一种基于协同高级氧化的伸顶通气管废气消毒装置及方法

本发明涉及一种基于协同高级氧化的伸顶通气管废气消毒装置及方法，属于建筑排水及环境保护。

背景技术：

1、在建筑排水系统中，排水管内呈三相混合流态，排水状态下管内过大正压或负压变化均可导致排水系统中的气体逸出至室内。有调查表明:目前多数住宅排水系统均存在不同程度返臭气、噪声大、漏水和排水不畅等方面问题。实际上，除了建筑排水系统中水封破坏带来异臭和异味问题外，近年来由于排水管系统中水封破坏等带来室内微生物污染甚至病原菌传播的问题逐渐引起人们关注。例如，2003年中国香港淘大花园小区爆发的大规模严重急性呼吸综合征(sars，“非典”)事件原因分析表明最直接的原因之一是水封干涸，排水管道和通气管道中存在的大量含有病毒、病菌的气溶胶，以及滋生的带病菌的蚊虫等扩散传播所致。因此，迫切需要增强排水系统安全性，以防止臭气和病原菌扩散。

2、在建筑排水系统中增强排水系统安全性、防止臭气和病原菌扩散的措施有两个途径：一是增强水封安全性，二是加强通气，降低管内气压波动。通气与排水都很重要，因为污水或废水在管道系统排风时需要与大气中的空气交换来平衡压力，所以目前的建筑排水管道均设置有通气管伸出屋面，即伸顶通气管，但伸顶通气管排放的废气中潜在的病原菌扩散风险需要引起注意，尤其对于医疗机构中传染科室的污水和废水管的通气管废气需要进行消毒，以防止病原菌的扩散。

3、中国专利申请号为cn201620767418.x的实用新型和申请号为201610574420.x发明专利申请文件公开了一种用于排水伸顶通气管的紫外线消毒装置，其包括在排水伸顶通气管上设置消毒装置，消毒装置的外壳内设有隔板，隔板将消毒装置分割成若干连通的空间，增加被消毒气体的流动距离；中国专利申请号为201721685137.0的实用新型专利公开了另一种管式紫外线消毒装置。上述已有技术均基于紫外线进行伸顶通气管废气消毒，但紫外线消毒一般需要15-30min的较长时间，即使在有限的消毒器容积内通过隔板阻止气流以延长停留时间，但因难以保证足够的停留时间而难以保证彻底消毒，且这些已有技术装置设计中重点考虑了废气排出而未考虑管内负压条件下室外大气向管内补气，导致阻断或影响了补气过程，从而容易影响管内气压稳定。从建筑排水伸顶通气管臭气和病原菌防控角度来说，较为理想的技术方案应满足：(1)在有限接触时间内实现对潜在病原菌的强化安全消毒和风险控制；(2)能够去除废气中由于h2s，ch4等导致的臭味；(3)方法和装置的设计不应存在较大气流阻力，影响废气排出，也不应影响管内负压情况下室外大气向管内补气。现有的消毒装置并不能满足这些要求。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种基于协同高级氧化的伸顶通气管废气消毒装置，该装置可以实现对排水伸顶通气管废气中潜在病原菌进行彻底消毒处理，并能够去除废气中导致臭味的h2s、ch4等，同时不影响伸顶通气管正常的排气和补气过程。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、一种基于协同高级氧化的伸顶通气管废气消毒装置，包括底盘、中心套筒、石英紫外灯套筒、紫外灯架、臭氧型紫外灯、无臭氧紫外灯、外壳体以及设置在外壳体顶部的废气排放管；所述外壳体的底部与底盘连接，所述底盘套接在建筑排水伸顶通气管的外壁上；所述石英紫外灯套筒竖直设于外壳体内部，石英紫外灯套筒的上端出口采用紫外灯架密封，中心套筒同轴设置在石英紫外灯套筒内，所述中心套筒的下端紧密套接在建筑排水伸顶通气管的外壁上，所述中心套筒与石英紫外灯套筒之间形成的环形空间内设有臭氧型紫外灯，臭氧型紫外灯的顶端与紫外灯架连接；所述无臭氧紫外灯设置在石英紫外灯套筒上方，并与紫外灯架的上底面连接；

4、所述废气排放管的顶部出口处设有风帽；所述外壳体四周及顶部内壁贴附有负载纳米tio2的活性炭纤维材料层；

5、所述伸顶通气管废气消毒装置还包括设置在外壳体外部的超声雾化器和消毒剂储罐，所述超声雾化器与底盘连接，超声雾化器的气雾出口朝向外壳体内部，并位于中心套筒与石英紫外灯套筒之间形成的环形空间的正下方。

6、本发明中，外壳体优选不锈钢材质，可通过固定螺丝与底盘固定，外壳体四周及顶部内贴负载纳米tio2活性炭纤维材料；活性炭纤维材料可吸附部分异味物质，负载的tio2可与紫外灯以及石英紫外灯套筒内的臭氧型紫外灯共同形成uv/tio2高级氧化体系，在通过uv和h2o2进行消毒的同时，通过协同形成uv/o3、uv/h2o2、uv/tio2高级氧化体系在有限的空间和停留时间内协同增强消毒效果，消除废气潜在微生物传播风险；此外，通过上述高级氧化体系的强氧化作用将排水管道中h2s等物质氧化，并通过活性炭纤维吸附作用等将部分异味物质吸收并通过后续高级氧化逐步分解去除。

7、进一步，所述伸顶通气管废气消毒装置还包括设置在外壳体内部的整流板和除雾板，用于拦截气雾液滴，避免排入大气。所述整流板为板状结构，位于废气排放管的正下方，所述除雾板为筒形结构，筒壁上设有供气体通过的通道，所述除雾板的顶部出口与废气排放管的入口连接，除雾板的底部与整流板连接。作为优选，所述除雾板的四壁由若干等距设置的且上斜30～45度的环形导流片和用于连接环形导流片的竖筋构成。

8、进一步，所述中心套筒采用不锈钢材质，管径与伸顶通气管的外径同径或大一号。

9、进一步，所述臭氧型紫外灯的数量为两根以上，臭氧型紫外灯均匀分布在中心套筒1与石英紫外灯套筒之间形成的环形空间内。臭氧型紫外灯可同时产生254nm和185nm波长，在利用254nm uvc主波长消毒同时，可通过185nm uvd波段产生的臭氧氧化杀菌和除异味。

10、进一步，所述消毒剂储罐内的消毒剂为3％-8％h2o2或0.1％--0.6％的过氧乙酸，通过超声可产生消毒气雾。超声雾化器具有液位控制自动补水功能，在中心套筒与石英紫外灯套筒之间空间形成消毒液气雾并随气流通过底部连通空间在石英紫外灯套筒与外壳体之间空间形成消毒液气雾产生消毒作用。

11、进一步，所述中心套筒与石英紫外灯套筒之间的环形空间的过流断面面积为建筑排水伸顶通气管横断面积的2～6倍。有利于保证有足够的消毒时间。

12、进一步，所述石英紫外灯套筒与外壳体之间的过流断面面积为建筑排水伸顶通气管横断面积的2～6倍，有利于避免影响建筑排水伸顶通气管气流排放和室外大气向管内补气。

13、一种基于协同高级氧化的伸顶通气管废气消毒方法，采用上述基于协同高级氧化的伸顶通气管废气消毒装置。

14、与已有技术方法相比，本发明具有以下特点和有益效果：

15、(1)该发明涉及的技术方案通过uv和h2o2进行消毒的同时，通过形成多种协同uv/o3、uv/h2o2、uv/tio2高级氧化体系，在有限的空间和停留时间内协同增强消毒效果，消除废气潜在微生物传播风险；此外通过上述高级氧化体系的强氧化作用将排水管道中h2s等物质氧化，并通过活性炭纤维吸附作用等将部分异味物质吸收并通过后续高级氧化逐步分解去除。

16、(2)该发明涉及一种基于协同高级氧化的伸顶通气管废气消毒方法，其装置设计气流阻力小，不影响伸顶通气管的正常功能，既不影响影响正常废气排出，也不应影响管内负压情况下室外大气向管内补气。

17、(3)本发明涉及的方法及相应装置可根据需要组合运行，在低风险场所和时段可不启用消毒剂雾化系统，主要依靠紫外消毒和uv/tio2和uv/o3高级氧化协同消毒以降低成本，也可在高风险场所或时段启用消毒剂雾化系统确保消毒效果和控制微生物风险。