申请日2014.06.11
公开(公告)日2014.10.08
IPC分类号C02F9/08
摘要
本发明公开了环保型超级氧化深度净化直饮水处理达到直饮水的方法及装置。方法包含使进入罐体内的饮用水形成整体大涡流、局部小涡流的全流动状态，对饮用水进行紫外线消毒处理等6个过程;装置包括第一水腔和与第一水腔串联的第二水腔，第一水腔内设置第一整体扰流器;第一水腔内封装若干个第一石英套管，第一石英套管内封装波长为185nm的第一紫外线灯管;第一石英套管外设置第一局部扰流器;第一水腔的内壁、第一整体扰流器和第一局部扰流器的外表面包含有高级氧化催化剂的电镀层，第二水腔内封装若干个第二石英套管，第二石英套管内封装波长为253.7nm的第二紫外线灯管;第二水腔的内壁为镜面。本发明结构简单、广谱高效、彻底杜绝二次污染，保障水质安全。
摘要附图
权利要求书
1.环保型超级氧化深度净化直饮水处理方法，包含如下过程：
a) 通过扰流装置使进入罐体内的饮用水形成整体大涡流、局部小涡流的全流动状态，保证罐体内的饮用水无死水;
b) 对罐体内壁进行镜面处理，一方面使水中的杂质无法附着、沉积，结垢，另一方面可起到反射紫外线进而增加紫外线辐射量的作用;
c) 利用波长为185nm和波长为253.7nm的紫外线对饮用水进行紫外线消毒处理，且紫外线的剂量为4-800mJ/cm2 ;
d) 利用波长为185nm紫外线诱导的臭氧对饮用水进行臭氧消毒处理;
e) 利用波长为185nm紫外线诱导的臭氧在多相缓释催化剂的作用下发生高级氧化反应，产生的羟基自由基对饮用水中难以降解的污染物进行降解处理;
f) 利用波长为253.7nm的紫外线对水中残余的臭氧进行消除处理。
2.根据权利要求1所述的环保型超级氧化深度净化直饮水处理方法，其特征在于在f)过程中还加入具有缓释性能的臭氧消除催化剂。
3.环保型超级氧化深度净化直饮水处理装置，包括第一水腔(1)和与第一水腔串联的第二水腔(2)，其特征在于第一水腔(1)的内壁或靠近内壁处设置有螺旋状的第一整体扰流器(3);第一水腔(1)内封装若干个第一石英套管(1-1)，第一石英套管(1-1)内封装波长为185nm的第一紫外线灯管(1-2);第一石英套管(1-1)外设置有螺旋状的第一局部扰流器(5);第一水腔(1)的内壁、第一整体扰流器(3)和第一局部扰流器(5)的外表面包含有高级氧化催化剂的电镀层;第二水腔(2)内封装若干个第二石英套管(2-1)，第二石英套管(2-1)内封装波长为253.7nm的第二紫外线灯管(2-2);第二水腔(2)的内壁为镜面。
4.根据权利要求3所述的环保型超级氧化深度净化直饮水处理装置，其特征在于所述的第二水腔(2)的内壁或靠近内壁处设置有螺旋状的第二整体扰流器(4)且其外表面为镜面。
5.根据权利要求3所述的环保型超级氧化深度净化直饮水处理装置，其特征在于所述的第二石英套管(2-1)外设置有螺旋状的第二局部扰流器(6)，其外表面为镜面。
6.根据权利要求3所述的环保型超级氧化深度净化直饮水处理装置，其特征在于所述的第二水腔(2)的内壁的镜面是包含有高级氧化催化剂的电镀层。
7.根据权利要求4所述的环保型超级氧化深度净化直饮水处理装置，其特征在于所述的第二整体扰流器(4)外表面的镜面是包含有高级氧化催化剂的电镀层。
8.根据权利要求5所述的环保型超级氧化深度净化直饮水处理装置，其特征在于所述的第二局部扰流器(6)外表面的镜面是包含有高级氧化催化剂的电镀层。
9.根据权利要求3所述的环保型超级氧化深度净化直饮水处理装置，其特征在于所述的第二水腔(2)的内壁的镜面是包含有臭氧消除催化剂的电镀层。
10.根据权利要求4所述的环保型超级氧化深度净化直饮水处理装置，其特征在于所述的和第二整体扰流器(4)外表面的镜面是包含有臭氧消除催化剂的电镀层。
11.根据权利要求5所述的环保型超级氧化深度净化直饮水处理装置，其特征在于所述的第二局部扰流器(6)外表面的镜面是包含有臭氧消除催化剂的电镀层。
12.根据权利要求3、6、7、8任一所述的环保型超级氧化深度净化直饮水处理装置，其特征在于所述的所述的高级氧化催化剂包括金属氧化物催化剂和/或贵金属催化剂;所述的金属氧化物为二氧化钛、锰氧化物、铁氧化物、钴氧化物、氧化铜、氧化锌、钒氧化物、氧化镍、二氧化锡和二氧化铈中的一种或多种;所述的贵金属为钌、铂、钯、铼、铑、铱、银和金中的一种或多种。
13.根据权利要求3所述的环保型超级氧化深度净化直饮水处理装置，其特征在于所述的第一水腔(1)和第二水腔(2)共同形成一个罐体。
14.根据权利要求3所述的环保型超级氧化深度净化直饮水处理装置，其特征在于所述的第一水腔(1)和第二水腔(2)分别独立形成两个罐体。
15.根据权利要求3所述的环保型超级氧化深度净化直饮水处理装置，其特征在于所述的第一石英套管(1-1)或第二石英套管(2-1)的轴向与进水方向平行。
16.根据权利要求3所述的环保型超级氧化深度净化直饮水处理装置，其特征在于所述的第一石英套管(1-1)或第二石英套管(2-1)的轴向与进水方向垂直。
说明书
环保型超级氧化深度净化直饮水处理方法及装置
技术领域
本发明涉及一种饮用水的处理方法，特别涉及对饮用水进行超级氧化、深度净化处理达到直饮水的方法，本发明还涉及一种饮用水的处理装置，特别涉及对饮用水进行超级氧化、深度净化处理达到直饮水的装置。
背景技术
我国城市内居民生活小区的饮用水给水系统的构成：由水源地→自来水供水厂→城市输水管网→二次供水设备→终端居民用户。
自来水厂对水源进行一系列净化消毒处理之后，将饮用水送入城市管网，为了防止细菌侵入自来水输水管网繁衍生长，自来水出厂前需投加一定浓度的余氯，进行消毒杀灭细菌，由于余氯对人体有害故添加的剂量不多，以确保在到达用户之前余氯消耗或挥发完毕;但在现实中，由于配水管线距离不等，余氯的加入量和残余量不好控制;再有，配水管线距离过长，使二价铁化合物大量溶解不断扩散至管网中，使水中铁含量大大增加，造成了自来水水质标准降低，形成了污染源。而现在我国大部分城市管网现状因工程量浩大及资金、道路等各方面因素无法改造，管网内水质受到严重污染现状持续发展，影响水质安全。
另一方面，管网水源到达城市生活居民小区需要进行二次供水，传统二次供水储水设备主要由储水池、蓄水箱、水箱式变频供水设备、管网叠压供水设备对城市居民供水，但由于需要对饮用水进行贮存和调节水量，以及在传输过程中的稳压和减压需求，需设置水箱或水罐等储水容器，因为水的滞留、曝气，使这些储水容器造成了对饮用水的第二污染源，具体供水方式和过程是：高层建筑一般在地下室均设有供水设备，以断流水箱贮存来自市政管网的自来水，再由水泵抽升至屋顶高位水箱或中间水箱减压后分流送至各用户，或由储水箱利用泵组加压直接送至各用户，自来水在这两次的存储过程中，经过了两次曝光，消耗了水中的余氯，加之小区居民居住人口数量无法固定和控制，造成蓄水池、蓄水箱长期蓄水，导致水质严重污染、恶化、变味、变色、结垢、滋生有害藻类及细菌，水质二次污染严重;这是二次供水目前存在的主要问题。另外一种二次供水设备是无负压及管网叠压供水设备，这些没备虽无水池、水箱，但这些设备都设有稳流储水增压调节罐，对来自管网的污染水源均没有相应的水质处理技术及消毒保障技术，只是实现了加压供水层面上的需要，而解决不了水质污染的问题，保障不了水质安全。有关城市卫生部门曾有检测结果显示，自来水厂和直接供水管网末梢水质合格率相对较高一些，而二次供水水质合格率仅为50%～73%。据统计，约有80%的疾病与饮用不安全的水有关，严重危害着我国城市居民的身心健康。
在农村饮用水方面，我国的广大农村生活用水污染现状也不容乐观，农业生产中大量长期农药和化肥的使用，加之生活污染和工业污染的叠加，另外，由于农村居住分散，相关监管力度及监测技术水平等保障措施难以落实，广大农村地区的水质情况都不及城市地区，农村地区生活饮用水的卫生、安全问题日益突出，较城市饮用水质差距较大。2007年环境绿皮书指出：全国约有3.2亿农村人口饮水不安全，8亿人饮用水安全仍受到威胁。因此农村饮用水消毒状况亟待解决。
目前市场上流行的饮用净化水设备大都是基于反渗透原理制成的，反渗透简称RO，是六十年代发展起来的一种膜分离技术，使用反渗透膜制造净化水可以去除水中的细菌、病毒、胶体、有机物和溶解性盐类。但是，反渗透设备存在一些致命的缺点，比如，合格水出水率低，只有40%，造成60%的水资源浪费，更为严重的是在去除水中有害物质的同时，也去除了大部分对人体健康必须的矿物质和微量元素，长期饮用这种水反而会对人体造成一定的伤害;设备需要频繁更换滤芯，增加了设备运行和维护的人工和材料成本，另外，制水和出水速度慢，效率低，跟不上用户瞬间用水等缺点。
再有，在消毒处理方面，目前的饮用水技术也有采用紫外线灯进行消毒的技术，其原理是：当水中的细菌、病毒、藻类生物等受到一定剂量的紫外光波光253.7nm照射后，其细胞的DNA、RNA结构被破坏，细胞再生无法进行，从而达到水的消毒和净化的目的。而波长185nm谱线在空气中产生臭氧，而臭氧可起到杀菌、除味的效果。185nm的谱线还可以分解水中的有机物分子，产生羟基自由基并最终将水中的有机物分子氧化为二氧化碳，达到去除有机物的目的。申请号为00117600.5、专利名称为《一种优质直饮水的杀菌系统及方法》、申请人为中国科学院广州地球化学研究所的中国专利就披露了这种技术，其工艺系统为:直饮水循环系统→直饮水储水桶→水泵泵水→臭氧发生器及臭氧注入装置→接触塔【臭氧均匀溶入水中】→紫外装置【紫外光照射水】→直饮水用户→直饮水循环系统。但是这种技术在实际应用中也存在一定的问题，比如：需要专门的臭氧发生器、接触塔，设备占地面积大、操作复杂、紫外光照射消毒不彻底和消毒有死角等等缺陷，尤其是缺少高级氧化催化装置，在供水量较大的条件下处理速度达不到用水要求。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了环保型超级氧化深度净化直饮水处理达到直饮水的方法;另外本发明还提供了实现上述饮用水深度处理方法的装置。
为了解决上述技术问题，本发明环保型超级氧化深度净化直饮水处理达到直饮水的方法包含如下过程，该过程并非按照先后顺序排列：
a) 通过扰流装置使进入罐体内的饮用水形成整体大涡流、局部小涡流的全流动状态，保证罐体内的饮用水无死水;
b) 对罐体内壁进行镜面处理如抛光、电镀，一方面使水中的杂质无法附着、沉积，另一方面可起到反射紫外线进而增加紫外线辐射量的作用;
c) 利用波长为185nm和波长为253.7nm的紫外线对饮用水进行紫外线消毒处理，且紫外线的剂量为4-800mJ/cm2 ;
d) 利用波长为185nm紫外线诱导的臭氧对饮用水进行臭氧消毒处理;
e) 利用波长为185nm紫外线诱导的臭氧在多相缓释催化剂的作用下发生高级氧化(也称超级氧化，以下同)反应，产生的羟基自由基对饮用水中难以降解的污染物进行降解处理;
f) 利用波长为253.7nm的紫外线对臭氧有消除作用，将水中残余的臭氧进行消除处理。
在上述f)步骤中还可以增加具有缓释性的臭氧消除催化剂来迅速、彻底地消除残余的臭氧。
这环保型超级氧化深度净化直饮水处理装置，包括第一水腔1和与第一水腔串联的第二水腔2，特别之处在于第一水腔1的内壁或靠近内壁处设置有螺旋状的第一整体扰流器3;第一水腔1内封装若干个第一石英套管1-1，第一石英套管1-1内封装波长为185nm的第一紫外线灯管1-2;第一石英套管1-1外设置有螺旋状的第一局部扰流器5;第一水腔1的内壁、第一整体扰流器3和第一局部扰流器5的外表面包含有高级氧化催化剂的电镀层，该电镀层不仅能起到反射紫外线的镜面效应，又作为多相催化剂的载体，起到逐渐、随时、持续释放多相催化剂的作用，可以采取分散电镀的方式实现;第二水腔2内封装若干个第二石英套管2-1，第二石英套管2-1内封装波长为253.7nm的第二紫外线灯管2-2;第二水腔2的内壁为镜面，能起到反射紫外线的镜面效应，可以采用抛光或电镀的方式实现。
第二水腔2的内壁或靠近内壁处也可以设置有螺旋状的第二整体扰流器4;第二整体扰流器4的外表面也可以为镜面。能起到反射紫外线的镜面效应，可以采用抛光或电镀的方式实现。
第二石英套管2-1外也可以设置螺旋状的第二局部扰流器6，其外表面也可以为镜面，能起到反射紫外线的镜面效应，可以采用抛光或电镀的方式实现。
第二水腔2的内壁和第二整体扰流器4外表面的镜面可以是包含有高级氧化催化剂的电镀层。
第二局部扰流器6外表面的镜面也可以是包含有高级氧化催化剂的电镀层。
第二水腔2的内壁的镜面还可以是包含有臭氧消除催化剂的电镀层，以更迅速、更彻底底消除残余的臭氧。
第二整体扰流器4外表面的镜面还可以是包含有臭氧消除催化剂的电镀层。
第二局部扰流器6外表面的镜面还可以是包含有臭氧消除催化剂的电镀层。
具体地，前述的高级氧化催化剂包括金属氧化物催化剂和/或贵金属催化剂;所述的金属氧化物为二氧化钛、锰氧化物、铁氧化物、钴氧化物、氧化铜、氧化锌、钒氧化物、氧化镍、二氧化锡和二氧化铈中的一种或多种;所述的贵金属为钌、铂、钯、铼、铑、铱、银和金中的一种或多种。
第一水腔1和第二水腔2共同形成一个罐体。
第一水腔1和第二水腔2也可以分别独立形成两个罐体。
第一石英套管1-1或第二石英套管2-1的轴向与进水方向平行。
第一石英套管1-1或第二石英套管2-1的轴向与进水方向也可以垂直。
与现有技术相比较，本发明的有益效果是：
①紫外线消毒、臭氧消毒、高级氧化消毒、残余臭氧消除四种水处理方式并用，使水处理的效果更好。
②整体扰流与局部扰流并用，使进入罐体内的饮用水形成整体大涡流、局部小涡流的全流动状态，保证每一滴水都经过了四种方式的处理，真正做到了深度处理、彻底无死角。
③将电镀层作为催化剂的载体，一方面使水中的杂质无法附着、沉积，另一方面可起到反射紫外线进而增加紫外线辐射量的作用，还起到逐渐、随时、持续释放催化剂的作用，一举三得，整个设备结构简单、广谱高效、彻底杜绝二次水质污染，提高和保障水质安全。