本實用新型屬于水處理設備技術領域，尤其涉及一種自清洗高效脈沖強光污水消毒裝置。
背景技術：
紫外線是一種肉眼無法看見的光線，根據波長的不同可細分UVA(315nm—400nm)、UVB(280nm—315nm)、UVC (200nm—280nm)和UVD（200nm以下）。其中UVC最易被DNA(核糖核酸)吸收，當水中的細菌、病毒、藻類生物等受到一定劑量的UVC波段紫外線照射后，其細胞的DNA、RNA結構被破壞，細胞再生無法進行，從而達到消毒和凈化的目的。紫外光消毒技術是在現代防疫學、醫學和光動力學的基礎上，利用特殊設計的高效率、高強度和長壽命的UVC波段紫外光照射流水，將水中各種細菌、寄生蟲、病毒、水藻以及其他病原體直接殺死，達到消毒的目的。紫外線消毒是一種物理方法，不需向水中增加任何物質，沒有副作用，這是它優于氯化消毒的地方，紫外消毒與其它消毒手段聯合使用，可達最佳效果。常見的聯合工藝有紫外加臭氧、紫外加二氧化鈦光觸媒等。
現有的紫外水消毒凈化設備通常采用功率為幾十瓦水平的低壓紫外汞燈作為紫外光源，利用較低汞蒸汽壓（<10-2Pa）被電激發而發出波長為253.7nm和185nm兩條譜線，紫外光的功率強度在數瓦的水平。水流采用循環或一次通過的方式經過燈管，產生紫外消毒的作用。因為單個燈管的紫外線強度弱，因此需要限制流量或增加循環次數或者增加紫外燈數目，達到更快速的殺菌消毒作用。
現有的紫外線殺菌凈化裝置，通常采用低壓汞燈，存在以下一些不足之處：
第一，強度低。由于低壓汞燈的工作原理決定了其輻射功率密度不高（通常只有幾十瓦的光功率，紫外線只占到20%左右，燈管附近的紫外線輻射功率密度不超過數毫瓦每平方厘米的水平），難以在短時間內達到高強度的紫外線輻照強度，只能通過延長照射時間或增加紫外燈數量提高殺菌消毒的作用，降低了系統效率，難以滿足快速、大量殺菌的需求。
第二，有環境污染風險，能耗大。汞燈內填充的是汞蒸氣，屬于有毒有害的重金屬，一旦汞燈報廢發生泄漏，會對環境造成危害。如果要達到很強的消毒效果，又需要增加汞燈的數量或者延長照射時間。因為低壓汞燈的紫外外效率只能達到2%左右的水平，這又造成了更多的電能浪費。
第三，長期使用成本高。汞燈的壽命較短，在高強度的工作條件下光效衰減較快，壽命只能達到1000小時就必須更換，因此使用成本也較高。
第四，復合消毒能力弱。通常的低壓汞燈，一旦注入過高的能量，就會激發出汞原子更多的輻射譜線，從紫外到可見光甚至紅外波段都有，這樣就分散了能量，不能起到多重消毒作用，甚至會削弱原有的作用。而注入較低能量時，盡管能量集中在253.7nm和185nm兩條譜線上，但因為能量低，所以發生臭氧和消毒的作用都受到影響，也不能有效激活光觸媒。
第五，凈化裝置處理能力受限。由于紫外線強度弱，消毒的強度和效率受到限制，所以必須增加水循環的次數或者降低水流量，已達到徹底的消毒作用。這樣就影響了裝置的消毒效率和處理能力。如果要提高處理能力，則需要增加更多的光源，這樣又增加了系統的成本。
第六，燈管容易結垢，需要及時清洗，也給系統水循環設計提出了更苛刻的要求，提高了系統成本。
因此，由于現有技術中存在上述的技術缺陷，是本領域技術人員亟待解決的技術問題。
技術實現要素：
本實用新型的目的在于提供一種自清洗高效脈沖強光污水消毒裝置，旨在解決現有技術中存在的紫外線消毒的強度和效率能力差，且燈管容易結垢，需要及時清洗的問題。
本實用新型是這樣實現的：
自清洗高效脈沖強光污水消毒裝置，包括底座、殼體、脈沖氙燈、污水入口、污水出口、毛刷和螺旋導流槽，所述底座上端設有橫向設置的殼體，沿所述殼體長度方向的中心穿設有脈沖氙燈，沿所述脈沖氙燈長度方向上設有螺旋導流槽，所述螺旋導流槽內側與所述脈沖氙燈旋轉接觸，所述螺旋導流槽內側設有毛刷，所述殼體側壁一端設有污水入口，所述殼體側壁另一端設有污水出口。
優選的，所述螺旋導流槽表面鍍有二氧化鈦光觸媒薄膜。
優選的，所述殼體為圓柱形筒體，所述螺旋導流槽外邊緣與所述殼體內壁相接觸。
應用自清洗高效脈沖強光污水消毒裝置進行污水處理的方法，包括以下步驟：
（1）待處理的污水從污水入口進入殼體，沿螺旋導流槽螺旋式流過脈沖氙燈的照射區域；
（2）經過強光的多次輻照，脈沖氙燈輻射出的UVC波段的紫外線對含菌污水中的微生物產生直接殺滅作用；光觸媒材料鍍在螺旋導流槽表面，氙燈輻射出的紫外線同時激發了光觸媒材料的活性，對污水發生催化分解和殺菌消毒的作用；
（3）螺旋導流槽在污水的沖擊下發生旋轉運動，其上的毛刷就會自動清洗燈管上的污垢，實現自清洗的目的；
（4）經處理后的污水經污水出口排出，并連續進行以上污水處理步驟。
本實用新型的有益效果在于：
1、螺旋式導流結構增加污水的光照次數，曝光時間增大，系統具備更大的有效劑量。
2、螺旋式導流結構增加了光觸媒的表面積，極大激發了光觸媒材料的活性，對污水發生催化分解和殺菌消毒的作用。
3、螺旋式導流槽旋轉的同時毛刷自動對燈管表面的污垢進行清洗。
附圖說明
圖1是本實用新型的自清洗高效脈沖強光污水消毒裝置剖視結構示意圖；
圖中：1底座；2殼體；3脈沖氙燈；4污水入口；5污水出口；6毛刷；7螺旋導流槽。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
圖1示出了本實用新型的自清洗高效脈沖強光污水消毒裝置，包括底座1、殼體2、脈沖氙燈3、污水入口4、污水出口5、毛刷6和螺旋導流槽7，所述底座1上端設有橫向設置的殼體2，沿所述殼體2長度方向的中心穿設有脈沖氙燈3，沿所述脈沖氙燈3長度方向上設有螺旋導流槽7，所述螺旋導流槽7內側與所述脈沖氙燈3旋轉接觸，所述螺旋導流槽7內側設有毛刷6，所述殼體2側壁一端設有污水入口4，所述殼體2側壁另一端設有污水出口5。
更進一步的，所述螺旋導流槽7表面鍍有二氧化鈦光觸媒薄膜。
更進一步的，所述殼體2為圓柱形筒體，所述螺旋導流槽7外邊緣與所述殼體2內壁相接觸。使污水只能沿著螺旋導流槽7的導流方向前進，從而使污水始終在處理區域內，提高了污水的處理時間，防止污水從殼體2與螺旋導流槽7外邊緣之間的縫隙逃逸導致污水處理效果較差的問題。
系統啟動后，脈沖高壓氙燈兩端被施加瞬間高電壓（達到數千伏，持續數百微秒），石英玻璃燈管中封裝的高壓氙氣被瞬間電離擊穿，形成強烈的電離輻射發光，產生強烈的光輻射。氙氣的輻射譜與電流大小、充氣壓有關。在工作電壓高、電流密度大、弧長長和填充氣壓高的條件下，脈沖氙燈的輻射譜顯著的向紫外端移動，成為強烈的紫外光源，波長400nm以下的紫外成分可達總光能的30%以上，由于在 400nm 以下的各個紫外波段均有很強的輻射能量，所以可以同時產生多個物理過程，包括激活光觸媒、產生臭氧和直接殺滅微生物，具體原理如下：
核糖核酸和脫氧核糖核酸的吸收光譜的范圍為240—280nm，吸收峰在 260nm。波長在 250nm 波段的紫外線與微生物細胞核中的脫氧核糖核酸的紫外線吸收和光化學敏感性范圍重合。此波段的紫外線能改變和破壞結構突變，改變了細胞的遺傳轉錄特性，使生物體喪失蛋白質的合成和復制繁殖能力，殺滅微生物。
200nm 以下的波段會強烈電離氧氣分子，并促使氧離子重新聚合形成臭氧。臭氧是一種強氧化劑，滅菌過程屬于生物化學氧化反應，通過氧化分解細菌內部葡萄糖所需的酶，使細菌滅活死亡；直接與細菌、病毒作用，破壞細胞器和DNA、RNA，使細菌的新陳代謝受到破壞，導致細菌死亡；透過細胞膜組織，侵入細胞內，作用于外膜的脂蛋白和內部的脂多糖，使細菌發生通透性畸變而溶解死亡等三種途徑實現滅菌消毒。
300nm 到 400nm 的波長可以被光觸媒有效吸收。光觸媒材料為 TiO2, 是一種無毒、催化活性高、氧化能力強、穩定性好、價格低廉的 N 型半導體材料，其分子量為 79.9，有銳鈦礦 (Anatase)、板鈦礦（Brookite）和金紅石（Rutile）三種晶體結構。TiO2在光的照射下自身不發生變化卻可以促進化學反應，具有催化功能。具體反應是：TiO2在吸收照明光源中的紫外線后，形成氧化性的自由基，把空氣和水中游離的有害物質及微生物分解成無害的二氧化碳和水，可以迅速分解空氣和水中的甲醛、苯、氨、VOC 等有害氣體，可以破壞細菌、病毒中的細胞膜，使細菌質流失、固化病毒蛋白質，在殺毒滅菌的同時，還能分解菌毒殘體上釋放的有害復合物。這種超強的氧化作用，還能迅速去除各種異味。激發很強的催化氧化作用，對附著其上的有機污染物和微生物實現分解和殺滅。最終的消毒產物是二氧化碳和水。
應用自清洗高效脈沖強光污水消毒裝置進行污水處理的方法，包括以下步驟：
（1）待處理的污水從污水入口4進入殼體2，沿螺旋導流槽7螺旋式流過脈沖氙燈3的照射區域；
（2）經過強光的多次輻照，脈沖氙燈3輻射出的UVC波段的紫外線對含菌污水中的微生物產生直接殺滅作用；光觸媒材料鍍在螺旋導流槽7表面，氙燈輻射出的紫外線同時激發了光觸媒材料的活性，對污水發生催化分解和殺菌消毒的作用；
（3）螺旋導流槽7在污水的沖擊下發生旋轉運動，其上的毛刷6就會自動清洗燈管上的污垢，實現自清洗的目的；
（4）經處理后的污水經污水出口5排出，并連續進行以上污水處理步驟。
上述處理過程中，使污水始終在脈沖氙燈和光觸媒材料的處理區域內，并且上述的紫外電離殺菌、臭氧殺菌和光觸媒材料殺菌的三重殺菌作用同時發生在污水的處理的整個過程中，從而延長了各殺菌方式的殺菌時間，提高了殺菌效果；并且在殺菌過程中，通過毛刷與脈沖氙燈的旋轉接觸，從而對燈管表面進行清潔，實現自清潔功能。
本實用新型的有益效果在于：
1、螺旋式導流結構增加污水的光照次數，曝光時間增大，系統具備更大的有效劑量。
2、螺旋式導流結構增加了光觸媒的表面積，極大激發了光觸媒材料的活性，對污水發生催化分解和殺菌消毒的作用。
3、螺旋式導流槽旋轉的同時毛刷自動對燈管表面的污垢進行清洗。
上述雖然結合附圖對本實用新型的具體實施方式進行了描述，但并非對本實用新型保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本實用新型的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性的勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護范圍之內。