基本信息
- 项目名称：
- 低能耗紫外光消毒系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 紫外线具有一定的杀菌能力，但其辐照强度较弱，通过分离聚集紫外线，有效利用紫外线杀菌。利用太阳光中的紫外线进行反射、收集、按焦距分离、通过光纤传导到消毒对象；通过对太阳紫外消毒技术的反射聚焦，光纤传导、定向消毒工艺和消毒机理进行研究，实现“低能耗消毒”
- 详细介绍：
- 太阳能的聚焦形式很多，目前技术比较成熟的主要有槽式聚焦系统、塔式系 统和碟式系统。太阳能的聚焦形式主要采用碟式系统。在20世纪70年代末到80年代初由瑞典、美国等发起研究，此后中国、德国、韩国等国家的科研部门相继展开碟式聚光太阳能热发电技术的研制开发，并己完成样机测试。 聚光方式分为菲涅尔透镜聚光和凸透镜聚光。菲涅尔透镜的锯齿波形条纹左右对称，当太阳光照射在透镜上时，可以使太阳光聚集在焦点上。如图1所示： 图1菲涅尔透镜聚光聚光示意图 (修改自文献) 凸透镜的折射作用可以使不同波长的太阳光在光轴上形成不同的焦点，而波长较短的紫外线靠近透镜。只要光纤的入射端精确的定位到紫外线焦点上，就可以对紫外线进行传输，如图2所示： 图2凸透镜太阳聚光示意图 紫外光纤传输系统 光纤的全称为光导纤维，它作为光波波段传输的一种介质波导。光纤照明早在20世纪30年代就已经被人们所接受，最早是由美国的威廉惠勒在1880年申请的专利中提出。 光纤传输太阳能系统由光纤直接传输太阳能系统和太阳能转换光纤传输系统两部分组成。光能使用器件种类繁多，就目前而言，光纤灯在光纤直接传输太阳能系统中占主导地位。图3所示是利用光纤传播太阳能的示意图。 图3光纤传播太阳光示意图 （图片修改自文献） 紫外光纤是近几年刚发展的特种光纤，由于紫外激光波长短，能量高，热效应小，在医疗，生物工程及机械制造行业有诸多应用。借助紫外光纤可以将光传送到各种工作目标上。现在市场中有各种型号的紫外石英光纤，其中多成分光纤[UVF-40]是在紫外线领域具有良好光透射率的光导纤维。和传统的多成分光纤相比，它在紫外线领域(350nm)具有光传输损耗小，可靠性高的优点。 紫外线消毒机制 紫外消毒器按水流边界的不同分为敞开式系统和封闭式系统。 ⑴敞开式系统 在敞开式紫外消毒器中，待消毒的水在重力作用下流经紫外消毒器，水中的微生物被杀灭。敞开式系统又可分为浸没式和水面式两种。 ⑵封闭式系统 封闭式紫外消毒器为承压型，用金属筒体和带石英套管的紫外线灯把被消毒的水封闭起来。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作品设计、发明目的:紫外线具有一定的杀菌能力，但其辐照强度较弱，通过分离聚集紫外线，有效利用紫外线杀菌 基本思路：利用太阳光中的紫外线进行反射、收集、按焦距分离、通过光纤传导到消毒对象 创新点：通过对太阳紫外消毒技术的反射聚焦，光纤传导、定向消毒工艺和消毒机理进行研究，实现“低能耗消毒” 技术关键:（1）紫外线采光系统 （2）紫外光纤传输系统 （3）定向紫外线消毒
科学性、先进性
- ⑴利用太阳光中的紫外线进行反射、收集、按焦距分离、利用紫外线光纤通过光纤传导到消毒对象，实现利用阳光中的紫外线对消毒对象进行“低能耗消毒”的技术理论体系。 ⑵ 太阳光紫外线“低能耗消毒”消毒技术结合申请者拥有的技术专利（专利名称：一种紫外线消毒装置，专利号：ZL200920011077.3），与现有人造紫外光源—水银光弧有机的机的结合在一起，可首先在给水消毒和污水消毒及二次污染控制方面得到应用，在医疗卫生领域也将拥有广阔的应用前景。 参考文献：
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 低能耗紫外光消毒系统跟普通的紫外光消毒器使用方法是一样的，不同点在于白天不消耗电能，这样我们在白天使用时，就能达到节能环保的目的。本装置最大的特色在于白天自己供能，其核心部件是将太阳光聚集后分离出紫外线，并进行过滤和收集。此装置因本身可以通过太阳光提取紫外线，所以大大的降低了紫外线的制取，降低了电力的消耗。由于本装置的接近“零”能耗，所以在未来具有很广阔的市场和巨大的环保,可持续发展性效益。
同类课题研究水平概述
- 近20年来，紫外线消毒技术有了显著的进步，呈现出逐渐取代化学消毒技术的趋势。目前，在世界各地已有3000多套紫外线消毒系统运行于污水处理厂，取得了理想的处理效果。在北美及欧洲地区，传统的加氯消毒工艺由于自身存在的安全隐患和高昂的运行成本等问题，已逐渐被紫外线消毒技术所取代。 1878年人类发现了太阳光中的紫外线具有消毒作用。1901年和1906年人类先后发明了人造紫外光源—水银光弧和传递紫外光性能较好的石英材质灯管，法国马赛一家自来水厂在1910年首次使用紫外线消毒工艺[1~4]。本课题拟利用太阳光发出的紫外线作为光源，利用集光器和高效率光导系统传输到反应器中，对消毒对象进行紫外线消毒。研究定向消毒技术机理，利用光纤的可定向优势，提高紫外线利用率。将紫外线通过带有特殊内涂层的光纤向消毒对象定向传导，实现“低能耗消毒”。 太阳能的聚焦形式很多，目前技术比较成熟的主要有槽式聚焦系统、塔式系 统和碟式系统。太阳能的聚焦形式主要采用碟式系统。在20世纪70年代末到80年代初由瑞典、美国等发起研究，此后中国、德国、韩国等国家的科研部门相继展开碟式聚光太阳能热发电技术的研制开发，并己完成样机测试。 聚光方式分为菲涅尔透镜聚光和凸透镜聚光。菲涅尔透镜的锯齿波形条纹左右对称，当太阳光照射在透镜上时，可以使太阳光聚集在焦点上。凸透镜的折射作用可以使不同波长的太阳光在光轴上形成不同的焦点，而波长较短的紫外线靠近透镜。只要光纤的入射端精确的定位到紫外线焦点上，就可以对紫外线进行传输。 光纤的全称为光导纤维，它作为光波波段传输的一种介质波导。光纤照明早在20世纪30年代就已经被人们所接受，最早是由美国的威廉惠勒在1880年申请的专利中提出。 光纤传输太阳能系统由光纤直接传输太阳能系统和太阳能转换光纤传输系统两部分组成。
