侧壁开设的小孔流出后，将对容器外侧的水体产生高效净化和强化消毒作用，完全可抵消紫外线透射或折射出容器时发生的微弱损耗(活性自由基和多种氧化剂均对水体中的微生物具有进一步杀灭作用)，总体能够显著提升净水和消毒效能。

(3)通过将至少一种氧化剂注入紫外灯套管和所述容器之间的环状间隙空腔，将紫外灯套管和水体隔绝开来，避免紫外灯套管与处理水体的直接接触，使得所述容器外壁不易升温，从根本上避免水体中的污染物在紫外灯套管上发生高温结垢，且注入的氧化剂和激发的高浓度活性自由基对紫外灯套管及所述容器侧壁均具有良好清洁作用。

附图说明

图1为本发明一实施例的催化氧化反应器的立体结构示意图

图2为本发明一实施例的催化氧化反应器的容器的外侧结构示意图

图3为本发明一实施例的催化氧化反应器的容器的内部结构示意图

图4为本发明一实施例的催化氧化反应器的药剂分配器的结构示意图

图5为本发明一实施例的催化氧化反应器的等轴侧剖视图

图6为图5的A处放大立体图

图7为图5的B处放大立体图

图8为本发明提出的催化氧化反应器在紫外灯套管外壁处的辐照强度为25000W/m²条件下紫外灯套管外侧不同间距紫外辐照强度的分布图

图9为本发明提出的通过4组催化氧化反应器协同配合使用的成套装备的侧视图

图10为本发明提出的通过4组催化氧化反应器协同配合使用的成套装备的净水原理示意图

图11为本发明所述的催化氧化反应器在紫外灯套管外壁处的辐照强度为25000W/m²条件下紫外灯套管外侧不同间距紫外辐照强度的分布规律模拟Phthon代码

附图标记说明：

催化氧化反应器1

容器11

连接头101

透明管体102

微孔103

催化剂104

药剂连接管105

紫外灯套管106

环状主体107

出流口108

连接杆109

固定抱箍110

定位曲杆111

控制点112

药剂储送组件2

药剂泵送组件3

调控组件4

操作平台5

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在的实施例范围之中。

本实施例提供一种催化氧化反应器1，外挂于紫外灯套管106，如图1-图3所示，用于水质净化，催化氧化反应器1包括容器11、药剂储送组件2和紫外灯套管106，紫外灯套管106设在容器11内，容器11的内壁和紫外灯套管106之间形成环状间隙空腔；容器11的入口连通外部的水体，药剂储送组件2的出口设于环状间隙空腔中，容器11的侧壁包括微孔103，微孔被设置为使得液体从环状间隙空腔的内部向容器11的外部单向流动；药剂储送组件2用于将储存的氧化剂输送至环状间隙空腔中。

紫外灯套管106和氧化剂联合作用，能够有效激发水体中的羟基自由基等活性自由基的生成，再通过活性自由基与有机化合物的加合、取代、电子转移、断键等作用，使大分子有机物降解为小分子物质，甚至直接降解成为二氧化碳和水，从而实现净水，特别是对持久性有机污染物、抗生素、内分泌干扰物等新污染物具有良好的处理效果。通过将紫外灯套管106设在容器11内，两者之间形成环状间隙空腔，使得产生的活性自由基被浓缩于此环状间隙空腔内，继而使得高浓度活性自由基与容器11外的水体进行反应，避免活性自由基过快被稀释或流失，实现多种污染物的高效去除，提高了氧化处理效率和消毒有效性。

在本实施例中，紫外灯套管106具体是紫外灯套管106，辐照波长范围是100-400nm，紫外灯套管106石英外套管外壁处的额定辐照强度范围是5000-50000W/m²；氧化剂为臭氧、双氧水、二氧化氯中的一种或几种，当采用多种氧化剂时，多种氧化剂能够协调作用，促使催化氧化反应器1产生更高浓度的活性自由基。在其他可替代的实施例中，根据净化效果或结构配合的需要，紫外灯套管106还可以是其他形状的紫外灯，例如紫外灯泡。

作为一种较佳的实施方式，如图3和图5所示，药剂输送组件2包括多个药剂分配器，多个药剂分配器在容器11轴向上间隔设置，药剂分配器的出口设于环状间隙空腔中。

药剂储送组件2持续向容器11中输送氧化剂，在容器轴向间隔设置多个药剂分配器，持续向所述环状间隙空间输出氧化剂，提高了氧化剂的输入稳定性和分配均匀性，使得容器11内流动方向上各位置处的活性自由基能够维持较高的浓度，有利于实现活性自由基持续高效生成，提升对水体的净化效果。

作为一种较佳的实施方式，如图4所示，药剂分配器包括环状主体107，环状主体107设在环状间隙空腔中，环状主体107上设置有出流口108，多个出流口108沿环状主体107的周向间隔设置。

通过设置环状主体107，紫外灯套管106与容器11之间的环状间隙空腔中均匀输出氧化剂，有利于环状间隙空腔内的浓度更加均匀，有利于实现活性自由基的持续高效生成，提升对水体的净化效果。

在本实施例中，容器11为圆柱形的透明管体102，柱体长度为1m，厚度为0.1cm，内壁至紫外灯套管106外壁的间隙有1.0cm。透明管体102的一端设置有连接头101。在水体的流动方向上，设置有三个药剂分配器，每一个药剂分配器上均设置有环状主体107，药剂输入组件通过药剂连接管105连接至环状主体107，环状主体107的内部具有环状通道，通过环状通道与出流口相连通，每个环状主体107上都设置有六个出流口108，六个出流口108沿环状主体107的周向等间隔设置。在其他可替代的实施例中，透明管体102也可以是多变柱体，采用具有耐高温、高透光、高强度特性的材质；药剂分配器和出流口108的数量不作具体限制。

在具体实施时，如图3-图7所示，环状主体107的外侧壁螺纹连接有出流口108，出流口108的顶端与透明管体102的内壁紧密贴合，以起到固定环状主体107的作用；位于同一轴线上的出流口108之间连接有连接杆109，位于透明管体102的轴向上的最前端和最末端的出流口108上固定连接有定位曲杆111，定位曲杆111的内壁平贴在紫外灯套管106的外侧壁靠前端的位置，外侧壁靠前端的位置安装有固定抱箍110；环状主体107、出流口108、连接杆109、定位曲杆111、固定抱箍110的材质均为SS316L。

作为一种较佳的实施方式，如图2所示，容器11为透明管体102，透明管体102的侧壁上设置有若干个微孔103，透明管体102的内壁面或外壁面上涂有紫外光催化剂104。

将容器11设置为透明管体102，使得紫外线能够折射或透射到透明管体102之外，对透明管体102外的水体产生净化效果，在透明管体102形成持续氧化处理的反应扩展区，提高了整体净化和消毒效果。通过在透明管体102的侧壁设置多个微孔103，使得环状间隙空腔内产生的高浓度活性自由基从微孔103缓慢流出，从而对透明管体外的水体产生净化效果。通过在透明管体102的内壁或外侧壁涂有紫外光催化剂104，能够在紫外线的辐照下产生紫外催化作用，提高产生活性自由基的效率，有利于催化氧化反应器1对水体的净化效果。

优选地，透明管体102采用具有耐高温、高透光、高强度特性的材质，微孔103在透明管体102轴向延伸的侧壁上形成均匀的网状分布，孔径为0.5cm，相邻两个微孔103之间的间距为2cm；催化剂104采用黑钛、二氧化钛、氧化锌、氧化锡或二氧化锆中的一种或几种。

作为一种较佳的实施方式，如图1和图3所示，紫外灯套管106用于水质净化设施的消毒环节，其外部嵌套一层石英外管套。

通过对水质净化设施消毒用紫外灯及其石英外管套进行改造，即能实现活性自由基的持续大量生成和扩散，从而显著提升水体净化和消毒性能，且更加便于清洁紫外灯套管106。

作为一种较佳的实施方式，药剂储送组件2还包括增压装置，增压装置与药剂储送组件2连通，用于将氧化剂加压输出；和/或，所述药剂储送组件还包括控流装置，所述控流装置用于调节所述氧化剂的输出流速。

在本方案中，通过设置增压装置、控流装置来调节氧化剂的输出流速，有利于增加水体中的氧化剂浓度和活性自由基的浓度，有利于成套装备对水体的净化效果。

在本实施例中，如图1所示，增压装置为加压泵。药剂储送组件2包括药剂泵送组件3，药剂泵送组件3包括加压泵和贮药池，加压泵设置在贮药池内并将贮药池中的氧化剂加压泵出至催化氧化反应器1的环状间隙空腔内。药剂泵送组件3放置在水质净化构筑物以外的操作平台5上。

作为一种较佳的实施方式，催化氧化反应器1还包括监测探头；监测探头用于检测水体的污染物浓度和/或紫外辐照强度，并反馈水体的污染物浓度和/或紫外辐照强度。

通过设置监测探头，能够对催化氧化反应器1的不同位置的污染物浓度和紫外辐照强度进行监测。当监测探头设置于容器11的内壁时，监测探头能够对容器11内部的紫外辐照强度进行监测，帮助判断紫外灯套管的状况，例如是否发生故障、根据电控组件的调整增加或者减少辐照强度等。当监测探头设置于容器11侧壁外侧的水体中时，监测探头能够对紫外辐照强度和水体的污染物浓度进行监测，以确保水体净化效果。

作为一种较佳的实施方式，催化氧化反应器1还包括电控组件，电控组件与紫外灯套管106电连接，电控组件用于根据监测探头所反馈的污染物浓度、紫外辐照强度调节紫外灯套管106的辐照强度。

当水体中的污染物浓度过高或者紫外辐照强度不足时，监测探头向电控组件进行反馈，通过电控组件对氧化剂的输出流速和紫外灯套管106的辐照强度及时做出调节，对氧化剂浓度或紫外灯套管106的辐照强度的调节更加方便且调节的精准度更高，有利于催化氧化反应器1的净化效果。

作为一种较佳的实施方式，催化氧化反应器1包括多个监测探头，多个监测探头至少设置于容器11的内壁和容器11的出口。

通过上述设置，能够对催化氧化反应器1的不同位置的污染物浓度和/或紫外辐照强度进行监测。当监测探头设置于所述容器11的内壁时，监测探头能够对容器11内部的紫外辐照强度监测，帮助判断紫外灯套管106的状况，例如是否发生故障、根据电控组件的调整增加或者减少辐照强度等。当监测探头设置于容器11外侧时，监测探头能够对流出容器11的紫外辐照强度和水体的污染物浓度进行监测，以确保流出容器11的水体的净化效果。

在本实施例中，如图1所示，监测探头和电控组件都属于调控组件4。调控组件4还包括防腐电线和报警器；紫外灯套管106、若干监测探头、报警器均通过防腐电线与电控组件电连接；若干监测探头设置在待处理的水体中，且至少有1个设置于多孔透明管内壁内侧、至少有1个设置于透明管体102外壁外侧，能够实时监测水体的污染物浓度及紫外辐照强度。当水体中的污染物浓度过高或者紫外辐照强度不足时，监测探头向电控组件进行反馈，电控组件通过报警器及时发出报警信号，便于工作人员及时对紫外灯套管106的辐照强度和加压泵对氧化剂加压泵出的强度进行调节，以确保对水体的净化效果。其中，调控组件4的电控组件设置在水质净化构筑物以外的操作平台5上，药剂泵送组件3和调控组件4可连接单个或多个紫外灯套管106和药剂储送组件2，其中药剂泵送组件3包括加压泵和贮药池(图中未示出)。

本实施例还提供一种由多个所述催化氧化反应器构成的成套装备。如图9和图10所示，本实施例中，所述成套装备包括四个相互平行设置的上述催化氧化反应器1，相邻两个催化氧化反应器1的距离中点的辐照强度能够满足水体的基本消毒条件。

成套装备的相邻两个斜对角催化氧化反应器1的中点称为控制点112，本实施例中的控制点112距离旁边催化氧化反应器1中紫外灯套管106的间距为128cm；通过监测控制点112的紫外光辐照强度，并调节相应紫外灯的功率，以保证控制点112的紫外光辐射强度能够满足水体的消毒条件。

通过监测所述催化氧化反应器1容器11内壁处的紫外光辐照强度，并调节相应紫外灯的功率，以保证容器11内壁处的紫外光辐射强度能够满足氧化剂在紫外光催化作用下大量激发活性自由基的条件。

本实施例中，紫外灯套管106外壁处的出厂额定辐照强度为25000W/m²。线光源紫外灯在水中的辐照强度衰减公式如下，其在水体中的线性衰减系数为1m^-1。

其中：

I′——观测点处的光照度(lx，或W/m2)

E₀/L——灯管单位长度光通量(lm/m，或W/m)

μ——光在水中的线性衰减系数，通常>1(m-1)

r——灯管外壁到观测点的距离(m)

l——微积分变量，从0到L1，或从0到L2(m)

L——灯管总长度(m)

根据以上公式，通过python语言编程拟合所述监测探头监测的紫外辐照强度与紫外灯套管内壁间距的关系曲线如图8所示(python编码如图11所示)。

如图8所示，在紫外灯套管106外壁处(壁厚0.1cm)监测到的辐照强度为25000W/m²，该辐照强度较高，可对水体产生直接光解作用产生大量活性自由基；在所述容器11内壁处(容器11内壁与紫外灯套管106外壁的间隙有1.0cm)监测到的辐照强度为2617W/m²，该辐照强度能够使得氧化剂在紫外光催化作用下产生大量活性自由基；在所述容器11以外的控制点112(距离紫外灯套管内壁128.0cm)监测到的辐照强度为569W/m²，该辐照强度能够使得水体中的病毒、细菌等微生物在紫外光辐照作用下灭活。

首先在紫外灯套管106外壁处(壁厚0.1cm)监测到的辐照强度下降为20300W/m²，该辐照强度仍然较高，可对水体产生直接光解作用产生大量活性自由基；在所述容器11内壁处(容器11内壁与紫外灯套管106外壁的间隙有1.0cm)监测到的辐照强度为1917W/m²，该辐照强度不足以使得氧化剂在紫外光催化作用下产生大量活性自由基。

其次，加大氧化剂的注入量，对紫外灯套管106外壁和所述容器11侧壁进行清洁，清洁后监测到容器11内壁处的辐照强度达2059W/m²，仍然不足以使得氧化剂在紫外光催化作用下产生大量活性自由基。

接下来调大紫外灯的功率，使得容器11内壁处的监测辐照强度达2500W/m²，该辐照强度刚好能够使得氧化剂在紫外光催化作用下产生大量活性自由基。在所述容器11以外的控制点112(距离紫外灯套管内壁128.0cm)监测到的辐照强度为406W/m²，该辐照强度不足以使得水体中的病毒、细菌等微生物在紫外光辐照作用下灭活。

最后调大紫外灯的功率，使得所述容器11以外的控制点112(距离紫外灯套管内壁128.0cm)监测到的辐照强度为500W/m²，该辐照强度刚好能够使得水体中的病毒、细菌等微生物在紫外光辐照作用下灭活。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种催化氧化反应器，用于水质净化，其特征在于，所述催化氧化反应器包括容器、药剂储送组件和紫外灯套管，所述紫外灯套管设在所述容器内，所述容器的内壁和所述紫外灯套管外壁之间形成环状间隙空腔；

所述药剂储送组件的主体储存至少一种氧化剂，其出口设于所述环状间隙空腔中，所述药剂储送组件用于将储存的氧化剂输送至所述环状间隙空腔中，所述容器的侧壁包括微孔，所述微孔被设置为使得液体从所述环状间隙空腔的内部向所述容器的外部单向流动；

所述紫外灯套管、所述容器均同轴设置。

2.如权利要求1所述的催化氧化反应器，其特征在于，所述药剂储送组件包括多个药剂分配器，多个所述药剂分配器沿容器轴向在所述容器上间隔设置，所述药剂分配器的出口设于所述环状间隙空腔中。

3.如权利要求2所述的催化氧化反应器，其特征在于，所述药剂分配器包括环状主体，所述环状主体设在所述环状间隙空腔中，所述环状主体上设置有出流口，多个所述出流口沿所述环状主体的周向间隔设置。

4.如权利要求1所述的催化氧化反应器，其特征在于，所述容器为透明管体，所述透明管体的侧壁上设置有若干个所述微孔，所述透明管体的内壁面和/或外壁面上涂有紫外光催化剂。

5.如权利要求1所述的催化氧化反应器，其特征在于，所述紫外灯套管用于水质净化设施的消毒环节，其外部嵌套一层石英外管套。

6.如权利要求1所述的催化氧化反应器，其特征在于，所述药剂储送组件还包括增压装置，所述增压装置与所述药剂储送组件连通，用于将氧化剂加压输出，和/或，所述药剂储送组件还包括控流装置，所述控流装置用于调节所述氧化剂的输出流速。

7.如权利要求1所述的催化氧化反应器，其特征在于，所述催化氧化反应器还包括监测探头；所述监测探头用于检测水体的污染物浓度和/或紫外辐照强度，并反馈水体的污染物浓度和/或紫外辐照强度。

8.如权利要求7所述的催化氧化反应器，其特征在于，所述催化氧化反应器还包括电控组件，所述电控组件与所述紫外灯套管电连接，所述电控组件用于根据所述监测探头所反馈的污染物浓度、紫外辐照强度调节所述紫外灯套管的辐照强度。

9.如权利要求7所述的催化氧化反应器，其特征在于，所述催化氧化反应器包括多个所述监测探头，用于监测水体的污染物浓度，和/或，监测紫外光辐照强度；多个所述监测探头至少设置于所述容器的内壁和所述容器侧壁外侧的水体中。

10.一种成套装备，其特征在于，所述成套装备由多个如权利要求1-9中任意一项所述的催化氧化反应器协同配合组成，相邻两个所述催化氧化反应器的距离中点的辐照强度能够满足水体的消毒条件。