申请日2010.10.26
公开(公告)日2013.05.22
IPC分类号B01J19/08; C02F1/32
摘要
本发明提供用于水处理的设备和系统，以及用于处理水的方法。用于水处理的设备可以包括一个或多个反应器，所述一个或多个反应器配置用于水处理;一个或多个光源，所述一个或多个光源配置为在所述一个或多个反应器内提供紫外光;光催化剂，所述光催化剂安置在所述一个或多个反应器的每一个中并且配置为从所述一个或多个光源接收所述紫外光;以及纯氧源，所述纯氧源连接至所述一个或多个反应器并且配置为将纯氧提供至所述水。
翻译权利要求书
1.一种用于水处理的设备，所述设备包括：
一个或多个反应器，所述一个或多个反应器配置用于水处理;
一个或多个光源，所述一个或多个光源配置为在所述一个或多个反应 器内提供紫外光;
光催化剂，所述光催化剂安置在所述一个或多个反应器的每一个中并 且配置为从所述一个或多个光源接收所述紫外光;和
纯氧源，所述纯氧源连接至所述一个或多个反应器并且配置为将纯氧 提供至所述水。
2.权利要求1所述的设备，其中所述一个或多个反应器的每一个包 括至少一个入水口，所述至少一个入水口配置为接收要处理的水。
3.权利要求1所述的设备，其中所述一个或多个反应器的每一个包 括至少一个出水口，所述至少一个出水口配置为移除已经通过所述一个或 多个反应器的经处理的水。
4.权利要求1所述的设备，所述设备还包括：
一个或多个水通道，所述一个或多个水通道与所述一个或多个反应器 连接并且配置为将水提供至所述一个或多个反应器或将水从所述一个或 多个反应器移除。
5.权利要求1所述的设备，其中所述一个或多个光源安置在所述一 个或多个反应器内部。
6.权利要求1所述的设备，其中所述一个或多个光源沿所述一个或 多个反应器的纵轴安置。
7.权利要求1所述的设备，其中所述一个或多个光源安置在所述一 个或多个反应器外部。
8.权利要求1所述的设备，其中所述光催化剂至少部分地涂布所述 一个或多个反应器的内表面。
9.权利要求1所述的设备，其中所述光催化剂配置为粒子、板、片、 线或网的形式。
10.权利要求9所述的设备，其中所述光催化剂包含选自由以下各项 组成的组的材料：TiO2、ZnO、WO3、CdS、Fe2O3、MnO2、CeO2、CuO 和RTiO3化合物，其中R是Sr、Ba、Ca、Al或Mg。
11.权利要求10所述的设备，其中将所述光催化剂用选自由以下各 项组成的组的至少一种金属金属化：Pt、Pd、Au、Ag、Re、Ru、Fe、Cu、 Bi、Ta、Ti、Ni、Mn、V、Cr、Y、Sr、Li、Co、Nb、Mo、Zn、Sn、Sb 和Al。
12.权利要求1所述的设备，其中所述纯氧源连接至安置在所述一个 或多个反应器上游的水通道。
13.权利要求1所述的设备，所述设备还包括：
控制装置，所述控制装置连接至所述纯氧源并且配置为调节提供至所 述水的所述纯氧的量和/或速率。
14.权利要求1所述的设备，其中所述一个或多个反应器由塑料、玻 璃、陶瓷或金属制成。
15.权利要求14所述的设备，其中所述塑料选自由以下各项组成的 组：聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚酯、聚酰亚胺、聚苯乙烯、丙烯腈-丁 二烯-苯乙烯三元共聚物、丙烯酸类聚合物、氟化聚合物，以及它们的组 合。
16.权利要求14所述的设备，其中所述玻璃选自由以下各项组成的 组：钠钙玻璃、石英玻璃、硼硅玻璃、丙烯酸类玻璃、糖玻璃、白云母、 氧氮化铝，以及它们的组合。
17.权利要求14所述的设备，其中所述陶瓷选自由以下各项组成的 组：氧化铝、氧化锆、氧化锆增韧的氧化铝、滑石、多铝红柱石、堇青石、 熔岩、氮化硼，以及它们的组合。
18.权利要求14所述的设备，其中所述金属选自由以下各项组成的 组：铁、不锈钢、铜、钛、铝，以及它们的组合。
19.权利要求1所述的设备，其中所述一个或多个反应器涂布有金属 材料以反射来自所述一个或多个光源的所述紫外光。
20.权利要求19所述的设备，其中所述金属材料选自由以下各项组 成的组：铝、不锈钢、氧化锌、氧化铁、氧化镁和二氧化钛。
21.权利要求1所述的设备，所述设备还包括：
一个或多个套管，所述一个或多个套管配置为防止所述一个或多个光 源与所述水之间的接触。
22.权利要求21所述的设备，其中所述一个或多个套管由至少部分 地对紫外光透明的材料制成。
23.权利要求22所述的设备，其中所述材料选自由以下各项组成的 组：玻璃、二氧化硅、氟化物、宝石和聚合物。
24.权利要求21所述的设备，所述设备还包括：
一个或多个清洁装置，所述一个或多个清洁装置配置为附着至所述一 个或多个套管的外表面，并且沿所述一个或多个套管的长度可控地移动和 /或绕所述一个或多个套管可控地旋转。
25.权利要求1所述的设备，所述设备还包括：
电源，所述电源连接至所述一个或多个光源并且配置为提供功率。
26.权利要求25所述的设备，其中所述电源包括提供恒定功率的电 镇流器和/或断路器。
27.一种用于水处理的系统，所述系统包括：
一个或多个用于水处理的设备，其中所述设备包括：
一个或多个反应器，所述一个或多个反应器配置用于水处理;
一个或多个光源，所述一个或多个光源配置为在所述一个或多个 反应器内提供紫外光;
光催化剂，所述光催化剂安置在所述一个或多个反应器的每一个 中并且配置为从所述一个或多个光源接收所述紫外光;和
纯氧源，所述纯氧源连接至所述一个或多个反应器并且配置为将 纯氧提供至所述水;和
分析器单元，所述分析器单元连接至所述一个或多个设备并且配置为 分析来自所述设备的水。
28.权利要求27所述的系统，所述系统还包括：
至少一个入水口，所述至少一个入水口处于所述一个或多个反应器中， 通过所述至少一个入水口可以将要处理的水引入至所述一个或多个反应 器中。
29.权利要求27所述的系统，所述系统还包括：
至少一个出水口，所述至少一个出水口处于所述一个或多个反应器中， 所述至少一个出水口配置为移除已经通过所述一个或多个反应器的经处 理的水。
30.权利要求27所述的系统，所述系统还包括：
一个或多个水导管，所述一个或多个水导管与所述一个或多个设备连 接并且配置为将水提供至所述一个或多个设备或将水从所述一个或多个 设备移除。
31.权利要求30所述的系统，其中所述一个或多个水导管是管道、 输送系统的一部分或半导体工厂的一部分。
32.权利要求27所述的系统，所述系统还包括：
一个或多个再循环通道，所述一个或多个再循环通道配置为将已经通 过所述水处理设备的经处理的水再循环返回至安置在所述水处理设备的 上游的水导管。
33.权利要求27所述的系统，所述系统还包括：
过滤装置，所述过滤装置安置在所述水处理设备的上游。
34.权利要求33所述的系统，所述系统还包括：
一个或多个泵，所述一个或多个泵连接至所述水处理设备和所述过滤 装置，以将要处理的水移动通过所述过滤装置和所述水处理设备中的所述 一个或多个反应器。
35.权利要求34所述的系统，所述系统还包括：
电源，所述电源连接至所述水处理设备中的所述一个或多个光源和所 述一个或多个泵以提供功率。
36.权利要求33所述的系统，所述系统还包括：
缓冲室，所述缓冲室安置在所述过滤装置与所述水处理设备之间并且 配置为防止水的溢出和保持水在所述系统中的恒定体积。
37.权利要求34所述的系统，所述系统还包括：
控制器，所述控制器配置为控制所述过滤装置、所述一个或多个泵， 以及所述一个或多个光源。
38.权利要求27所述的系统，其中所述一个或多个水处理设备串联、 并联或以它们的组合进行连接。
39.一种用于处理水的方法，所述方法包括使用根据权利要求1-26 中的任一项所述的设备或根据权利要求27-38中的任一项所述的系统。
40.权利要求39所述的方法，其中在所要处理的水中存在过氧化氢。
说明书
水处理设备和系统
技术领域
本公开内容总体上涉及水处理设备和系统。
背景
水供给和来自化工业、发电厂和农业来源的废水的排放中有害杂质和 污染物的存在是主要的全球关注的问题。因此，在开发成本有效的水处理 方法上存在兴趣。
例如，在传统的水处理技术中，作为防止作为氯消毒副产物的三卤甲 烷(THM)产生的备选方法，广泛地使用了作为强氧化剂并且在水味、提高 的沉淀，以及增加的生物活性方面具有数种益处的臭氧。然而，臭氧反应 需要相当尺寸的反应器以及相应的足够反应时间的保证。因此，传统的基 于臭氧的先进氧化处理方法具有在过度的成本和其他操作问题方面上的 缺点。此外，臭氧在其与有机化合物的反应性上极其具有选择性，其中它 与大部分的有机污染物，如二甲萘烷醇、2-甲基异冰片以及饱和烃如THM、 农药等缓慢地反应，或者完全不与它们反应。此外，臭氧的氧化能力对于 多种操作条件，如pH、温度和盐度非常敏感。
在典型的半导体制造过程中，产生显著量的废水，因为在将污染物从 晶片表面移除的过程中消耗了大量的水。半导体废水含有多种有害的环境 污染物，如有机溶剂、酸、碱、盐、重金属，以及其他有机和无机化合物， 其非常难以处理。换言之，标准物理/化学废水处理技术关于它们处理有 机溶剂的能力上具有限制，并且同样在处理生物污染物上效率低下。在以 上污染物中，通常使用高浓度的过氧化氢(H2O2)清洁半导体，然而没有处 理由这些过程产生的残留过氧化氢的有效方式。残留过氧化氢是强氧化剂 并且其在废水排放中的存在可以对环境具有负面影响。
概述
本文公开了用于水处理的设备和系统和用于处理水的方法的实施方 案。根据一个方面，用于水处理的设备包括一个或多个反应器，所述一个 或多个反应器配置用于水处理;一个或多个光源，所述一个或多个光源配 置为在一个或多个反应器内提供紫外(UV)光;光催化剂，所述光催化剂 安置在一个或多个反应器的每一个中并且配置为从一个或多个光源接收 UV光;以及纯氧源，所述纯氧连接至一个或多个反应器并且配置为将纯 氧提供至水。
根据另一方面，用于水处理的系统包括一个或多个上述用于水处理的 设备和分析器单元，所述分析器单元连接至一个或多个设备并且配置为分 析来自所述设备的水。
根据再另一方面，用于处理水的方法包括使用上述设备或系统。
以上概述仅为了举例说明并且不意图以任何方式限制。除了上面描述 的示例性方面、实施方案和特征之外，通过参考附图和以下的详述，其他 方面、实施方案和特征将是显见的。