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一種自來(lái)水及二次供水的深度凈化方法和裝置的制作方法

文檔序號(hào):4830396閱讀:358來(lái)源:國(guó)知局
專(zhuān)利名稱(chēng):一種自來(lái)水及二次供水的深度凈化方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及水處理領(lǐng)域,尤其涉及一種自來(lái)水深度處理及二次供水的深度凈化方法和裝置。
背景技術(shù)
隨著人們生活水平的提高和水環(huán)境污染的加劇,飲用水的衛(wèi)生和安全受到越來(lái)越多的關(guān)注。根據(jù)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和飲用水污染的現(xiàn)狀,對(duì)飲用水還是在常規(guī)處理的基礎(chǔ)上,以去除水中微量有機(jī)物為目標(biāo)。這樣對(duì)飲用水進(jìn)行的深度處理和二次供水的深度凈化程度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)在現(xiàn)代日常生活中越來(lái)越被凸現(xiàn)。如山東某地水源受到污染,部分居民出現(xiàn)暈眩、脫發(fā)等癥狀,并導(dǎo)致當(dāng)?shù)匕┌Y發(fā)病率明顯上升。對(duì)飲用水水質(zhì)進(jìn)行分析測(cè)定,在常規(guī)指標(biāo)檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)三氯甲烷和四氯化碳超標(biāo),且飲用水中有機(jī)物綜合指標(biāo)CODMn(化學(xué)耗氧量)為3.6~6.8mg/l,超過(guò)歐共體(EEC)標(biāo)準(zhǔn)。目前國(guó)內(nèi)大部分水廠都采用氯作為消毒劑進(jìn)行消毒,使用氯消毒的飲用水中含有有害的“消毒副產(chǎn)物”。在消毒過(guò)程中,氯與水中殘余的有機(jī)物產(chǎn)生化學(xué)作用,一系列的化合物如三氯甲烷(即氯仿)、溴仿、溴二氯甲烷、氯二溴甲烷等便產(chǎn)生了,現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外的飲用水廠普遍在常規(guī)處理的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步采用加臭氧氧化、活性炭吸附的深度處理技術(shù)。而對(duì)于二次供水進(jìn)行深度凈化的設(shè)備只有使用普通的混凝土儲(chǔ)水池或不銹鋼材質(zhì)的水箱用作沉淀或儲(chǔ)水之用,再加以傳統(tǒng)的氯氧化劑或紫外線(xiàn)進(jìn)行一般的凈化(如過(guò)濾、軟化、礦化、消毒)后經(jīng)管道輸送給用戶(hù);這種方法是很難去除飲用水中含有有害的“消毒副產(chǎn)物”的。隨著新的《生活飲用水衛(wèi)生規(guī)范》的出臺(tái)(2000年),不少城市的原水即使通過(guò)加強(qiáng)常規(guī)處理,甚至增設(shè)生物預(yù)處理設(shè)施,也還不能達(dá)到該規(guī)范的要求,而采用臭氧氧化、活性炭吸附的深度處理工藝雖然處理效果明顯,但基建投資與運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較高。
發(fā)明者本人一直致力于自來(lái)水凈化以及二次水處理裝置研究和改進(jìn),且于2004年4月9日申請(qǐng)了名稱(chēng)為《一種自來(lái)水凈化成直飲水方法和裝置》的發(fā)明專(zhuān)利(申請(qǐng)?zhí)?00410026801.1,公開(kāi)號(hào)CN 1569670A),該發(fā)明針對(duì)性較強(qiáng),對(duì)小流量自來(lái)水具有較高的凈化效果,但是采用這種方法和裝置具有凈化時(shí)間短,對(duì)大流量控制不足的缺陷,因此,當(dāng)面對(duì)城市大量供水或者是二次供水時(shí),該發(fā)明還不足以完全做到自來(lái)水及二次供水的深度凈化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種采用負(fù)載光觸媒劑的活性碳纖維及光催化磁化的自來(lái)水及二次供水深度凈化方法和裝置。利用在反應(yīng)床上所設(shè)隔段使待凈化水在其內(nèi)作來(lái)回流動(dòng),保證負(fù)載光觸媒劑的活性碳纖維對(duì)微量的小分子量污染物進(jìn)行充分的吸附、分解,以達(dá)到實(shí)現(xiàn)深度凈化和多級(jí)凈化的目的,解決現(xiàn)有技術(shù)中自來(lái)水及二次供水的深度凈化問(wèn)題。
為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的,本發(fā)明提出一種自來(lái)水及二次供水的深度凈化方法,包括以下步驟d、對(duì)自來(lái)水進(jìn)行磁化軟化處理;e、采用反應(yīng)床對(duì)經(jīng)磁化的自來(lái)水微污染物進(jìn)行光觸媒凈化處理;f、施用紫外光與光催化劑完成更高級(jí)凈化;其特征在于所述步驟b中之光觸媒凈化處理方法是將光觸媒劑負(fù)載在活性碳纖維上,然后在反應(yīng)床上設(shè)置含有該活性碳纖維之濾網(wǎng)和隔板組合件組成隔段,使待凈化水在其隔段中作來(lái)回流動(dòng),完成吸附凈化處理,;所述步驟c中之紫外光與光催化劑處理方法是在上述隔段之間交錯(cuò)排列紫外燈與微孔曝氣頭,使待凈化水在作來(lái)回流動(dòng)的過(guò)程中完成第二次凈化及吸附質(zhì)的分解;所述光觸媒劑采用活性碳纖維,其單絲直徑10-20μm,斷裂伸長(zhǎng)3-5%,強(qiáng)度>5kg/m,堆積密度0.04-0.06g/cm3,灰份0.5-1.0%,總比孔容0.8-1.2ml/g,孔徑分布20A以下占83.9%、20-40A占6.1%、40-100占6.2%、100A以上占3.8%,比表面積為1300-1800m2/g,液相850-1800mg/g。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的的方案還包括一種自來(lái)水及二次供水的深度凈化的裝置包括反應(yīng)器箱體,所述反應(yīng)器箱體側(cè)壁外分別裝有進(jìn)水管和出水管,所述的進(jìn)水管外壁套設(shè)有磁環(huán),其特征是反應(yīng)器箱體內(nèi)腔設(shè)置有至少一塊不銹鋼隔板,形成可連通之隔段,各不銹鋼兩側(cè)面設(shè)有粗孔不銹鋼網(wǎng)狀體,該粗孔不銹鋼網(wǎng)狀體為夾層結(jié)構(gòu),夾層中間填滿(mǎn)負(fù)載光觸媒劑的活性碳纖維;所述不銹鋼隔板與箱體側(cè)壁之間以及兩不銹鋼隔板之間裝有至少一組以上微孔曝氣頭,各微孔曝氣頭之間裝有至少一組以上紫外線(xiàn)燈管;所述的粗孔不銹鋼網(wǎng)上鍍有光催化劑薄膜。
所述的不銹鋼隔板及粗孔不銹鋼網(wǎng)與箱體之間連接方式為活動(dòng)連接,可采用插槽式連接。
本發(fā)明首先對(duì)儲(chǔ)存的自來(lái)水進(jìn)行磁化軟化處理,既可以使水質(zhì)得到初步凈化,同時(shí)為后續(xù)之更深一級(jí)凈化提供了充分的條件和保障;通過(guò)在反應(yīng)床設(shè)置由濾網(wǎng)和隔板組合件組成的隔段,可使經(jīng)強(qiáng)磁場(chǎng)前處理活化過(guò)的水在其中做往復(fù)來(lái)回流動(dòng)時(shí),完成吸附處理,充分利用了反應(yīng)器箱體本身的空間,延長(zhǎng)了待凈化水在反應(yīng)器內(nèi)的吸附時(shí)間,提高了水凈化程度及凈化率。同時(shí),在各隔段之間交錯(cuò)排列紫外燈與微孔曝氣頭,可使含有活性碳纖維的吸附反應(yīng)床的吸附量達(dá)到一定程度的時(shí)候,吸附質(zhì)因?yàn)榛钚蕴祭w維上負(fù)載的光觸媒劑通過(guò)紫外光的激發(fā)而直接光解和光催化,使其富集的污染物轉(zhuǎn)化二氧化碳和水,增加了光催化的反應(yīng)時(shí)間,強(qiáng)化了光催化反應(yīng)效果,從而實(shí)現(xiàn)了邊吸附邊分解的功能,既可以完成更高級(jí)的凈化,進(jìn)一步提高了凈化率,又解決了活性碳纖維的再生問(wèn)題,可連續(xù)、循環(huán)使用,提高了設(shè)備的利用率,降低了生產(chǎn)成本。另外,本發(fā)明設(shè)備在濾網(wǎng)與待凈化水接觸的表面上鍍有光催化劑,可提高光催化效果,反應(yīng)床和隔板均采用不繡鋼制造,可提高耐腐蝕性和使用壽命;紫外線(xiàn)燈管管外套耐高壓的石英保護(hù)套管,可用于隔離水而保護(hù)該套管內(nèi)的紫外線(xiàn)燈管,進(jìn)一步提高本發(fā)明的實(shí)用性和可靠性;不銹鋼隔板及粗孔不銹鋼網(wǎng)與箱體之間連接方式采用活動(dòng)連接,可便于不銹鋼隔板及粗孔不銹鋼網(wǎng)的清洗和更換,非常方便。
本發(fā)明在體積較小之反應(yīng)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)了自來(lái)水及二次供水的多級(jí)凈化,凈化效率較高,最終可達(dá)到直飲水以及城市大流量二次供水深度凈化的效果,具有較為廣闊的應(yīng)用前景,推廣價(jià)值高。


圖1為本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)主視示意圖;圖2為本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)左視示意圖;圖3為本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)俯視示意圖;圖4為圖3之I-I局部放大圖。
具體實(shí)施例方式
目前,自來(lái)水的有機(jī)污染尤其是有機(jī)鹵代化合物污染受到世界各國(guó)的密切關(guān)注。國(guó)際經(jīng)濟(jì)合作組織(OECO)與世界衛(wèi)生組織(WHO)曾組織專(zhuān)家對(duì)于水中的有機(jī)鹵素化合物的存在形式、毒性、生成機(jī)制與控制方法進(jìn)行了探討與研究,國(guó)內(nèi)在給水處理中對(duì)去除鹵代烴三氯甲烷的研究也有一定程度的進(jìn)展,而對(duì)1,1,2-三氯乙烷的去除還比較陌生。
申請(qǐng)人曾從山東某市常規(guī)供水管網(wǎng)中取三組樣,對(duì)水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)分析,有六項(xiàng)指標(biāo)超標(biāo)準(zhǔn),重點(diǎn)反映在有機(jī)污染的問(wèn)題。檢測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。
表1 水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果

*表示此項(xiàng)指標(biāo)超標(biāo)準(zhǔn)繼續(xù)從該市管網(wǎng)水取樣進(jìn)行色--質(zhì)聯(lián)機(jī)檢測(cè)及Ames試驗(yàn),對(duì)水中有機(jī)物進(jìn)行定性分析,結(jié)果從管網(wǎng)中檢測(cè)出48種有機(jī)物,其中具有生物富集性、三致作用的有機(jī)物9種。Ames試驗(yàn)具有一定的致突變性。
根據(jù)檢測(cè)結(jié)果綜合分析,該市管網(wǎng)水已受到有機(jī)污染,尤其是水中具有三氯甲烷、三氯乙烷等有機(jī)氯化合物超標(biāo)嚴(yán)重。三氯乙烷、三氯甲烷同屬有機(jī)鹵低化合物,其“前驅(qū)物質(zhì)”如某些苯酚類(lèi)化合物、腐殖酸甚至某些藻類(lèi)的分解或代謝產(chǎn)物,經(jīng)氧化、鹵化、水解后均能生成鹵代烴類(lèi)化合物,其化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)、難降解。研究認(rèn)為,即使低劑量的氯也可產(chǎn)生氯代反應(yīng),導(dǎo)致氯進(jìn)入有機(jī)化合物中。氯進(jìn)入有機(jī)化合物中增加其親脂性,難溶于水而易溶于脂肪,在人體和生物中積累性強(qiáng),潛在危害十分大,具有很強(qiáng)的三致作用,均為WHO確認(rèn)的致癌物。因此,確定該市管網(wǎng)水屬于有機(jī)微污染水。
鑒于上述供水領(lǐng)域所存在的缺陷,本發(fā)明提出了一種自來(lái)水及二次供水的深度凈化方法,包括以下步驟1)先對(duì)自來(lái)水進(jìn)行磁化軟化處理。它是通過(guò)將待處理水施以4000到20000高斯的強(qiáng)大磁場(chǎng),使所產(chǎn)生的磁力線(xiàn)與水流垂直正交,水可在外力作用下以一定的流速通過(guò)磁場(chǎng),作切割磁力線(xiàn)運(yùn)動(dòng),自來(lái)水中會(huì)產(chǎn)生電荷和使電荷運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)勢(shì),于是水就產(chǎn)生了電流、電位差等物理變化,產(chǎn)生電能,這時(shí)水中有了電荷、電位,就會(huì)改變水本身以及包含在水中其它物質(zhì)的狀態(tài)和性質(zhì),可完成前處理活化水過(guò)程,為下一級(jí)凈化作好充分的準(zhǔn)備;2)采用負(fù)載有光觸媒劑的活性碳纖維吸附反應(yīng)床對(duì)經(jīng)磁化的自來(lái)水微污染物進(jìn)行吸附及光觸媒凈化處理。由于現(xiàn)有技術(shù)中相同的反應(yīng)箱體在凈化過(guò)程中是直接從進(jìn)水管中進(jìn)入,出水管流出,反應(yīng)時(shí)間較短,吸附不充分,因此,難以保證較好的凈化效果。本發(fā)明在反應(yīng)床上設(shè)置含有活性碳纖維之濾網(wǎng)和隔板組合件組成隔段,活性碳纖維負(fù)載有光觸媒劑,可使水其隔段中作來(lái)回循環(huán)流動(dòng),在同尺寸的箱體內(nèi)可延長(zhǎng)待凈化水在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間,增加了水流的距離,以保證其雜質(zhì)和污染物充分吸附凈化,提高了凈化率;當(dāng)經(jīng)強(qiáng)磁場(chǎng)前處理活化過(guò)的水通過(guò)濾網(wǎng)和隔板組合件組成的隔段時(shí),由于負(fù)載光觸媒劑的活性碳纖維為粘膠基活性碳纖維(Activated Carbon Fibers,ACF)氈耐酸、耐堿,且具有較好的導(dǎo)電性能和化學(xué)穩(wěn)定性,其吸附速率比比粒狀活性炭GAC高數(shù)十倍至數(shù)百倍,其吸附量比粒狀活性炭(GAC)大幾倍至十幾倍,對(duì)水溶液中的無(wú)機(jī)物、染料、有機(jī)物及貴金屬的吸附量比GAC高5-6倍,因此,對(duì)低濃度吸附質(zhì)的吸附能力特別優(yōu)良。
3)最后由吸附反應(yīng)床上之活性碳纖維、粗孔不銹鋼網(wǎng)表層上負(fù)載的光催化劑薄膜通過(guò)紫外光與光催化劑完成更高級(jí)凈化。由于在各隔段之間交錯(cuò)排列紫外燈與微孔曝氣頭,曝氣充氧和光化學(xué)高級(jí)氧化處理,可使水質(zhì)得到充分保障。當(dāng)活性碳纖維吸附反應(yīng)床的吸附量達(dá)到一定程度的時(shí)候,吸附質(zhì)因?yàn)榛钚蕴祭w維上負(fù)載的光觸媒劑通過(guò)紫外光的激發(fā)而直接光解和光催化,使其富集的污染物轉(zhuǎn)化二氧化碳和水,從而實(shí)了邊吸附邊分解的功能,同時(shí)解決了活性碳纖維飽和后需再生的問(wèn)題;當(dāng)活性碳纖維吸附濾反應(yīng)床對(duì)經(jīng)磁化的自來(lái)水微污染物進(jìn)行吸附及光觸媒凈化處理,實(shí)現(xiàn)第一級(jí)邊吸附邊光催化的同時(shí),由于吸附反應(yīng)床上活性碳纖維、粗孔不銹鋼網(wǎng)表層上負(fù)載的光催化劑薄膜在受到紫外線(xiàn)燈管的光波為185nm-254nm的紫外線(xiàn)照射下,其催化劑禁帶上的電子吸收光能而被激發(fā)到導(dǎo)帶上產(chǎn)生帶有很強(qiáng)負(fù)電的高活性電子,同時(shí)在禁帶上產(chǎn)生帶正電的空穴(h+),從而產(chǎn)生具有很強(qiáng)活性的電子一一空穴對(duì),半導(dǎo)體光催化劑(TiO2)光生空穴的氧化電位以標(biāo)準(zhǔn)氫電位計(jì)為3.0V,比臭氧的2.07V和氯氣的1.36V高出許多,具有很強(qiáng)的氧化性,高活性的光生空穴具有很強(qiáng)的氧化能力,可以將吸附在半導(dǎo)體表面的OH-和H2O進(jìn)行氧化,生成具有強(qiáng)氧化性·OH自由基。即這些電子一一空穴對(duì)遷移到光催化劑薄膜表面后與溶解氧及水發(fā)生作用,最終產(chǎn)生具有高度化學(xué)氧化活性的羥基自由基(·OH)和超氧化物離子,從常用幾種強(qiáng)氧化劑的氧化電位大小順序(F2>·OH>O3>H2O2>HO2·>MnO4->HClO>Cl2>Cr2O72->·ClO2)可以看出·OH自由基具有很高的氧化電位,是一種強(qiáng)氧化基團(tuán),能氧化大多數(shù)的有機(jī)污染物及部分無(wú)機(jī)污染物,將各種細(xì)菌、病毒殺滅及將有機(jī)物完全氧化為二氧化碳和水。同時(shí),空穴本身也可奪取吸附在半導(dǎo)體表面的有機(jī)污染物中的電子,使原本不吸光的物質(zhì)被直接氧化分解,且對(duì)氧化物的氧化作用具有廣譜性,OH自由基的電子親和能力可達(dá)到569.3kj,容易攻擊高電子云密度的有機(jī)分子部位,更進(jìn)一步氧化的中間產(chǎn)物,形成氧化還原體系。在光催化反應(yīng)體系中,這兩種氧化方式協(xié)同作用,同時(shí)完成更高級(jí)的光催化氧化凈化處理過(guò)程。另一方面,電子受體可直接接受光生半導(dǎo)體表面產(chǎn)生的高活性電子而被還原,水體中某些特定污染物一有毒金屬,如Hg2+、Ag1+、Cr6+、Cu2+等也能接受光生半導(dǎo)體表面產(chǎn)生的高活性電子而被還原成無(wú)毒的金屬分子。通過(guò)本發(fā)明對(duì)自來(lái)水進(jìn)行多級(jí)凈,實(shí)現(xiàn)對(duì)自來(lái)水水中消毒副產(chǎn)物的烴、鹵代有機(jī)物(包括鹵代脂肪烴、鹵代羧酸、鹵代芳香烴)、羧酸、表面活性劑、含氮有機(jī)物、有機(jī)磷等有機(jī)物,以及有毒金屬離子等無(wú)機(jī)物等達(dá)到完全無(wú)機(jī)化,實(shí)現(xiàn)去除如剩余農(nóng)藥、氯仿、多氯聯(lián)苯、有機(jī)磷化合物、多環(huán)芳烴等污染物。這樣,待處理自來(lái)水去除了各種不同類(lèi)型的有機(jī)污染物及細(xì)菌、病毒,完成了多級(jí)凈化,可供給居民使用。
本發(fā)明根據(jù)上述凈化方法設(shè)計(jì)了一凈化裝置之具體應(yīng)用實(shí)施例。
以下結(jié)合具體實(shí)施例附圖就本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
根據(jù)圖1和圖2以及圖3、圖4的具體實(shí)施例,可以看到本發(fā)明的裝置包括反應(yīng)器箱體1,該反應(yīng)器箱體1的底板采用平板設(shè)計(jì),側(cè)壁壁板采用沖壓肋板設(shè)計(jì),其上分別裝有進(jìn)水管3和出水管4,進(jìn)水口處設(shè)置擋流板12,防止水的回流,在進(jìn)水管3外壁套設(shè)有采用SRO6Fe2O3制造的磁環(huán)7,可產(chǎn)生4000到20000高斯的強(qiáng)大磁場(chǎng)。為保證光催化的反應(yīng)時(shí)間,反應(yīng)器箱體1內(nèi)腔設(shè)置有至少一塊可引導(dǎo)水流作往復(fù)式平行流動(dòng)之不銹鋼隔板2,使反應(yīng)器箱體1內(nèi)腔分隔成多個(gè)隔段,形成一反應(yīng)床,水流在其隔段內(nèi)作循環(huán)流動(dòng)。所述反應(yīng)器箱體1壁板、底板和隔板2均采用3042B不銹鋼板材,避免產(chǎn)生銹蝕;不銹鋼隔板2通過(guò)設(shè)置在反應(yīng)器箱體1底部及側(cè)壁的插槽14固定,其兩側(cè)分別設(shè)有粗孔不銹鋼網(wǎng)11,相對(duì)于水流之網(wǎng)面上涂刷有納米級(jí)光觸媒鍍膜,為方便光觸媒鍍膜的更新,粗孔不銹鋼網(wǎng)11設(shè)計(jì)時(shí)采用插槽式以方便拆裝,亦通過(guò)反應(yīng)器箱體1底部及側(cè)壁的插槽14固定。為強(qiáng)化光催化反應(yīng)效果,在反應(yīng)器與箱體1側(cè)壁以及隔斷之間裝有至少一組以上微孔曝氣頭6,氣源為經(jīng)過(guò)濾的潔凈空氣;各微孔曝氣頭6之間裝有至少一組以上紫外線(xiàn)燈管5,紫外線(xiàn)燈管5通過(guò)與石英保護(hù)套管8相連接的燈管座9固定,石英保護(hù)套管8采用透光率大于85%的高壓石英套管,耐高壓的石英保護(hù)套管8可用于隔離水而保護(hù)該套管內(nèi)的紫外線(xiàn)燈管5;紫外線(xiàn)燈管5接線(xiàn)匯集于橋架與電器控制系統(tǒng)聯(lián)接,電器控制和監(jiān)控系統(tǒng)單獨(dú)外置設(shè)計(jì);在反應(yīng)器箱體1上還有保護(hù)罩13,該保護(hù)罩13采用3042B不銹鋼板材制作,設(shè)計(jì)為可與反應(yīng)器主體方便拆裝式。
在本實(shí)施例中,通過(guò)進(jìn)水管3外套設(shè)的磁環(huán)7產(chǎn)生磁場(chǎng),對(duì)自來(lái)水進(jìn)行磁化軟化處理,這種單極磁環(huán)7采用SRO6Fe2O3制作,光催化劑由紫外光無(wú)影膠水和二氧化鈦粉末所組成,其中各組分的重量百分比如下紫外光無(wú)影膠水60-99.5%;二氧化鈦粉末 0.5-40%;其中所用的二氧化鈦粉末的粒徑為3-30nm,有效成份大于98%,采用親水或疏水表面處理。
本實(shí)施例所用的負(fù)載光觸媒劑的活性碳纖維為粘膠基活性碳纖維氈,單絲直徑10-20μm,斷裂伸長(zhǎng)3-5%,強(qiáng)度>5kg/m,堆積密度0.04-0.06g/cm3,灰份0.5-1.0%,總比孔容0.8-1.2ml/g,孔徑分布20 A以下占83.9%、20-40A占6.1%、40-100占6.2%、100A以上占3.8%,比表面積為1300-1800m2/g,吸碘量即液相850-1800mg/g。
在本發(fā)明中,采用光催化反應(yīng)器對(duì)經(jīng)磁化的自來(lái)水進(jìn)行物理及光化學(xué)凈化處理,首先對(duì)儲(chǔ)存的自來(lái)水進(jìn)行磁化處理,通過(guò)磁環(huán)產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)把水的分子鏈打斷,使集團(tuán)水分子變成單一水分子,從而降低水的表面張力,軟化水質(zhì),提高水的溶解性,激活水中的靜態(tài)氧,提高水的含氧量,為后面的光化學(xué)高級(jí)氧化處理帶來(lái)了方便,由于充磁后的水離子會(huì)產(chǎn)生自旋,使水體保持新鮮,而且水的溶解力、滲透力、吸附力都較強(qiáng),并保留人體所需的微量礦物質(zhì),有利于補(bǔ)充人體每天消耗的能量,經(jīng)過(guò)這種磁化、曝氣充氧和光化學(xué)高級(jí)氧化處理,使水質(zhì)得到充分保障。然后,采用負(fù)載光觸媒劑的活性碳纖維過(guò)濾反應(yīng)床對(duì)經(jīng)磁化的自來(lái)水微污染物進(jìn)行吸附及光觸媒凈化處理,從而實(shí)現(xiàn)了邊吸附邊光催化的目的,同時(shí)解決了活性碳纖維在吸附飽和后的再生問(wèn)題,在其最后的粗孔不銹鋼網(wǎng)表層上通過(guò)施用紫外光與光催化劑完成更高級(jí)凈化。這樣,可達(dá)到多級(jí)凈化的效果,凈化效率較高,結(jié)構(gòu)緊湊,成本低廉,通過(guò)采用進(jìn)水管外套設(shè)磁環(huán)的磁化處理,以及光催化反應(yīng)器中曝氣充氧和光催化劑薄膜與紫外光同時(shí)發(fā)生光化學(xué)反應(yīng),有效地實(shí)現(xiàn)了這種效率高、成本低的多級(jí)凈化,光催化強(qiáng)氧化能實(shí)現(xiàn)對(duì)于水中細(xì)菌、病毒及藻類(lèi)生物迅速殺滅;能實(shí)現(xiàn)對(duì)于水中的烴、鹵代有機(jī)物(包括鹵代脂肪烴、鹵代羧酸、鹵代芳香烴)、羧酸、表面活性劑、含氮有機(jī)物、有機(jī)磷等有機(jī)物,以及氰離子、金屬離子等無(wú)機(jī)物等達(dá)到完全無(wú)機(jī)化,實(shí)現(xiàn)去除如剩余農(nóng)藥、氯仿、多氯聯(lián)苯、有機(jī)磷化合物、多環(huán)芳烴等污染物,這樣,最終達(dá)到城市二次供水深度凈化的效果;光催化反應(yīng)器和隔板均采用不繡鋼制造,可提高耐腐蝕性和使用壽命;紫外燈管外套耐高壓的石英保護(hù)套管,可用于隔離水而保護(hù)該套管內(nèi)的紫外燈,進(jìn)一步提高本發(fā)明的實(shí)用性和可靠性。
本發(fā)明的工作過(guò)程如下如圖1、圖2、圖3所示,當(dāng)自來(lái)水流經(jīng)過(guò)外部套有磁環(huán)7的進(jìn)水管3時(shí),進(jìn)水管3內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)大磁場(chǎng),磁力線(xiàn)與水流垂直正交,水在外力作用下以一定的流速通過(guò)磁場(chǎng),作切割磁力線(xiàn)運(yùn)動(dòng),自來(lái)水中會(huì)產(chǎn)生電荷和使電荷運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)勢(shì),使水就產(chǎn)生了電流、電位差等物理變化,形成活化水。
當(dāng)經(jīng)強(qiáng)磁場(chǎng)前處理活化過(guò)的水進(jìn)入濾網(wǎng)和隔板組合件組成的隔段時(shí),水中雜質(zhì)和污染物在流動(dòng)過(guò)程中受到濾網(wǎng)夾層中的活性碳纖維吸附,完成第一級(jí)凈化;由于濾網(wǎng)上鍍有光催化劑薄膜在受到隔段內(nèi)紫外線(xiàn)燈管5的紫外光激發(fā)光解和微孔曝氣頭6光催化,具有很強(qiáng)的氧化性,可將吸附在活性碳纖維上之OH-和H2O進(jìn)行氧化,能氧化大多數(shù)的有機(jī)污染物及部分無(wú)機(jī)污染物,將各種細(xì)菌、病毒殺滅及將有機(jī)物完全氧化為二氧化碳和水。同時(shí),進(jìn)一步氧化中間產(chǎn)物,形成氧化還原體系。在光催化反應(yīng)體系中,這兩種氧化方式協(xié)同作用,同時(shí)完成更高級(jí)的光催化氧化凈化處理過(guò)程。這樣,通過(guò)對(duì)自來(lái)水進(jìn)行多級(jí)凈化,實(shí)現(xiàn)了對(duì)自來(lái)水水中消毒副產(chǎn)物的烴、鹵代有機(jī)物(包括鹵代脂肪烴、鹵代羧酸、鹵代芳香烴)、羧酸、表面活性劑、含氮有機(jī)物、有機(jī)磷等有機(jī)物,以及有毒金屬離子等無(wú)機(jī)物等完全無(wú)機(jī)化,去除如剩余農(nóng)藥、氯仿、多氯聯(lián)苯、有機(jī)磷化合物、多環(huán)芳烴等污染物。
本發(fā)明采用光催化反應(yīng)器光催化凈化處理,包括對(duì)自來(lái)水進(jìn)行磁化及采用負(fù)載光觸媒劑的活性碳纖維吸附反應(yīng)床對(duì)經(jīng)磁化的自來(lái)水微污染物進(jìn)行邊吸附邊光催化的第一級(jí)凈化及在粗孔不銹鋼網(wǎng)上通過(guò)施用紫外光與光催化劑完成更高級(jí)凈化的技術(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)。本試驗(yàn)在山東某市進(jìn)行,原水為管網(wǎng)水。
試驗(yàn)設(shè)備的運(yùn)行的參數(shù)(1)進(jìn)水量為最大180L/h,最小60L/h,出水量為最大180L/h,最小60L/h,(2)負(fù)載光觸媒劑的活性碳纖維(ACF)氈重量為1600克,比表面積為1800±100m2/g,(3)吸附反應(yīng)床濾速24--32m.h。(4)反應(yīng)時(shí)間1--5min。(5)UV186紫外燈功率為40w×4=160W。試驗(yàn)時(shí),為了驗(yàn)證各不同反應(yīng)時(shí)間的處理效果,反應(yīng)時(shí)間1--5min的出水及相應(yīng)參數(shù)的變化如下。
表2反應(yīng)時(shí)間1min的出水去除效果表

表3反應(yīng)時(shí)間3min的出水去除效果表

表4反應(yīng)時(shí)間5min的出水去除效果表

通過(guò)上述試驗(yàn)數(shù)據(jù),證明本發(fā)明無(wú)論對(duì)色度濁度有較高的去除率,而且對(duì)含鹵代烴類(lèi)化合物(化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)、難降解)等消毒副產(chǎn)物及石油化工的污染化合物具有較高的去除率,因此本發(fā)明可應(yīng)用于自來(lái)水廠的深度凈化和城市二次供水的深度凈化消毒處理。
本發(fā)明可根據(jù)需要,制成每小時(shí)處理量1-5000立方的家庭用自來(lái)水深度凈化裝置或大型的自來(lái)水廠用自來(lái)水深度凈化裝置及城市二次供水消毒凈化裝置。
權(quán)利要求
1.一種自來(lái)水及二次供水的深度凈化方法,包括以下步驟a、對(duì)自來(lái)水進(jìn)行磁化軟化處理;b、采用反應(yīng)床對(duì)經(jīng)磁化的自來(lái)水微污染物進(jìn)行吸附及光觸媒凈化處理;c、施用紫外光與光催化劑完成更高級(jí)凈化;其特征在于所述步驟b中之吸附及光觸媒凈化處理方法是將光觸媒劑負(fù)載在活性碳纖維上,然后在反應(yīng)床上設(shè)置含有該活性碳纖維之濾網(wǎng)和隔板組合件組成隔段,使待凈化水在其隔段中作來(lái)回流動(dòng),完成吸附凈化處理,;所述步驟c中之紫外光與光催化劑處理方法是在上述隔段之間交錯(cuò)排列紫外燈與微孔曝氣頭,使待凈化水在作來(lái)回流動(dòng)的過(guò)程中完成第二次凈化及吸附質(zhì)的分解。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自來(lái)水及二次供水的深度凈化方法,其特征在于所述活性碳纖維單絲直徑10-20μm,斷裂伸長(zhǎng)3-5%,強(qiáng)度>5kg/m,堆積密度0.04-0.06g/cm3,灰份0.5-1.0%,總比孔容0.8-1.2ml/g,孔徑分布20A以下占83.9%、20-40A占6.1%、40-100占6.2%、100A以上占3.8%,比表面積為1300-1800m2/g,液相850-1800mg/g。
3.一種自來(lái)水及二次供水深度凈化裝置,包括反應(yīng)器箱體,所述反應(yīng)器箱體側(cè)壁外分別裝有進(jìn)水管和出水管,所述的進(jìn)水管外壁套設(shè)有磁環(huán),其特征是反應(yīng)器箱體內(nèi)腔設(shè)置有至少一塊不銹鋼隔板,形成可連通之隔段,各不銹鋼兩側(cè)面設(shè)有粗孔不銹鋼網(wǎng)狀體,該粗孔不銹鋼網(wǎng)狀體為夾層結(jié)構(gòu),夾層中間填滿(mǎn)負(fù)載光觸媒劑的活性碳纖維;所述不銹鋼隔板與箱體側(cè)壁之間以及兩不銹鋼隔板之間裝有至少一組以上微孔曝氣頭,各微孔曝氣頭之間裝有至少一組以上紫外線(xiàn)燈管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種自來(lái)水及二次供水的深度凈化裝置,其特征是所述的粗孔不銹鋼網(wǎng)上鍍有光催化劑薄膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種自來(lái)水及二次供水的深度凈化裝置,其特征是所述的不銹鋼隔板及粗孔不銹鋼網(wǎng)與箱體之間連接方式為活動(dòng)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種自來(lái)水及二次供水的深度凈化裝置,其特征是所述的不銹鋼隔板及粗孔不銹鋼網(wǎng)與箱體之間連接為插槽式連接。
全文摘要
本發(fā)明為一種自來(lái)水及二次供水的深度凈化方法,其步驟為對(duì)自來(lái)水進(jìn)行磁化軟化,使待凈化水在其反應(yīng)器箱體內(nèi)所設(shè)含有活性碳纖維之隔段中作來(lái)回流動(dòng)時(shí)完成吸附處理,最后通過(guò)隔段之間交錯(cuò)排列紫外燈與微孔曝氣頭使待凈化水在作來(lái)回流動(dòng)的過(guò)程中完成吸附質(zhì)的分解,最終完成更高級(jí)凈化。本發(fā)明還包括一種凈化裝置,其特征是進(jìn)水管套設(shè)磁環(huán),箱體內(nèi)腔設(shè)置不銹鋼隔板和粗孔不銹鋼濾網(wǎng)組成的隔段,通過(guò)插槽活動(dòng)連接,反應(yīng)器箱體側(cè)壁以及各隔段之間裝有微孔曝氣頭,各微孔曝氣頭之間裝有紫外線(xiàn)燈管。采用這種方法和裝置,可實(shí)現(xiàn)邊吸附邊分解的凈化方式,達(dá)到了多級(jí)凈化的效果,凈化效率較高,最終可達(dá)到直飲水以及城市大流量二次供水深度凈化的效果。
文檔編號(hào)C02F1/48GK1709805SQ20051003473
公開(kāi)日2005年12月21日 申請(qǐng)日期2005年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月23日
發(fā)明者彭云龍 申請(qǐng)人:彭云龍
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