紫外微臭氧飲水淨化的方法及裝置的製作方法

2023-09-21 23:51:25

專利名稱：紫外微臭氧飲水淨化的方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明是環境工程學科中水汙染控制與水處理的技術，尤其是飲用水的淨化處理。
飲用水水源汙染是世界上所普遍面臨的嚴峻問題，幾十年甚至上百年沿襲下來的傳統水處理工藝難以勝任正常運行職能，以主要功能為去除水中懸浮固體、膠體的混凝、沉澱、過濾和消毒工藝而言，不但對水中大量溶解性有機汙染物無去除效果，氯化過程中，還導致了對人體危害更大的有機氯化物的形成。以現有的檢測技術已發現自來水中2221種有機物，其中765種存在於飲用水中，20種為確認致癌物，23種可疑致癌物，18種促癌物，56種致突變物。很多城市發現飲用水致突變的陽性結果。研究發現長期飲用氯消毒自來水，比不飲用氯消毒水的人死於消化和泌尿系統癌症的危險性大；並發現飲用氯消毒水與癌症死亡之間似乎存在著統計學關係。這表明飲用水水源汙染嚴重；傳統氯消毒工藝有致命的弱點。針對這些問題，科學工作者們研製出了多種水處理方法，如活性碳吸附、合成樹脂吸附、超濾、反滲透、生物濾池預處理、臭氧氧化等。但這些工藝不但存在應用上的局限性，在除汙染能力方面還存在不足之處。如活性碳吸附系統不能去除大部分極性短鏈有機物，對痕量有機物吸附能力弱，應用於淨水器還會因微生物滋生，導致出水需作進一步消毒處理；合成樹脂吸附工藝存在樹脂再生技術未能解決，運行成本高問題；超濾和反滲透不能去除小分子有機物，也不能去除腐殖酸類三滷甲烷前體；生物濾池不能將Ames試驗為陽性水轉變為陰性，對微量有機物處理效果不佳；而臭氧工藝雖有較多的優點，但需要專用的臭氧發生器具，並且仍存在氧化能力不足的缺點，如不能氧化六氯苯。
本發明的目的是提供一種水質深度淨化和高效消毒效果的，且對水無二次汙染，易於實施的紫外、微臭氧飲水淨化的方法及裝置。
本發明是採用紫外光照射空氣的方法獲得微濃度臭氧並溶於水中，同時用紫外光照射的方法激發水中有機汙染物並使溶於水中的微臭氧分解成有極強氧化能力的氫氧自由基對水進行淨化和消毒。照射空氣產生微臭氧的紫外光波長小於2100，激發水中有機汙染物並分解溶於水中微臭氧產生氫氧自由基的紫外光波長大於2100。在結構上該裝置主要由供氣部分、供水部分及反應器所組成，其中反應器由外管、內管、紫外燈、導氣管、微孔擴散板、進氣口、出水口、出氣口、進水口、出水管所組成，在外管的中間設有內管，在內管的中間設有紫外燈，微孔擴散板設在內外管之間的下部，進水口、出氣口設在外管的上端，出水口設在外管的下端，進氣口設在內管的下端。
供水部分的輸出端接反應器的進水口，空氣乾燥淨化裝置的輸出端接反應器的進氣口。空氣由透明的內管的下端進入，流過紫外燈管，經紫外光照射後產生微臭氧化空氣由內管上端流出，經導氣管將帶有微臭氧的空氣送入外管下端的進氣口經微孔擴散板布氣裝置進入反應器的外管內，該氣體透過微孔擴散板向上，與處理的水逆流接觸，溶解於水中的微臭氧在紫外光的輻射激發下，分解為氫氧自由基(·OH)，該自由基具有極強的氧化能力，可將飲水中常見的微量有機汙染物礦化，同時對水進行淨化、消毒。
本發明的紫外、微臭氧飲水淨化的方法是光化學激發氧化技術，其原理是採用紫外光輻射經預處理的空氣產生微量臭氧(指300～1000μg/L含量的)，飲水中的致癌、致畸、致突變有機汙染物質，在吸收紫外線輻射能，被激發活化後，在水中臭氧、氫氧自由基甚至激發態溶解氧氧化的協同作用下被充分氧化分解，因此本發明可對被處理飲用水同時起到淨化、礦化和高效消毒的作用。
本發明的優點為1.具有高效水質淨化的作用，對水可同時起到淨化、礦化和消毒的作用，對一般城市的自來水中有機物礦化度達80％以上，經過本發明方法處理的水可以直接飲用。
2.結構簡單、運行成本低，不需要單獨的臭氧發生器，因此整個設備的價格也相應大幅度降低，運行更加可靠。
3.淨化過程中，除了使用電力和空氣之外，不需添加任何化學藥劑，有機汙染物被氧化成二氧化碳和水，剩餘微臭氧轉化成溶解氧，而氫氧自由基會迅速猝滅，對處理後的水質不會產生任何副作用，因此本項工藝可以稱為綠色天然淨化技術。
4.由於本發明不需要臭氧發生器，也不需要任何化學藥物，因此可以很方便地應用在各種需淨化的場合，既適用於大型的分質供水系統，也能適用於小型的飲水裝置。


圖1是本發明中反應器的結構示意圖。
本發明的實施方案如下整個裝置由供水部分、空氣乾燥淨化裝置和反應器所組成，供水部分包括水泵和水箱，其出口接反應器的進水口；也可直接從城市自來水管接入。空氣乾燥淨化裝置的作用是將空氣進行乾燥和淨化，其輸出端與反應器的進氣口相接，反應器包括外管1、內管2、紫外燈3、導氣管4、微孔擴散板5採用微孔鈦板、進氣口6、出水口7、出氣口8、進水口9，出水管10。其中外管1採用硬質玻璃管，內管2採用石英玻璃管，紫外燈3為低壓紫外燈，導氣管4採用聚四氟乙烯管或矽橡膠管，微孔擴散板5採用孔徑為10-25μm的微孔鈦板，進氣口6設在內管的下端，紫外燈設於內管中，內管的上端引出導氣管，導氣管的另一頭接在外管下端的進口，微孔鈦板設於外管與內管之間下側，距底面留有一段空間，進水口、出氣口設於外管的上部，出水口設於外管的下部，經U型出水管引出，可調節反應器內水位。水流自上而下，微臭氧氣流自下而上，使水與氣逆流接觸。
紫外光源是光化學激發氧化工藝的輻射激發源，具有兩方面的作用。紫外輻射中波長小於2100的全部及少量大於2100的紫外光用於產生微臭氧。大於2100的紫外光激發水中有機汙染物和分解水中溶解臭氧，產生氫氧自由基對水進行處理，例如採用型號為「ZSZ-30或「ZSZ-15」紫外燈管及相應的供電電路，由於其主波長為2537，相對能量大於90％，因而由於產生微臭氧的紫外光能量較小，大部分能量用於第二部分激發作用。根據以上所述便可實現本發明。
權利要求
1.一種紫外、微臭氧飲水淨化的方法，其特徵在於採用紫外光照射空氣獲得微濃度臭氧並溶於水中，同時用紫外光照射的方法激發水中有機汙染物並使溶於水中的微臭氧分解成有極強氧化能力的氫氧自由基對水進行淨化和消毒。
2.一種實現權利要求1的紫外、微臭氧飲水淨化的裝置，其特徵在於該裝置主要由供氣部分、供水部分及反應器所組成，其中反應器由外管(1)、內管(2)、紫外燈(3)、導氣管(4)、微孔擴散板(5)、進氣口(6)、出水口(7)、出氣口(8)、進水口(9)、出水管(10)所組成，在外管(1)的中間設有內管(2)，在內管(2)的中間設有紫外燈(3)，微孔鈦板(5)設在外管(1)內的下部，進水口(9)、出氣口(8)設在外管(1)的上端，出水口(7)設在外管(1)的下端，進氣口(6)設在內管(3)的下端。
3.根據權利要求1所述的紫外、微臭氧飲水淨化的裝置，其特徵在於照射空氣產生微臭氧的紫外光波長為小於2100，激發水中有機汙染物並分解溶於水中臭氧產生氫氧自由基的紫外光波長為大於2100。
全文摘要
紫外、微臭氧飲水淨化的方法及裝置是環境工程學科中水汙染控制及水處理的技術，尤其是在飲用水的處理方面。該方法是採用紫外光照射空氣的方法產生微臭氧並溶於水中，同時用紫外光照射的方法激發水中有機汙染物並使溶於水中的微臭氧分解成有極強氧化能力的氫氧自由基對水進行淨化、消毒。反應器由外管、內管、紫外燈、導氣管、出水管及微孔擴散板組成，內管設於外管中、紫外燈設於內管中，導氣管的一頭接內管的上端，另一頭接外管的下端。
文檔編號C02F1/50GK1150579SQ9611715
公開日1997年5月28日 申請日期1996年10月31日 優先權日1996年10月31日
發明者呂錫武 申請人:東南大學