CN103562142B - 带有正电荷的微细气泡发生装置及利用其的水处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及利用带有正电荷的微细气泡发生装置的水处理装置。本发明包括：微细气泡发生装置，用于生成带有正电荷的微细气泡，处理槽，用于接收在上述微细气泡发生装置生成的微细气泡，且储存规定量的原水，超声波振荡器，在施加电源时，发出规定强度的超声波，使向上述处理槽内供给之后向水面浮起的微细气泡爆破；借助上述微细气泡爆破时产生的爆破力，对附着于微细气泡的细菌进行杀菌，来进行消毒处理。

Description

带有正电荷的微细气泡发生装置及利用其的水处理装置
技术领域
本发明涉及带有正电荷的微细气泡发生装置及利用该装置对处理水进行杀菌消毒处理的水处理装置。
背景技术
一般来说，微细气泡作为仅利用水和空气的环保能源，在装置中制成1/100毫米至1/1000毫米的非常小的泡沫。
这种微细气泡与普通泡沫不同，为直径在1μm（1微米）以下的非常微细的气泡，且为微细气泡直径在50μm以下的微小气泡。
众所周知，其具有以下性质，即，颜色为乳白色，微细的气泡连续爆破的同时在水中缩小而消失的同时，以非常慢的速度上升，并由包括40Khz的超声波的冲击波以时速400km的速度产生大量的负离子及瞬间的高温，来引发多种效果，利用上述性质可研发多种应用技术。
并且，实验结果表明，微细气泡有助于人体的血液循环，因此，利用微细气泡的温泉因包含臭氧的水的杀菌效果和对生物的活性效果受到认可，而期待在医疗或健康、食品加工、农业用水及鱼类养殖场等加以利用。
并且，公认为具有如下功能，即，在蔬菜、水果的清洗技术中，可清除残留于表面的各种农药成分，并容易地排出残留于人体皮肤的分泌物，从而对皮肤美容具有卓越的效果的同时，使人体的肌肉得到按摩和放松，而具有有助于解乏的功能。
用于利用微细气泡的上述多种功能的多个微细气泡发生装置，以多种形态被公开。
韩国登录专利第10-0748580号公开的是，一边利用泵对装在水槽中的水进行进气/排气的同时注入少量的空气，一边利用高压进行压缩，从而一边向水槽排气，一边在通过穿有多孔的喷嘴的期间基于摩擦等生成微型的微细气泡。
这种现有的微细气泡发生装置具有用于抽吸水槽的水并使水循环的泵、用于向循环水供给空气的空气供给阀以及压缩桶，并且，需要在排气侧另行设置微型喷嘴，且该微型喷嘴是为了使高压缩水排出的同时通过多孔并摩擦而生成大量微细气泡而特殊制作的。
另一方面，还公知有注入微细气泡来去除水中的粒子的水处理方法，溶气气浮法（DAF，DisslovedAirFlotation）是指，生成微细气泡，此时上升的微细气泡与浮游或沉淀的多个粒子之间发生冲撞，容易制成气泡与粒子的集合体，从而在水面上去除，用于去除水中的藻类或绒屑等低密度粒子，而浮选法用于吹入空气来分离矿物。
根据水中的粒子之间的冲撞理论，在注入微细气泡来去除粒子方面最重要的因素是两种因子的静电特性及大小，其中静电特性更加重要。
水中的粒子大部分带有负电荷，但现有的水处理方法中所注入的微细气泡也带有负电荷。
因此，以往需要使带有负电荷的粒子和同样带有负电荷的气泡发生冲撞，所以存在效率降低或需要进行过多的预处理的问题。
另一方面，在浮选法中也有过以下例子，即，使用作为化学药品的表面吸附剂，人为地生成带有正电荷的微细气泡，从而增加水处理的效率，但在饮用水或自然水系中使用如表面吸附剂等化学药品，具有污染水质、破坏稳定性、处理所需费用高的缺点。
发明内容
技术问题
因此，本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于，提供能够大量生成带有正电荷以提高与带负电荷的异物之间的附着力的微细气泡的微细气泡发生装置。
并且，本发明的目的在于，提供利用微细气泡爆破时产生的爆破能量对包含在处理水中的异物、细菌进行杀菌消毒处理的利用带有正电荷的微细气泡的水处理装置。
解决问题的手段
作为达成上述目的的具体手段，本发明提供微细气泡发生装置，其包括：电解槽，在用于接收规定量的处理水的内部空间具有阳极电极板和阴极电极板，用于对处理水进行电解，以及混合罐，接收由泵加压的经电解的处理水，并接收通过空气流入调节阀供给的空气，上述泵设在从上述电解槽延伸的供水管的长度方向上的中间，且上述混合罐的内部空间具有至少一个内部喷嘴，与空气混合的处理水通过上述内部喷嘴的同时形成微细气泡；通过上述混合罐的排出口，与被赋予电解时产生的正电荷的微细气泡一同将处理水向外部排出。
优选地，上述内部喷嘴包括：多个喷嘴块，以隔开规定间隔的方式分隔配置在上述混合罐的内部面；以及至少一个喷嘴孔，以贯通方式形成在上述喷嘴块，用于使处理水和空气的混合物通过。
更优选地，上述喷嘴孔沿着排出方向线性或非线性地以长的方式延伸，使微细气泡与通过上述喷嘴孔的处理水和空气的混合物之间发生摩擦力。
优选地，上述空气流入调节阀设置于与处理水供给管相连接的空气流入管，或设置于与供水管相连接的空气流入管，上述处理水供给管用于向上述电解槽供给处理水，上述供水管与上述泵的入口侧相连接。
优选地，上述阴极电极板和阳极电极板由铁、铝及不锈钢材料中的某一种形成。
并且，本发明提供利用带有正电荷的微细气泡发生装置的水处理装置，包括：微细气泡发生装置，生成带有正电荷的微细气泡，处理槽，接收在上述微细气泡发生装置生成的微细气泡，且储存规定量的原水，以及超声波振荡器，在施加电源时，发出规定强度的超声波，使得向上述处理槽内供给之后向水面浮起的微细气泡爆破；借助上述微细气泡爆破时产生的爆破力，对附着于微细气泡的细菌进行杀菌，来进行消毒处理。
优选地，上述处理槽与具有原水流入调节阀的原水供给管相连接。
优选地，上述微细气泡发生装置与连接于处理槽的循环管相连接能够以再循环方式接收在上述处理槽进行了杀菌消毒的处理水。
优选地，在上述微细气泡发生装置和处理槽之间配置储存槽，上述储存槽接收在上述处理槽进行了杀菌消毒处理而能够饮用的处理水，并储存规定量。
优选地，上述微细气泡发生装置经由处理水供给管与储存有规定量的原水的原水储存槽相连接，上述处理水供给管与连接于处理槽的循环管相连接。
优选地，，在上述处理槽的底面配置散气管，上述散气管与从上述微细气泡发生装置延伸的微细气泡供给管相连接，用于向处理槽供给带有正电荷的微细气泡。
优选地，上述超声波振荡器与散气管以相同的高度进行配置或以相互不同的高度进行配置，用于向处理槽供给带有正电荷的微细气泡。
优选地，具有控制部，上述控制部用于控制在上述微细气泡发生装置生成带有正电荷的微细气泡的工作时间点以及从上述超声波振荡器发出向带有正电荷的微细气泡传输的超声波的工作时间点。
发明的效果
根据如上所述的本发明，对从外部供给的处理水进行电解，来产生正电荷，并使处理水和空气经过混合罐的内部喷嘴，而生成带有正电荷的微细气泡，从而不使用如吸附剂等化学药品，也能够将带有负电荷的异物附着于微细气泡而浮在水面上，从而进行水处理，因此，能够减少水处理费用，还可以防止水质污染。
并且，在如病菌或大肠杆菌等附着在带有正电荷的微细气泡的状态情况下，向朝向水面浮起的微细气泡提供规定强度的超声波，从而可在水中爆破微细气泡，因此借助微细气泡在水中爆破时产生的爆破力，来获得对附着于微细气泡中的细菌进行杀菌消毒处理的效果。
附图说明
图1是示出本发明优选实施例的微细气泡发生装置的简图。
图2是示出本发明的第一实施例的利用微细气泡发生装置的水处理装置的简图。
图3是示出本发明的第二实施例的利用微细气泡发生装置的水处理装置的简图。
图4是示出借助微细气泡的爆破进行杀菌处理的过程的简图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的优选实施例进行更加详细的说明。
如图1所示，本发明的优选实施例的微细气泡发生装置10包括电解槽12、泵14及混合罐16。
上述电解槽12在用于接收规定量的处理水的内部空间具有多个阳极电极板12a、阴极电极板12b，用于对向内部空间流入的作为处理水的水进行电解，来对处理水赋予正电荷。
电解槽12的一端与处理水供给管11相连接，另一端与用于向上述泵14供给处理水的供水管13相连接。
上述阳极电极板12a、阴极电极板12b由多个金属板形成，上述多个金属板以与处理水的供给方向并列且隔开规定间隔的方式分隔配置在上述电解槽12的内部，用于从外部接收电压。
阴极电极板12a是从外部接收阴极并借助电解槽内的处理水的电解生成氢气的电极板，但也可以由其他电极板方式形成，例如，从外部接收阳极，来使金属薄板的正电荷溶出，并向阴极电极板中溶出的气体赋予正电荷。
由此，上述阴极电极板12a可由铁、铝或不锈钢材料中的某一种形成。
即，若从外部向以相互隔开规定间隔的方式分隔的阳极电极板与阴极电极板施加电压，向阳极电极板施加阳极，向阴极电极板施加阴极，则因电解，在由铝材料形成的阴极电极板会生成氢气，在阳极电极板溶出正电荷，从而向处理水赋予正电荷。
由此，上述阳极电极板由铁材料形成的情况下，在上述阳极电极板发生如下化学式1的电解化学反应。
化学式1：
Fe→Fe2++2e-
Fe2+→Fe3++e-
Fe3++3OH-→Fe(OH)3↓
并且，上述阳极电极板由铝（aluminium）材料形成的情况下，在阳极电极板的周围会发生如下化学式2的电解化学反应。
化学式2：
Al→Al3++3e-
Al3++3OH-→Al(OH)3↓
若向阳极电极板施加电压，则从电极板溶出带有正电位的金属离子（铁离子、铝离子），并生成不溶性金属氢氧化物（氢氧化铁、氢氧化铝等）。所生成的金属氢氧化物由于比重大于水，因此会慢慢沉淀于电解槽。
另一方面，在阴极电极板会发生如下化学式3的电解化学反应。
化学式3：
2H++2e-→H2↑
若向上述阴极电极板施加电压，会从电极板中溶出氢气。
上述混合罐16经由上述供水管13与上述泵14相连接，以接收由泵14加压的经电解的处理水，上述泵14设在从上述电解槽12延伸的供水管13的长度方向上的中间。
在开放设在空气流入管15的空气流入调节阀15a时供给的外部空气与处理水一同向混合罐16供给，上述混合罐16的内部空间具有至少一个内部喷嘴17，与外部空气混合的处理水通过上述内部喷嘴17的同时形成微细气泡。
在此，虽然图示说明的结构是上述空气流入调节阀15a设在与上述处理水供给管11相连接的空气流入管15，但并不局限于此，上述空气流入调节阀15a可设置于与连接于上述泵15的入口侧的供水管14相连接的空气流入管，并向用于供给被赋予正电荷的处理水的供水管供给外部空气。
上述混合罐16包括流入口16a和排出口16b，上述流入口16a用于导入从泵14加压供给的处理水和空气的混合物，上述排出口16b用于排出在通过上述内部喷嘴17的同时生成且被赋予正电荷的微细气泡。
上述内部喷嘴17包括多个喷嘴块17a和如孔（orifice）一样的至少一个喷嘴孔17b，上述多个喷嘴孔17a以隔开规定间隔的方式分隔配置在上述混合罐16的内部面，上述至少一个喷嘴孔17b以贯通方式形成在上述喷嘴块17a，用于使处理水和空气的混合物通过。
此时，优选地，以贯通方式形成在上述喷嘴块17a的上述喷嘴孔17a沿着排出方向线性或非线性地以长的方式延伸，使微细气泡与通过上述喷嘴孔17b的处理水和空气的混合物之间发生摩擦力，来增加微细气泡的生成量，并进而减小微细气泡的大小。
以贯通方式形成在上述多个喷嘴块17a的喷嘴孔17b的直径与形成数量可根据通过上述喷嘴孔17b的混合物所需压力来选择。
由此，通过上述混合罐16的流入口16a向内部空间流入的处理水和空气被加压形成的混合物会迅速通过形成于各个喷嘴块17a的喷嘴孔17b，直到通过混合罐16的排出口16b排出为止。
此时，向上述混合罐的内部供给的流体混合物越靠近排出口16b，，通过流速越快，相反，相邻的喷嘴块17a之间的流体压力则越靠近排出口16b，越迅速减少。
如此，由处理水和空气混合而成的流体混合物从上述混合罐16的内部空间向外部排出的短时间内，流体压力非常迅速地减少，从而将包含在处理水中的空气在通过喷嘴的同时生成的气泡的大小进一步缩小，来从上述排出口16b生成更多数量的微细的气泡。
并且，向上述混合罐16的内部空间供给带有正电荷的处理水，从而通过上述混合罐16的排出口16b生成被赋予正电荷的微细气泡。
即，通过上述泵14的工作，将在上述电解槽12电解的处理水与空气一同加压并通过供水管13向上述混合罐16的流入口16a供给，向上述混合罐16的内部供给的处理水和空气的混合物在通过形成于各个喷嘴块17a的喷嘴孔17b的同时，在上述喷嘴孔17b的后侧产生高暖流混合区域。
在这种混合区域生成的暖流会引起严重的压力变动，且由于急流（jetstream）的压力较低，因而会形成多个低于大气压的负的压力区域，在这种条件下，每当压力突然下降时，都会生成气泡，而越是通过多个喷嘴块，生成的微细气泡将更多、更小。
并且，此时，通过上述混合罐的排出口排出的微细气泡中被赋予在电解槽进行电解时产生的正电荷，从而带有正电荷的微细气泡从排出口向外部排出，而这种带有正电荷的微细气泡通过气泡供给线18向所需之处供给。
图2是示出本发明的第一实施例的利用带有正电荷的微细气泡发生装置的水处理装置的简图。
如图2所示，本发明的水处理装置100包括微细气泡发生装置10、处理槽20及超声波振荡器30。
上述微细气泡发生装置10与上述结构相同，因此将省略对此的说明，并赋予相同的附图标记。
上述处理槽20由箱型水槽结构物形成，接收在上述微细气泡发生装置10生成的带有正电荷的微细气泡，并将作为杀菌消毒处理对象物的原水储存规定量。
处理槽20与具有原水流入调节阀23的原水供给管21相连接，通过上述原水供给管21填充规定量的原水，上述处理槽20可以具有用于测定装在上述处理槽中的原水的水位的水位计22。
在上述处理槽20的底面配置散气管24，散气管24与从上述微细气泡发生装置10延伸的微细气泡供给管相连接，用于供给带有正电荷的微细气泡，从而，可使带有正电荷的微细气泡从上述处理槽20的底面向水面浮起。
由此，装在上述处理槽中的原水中包含的异物或病菌、细菌会附着于带有正电荷的微细气泡中，并通过浮力与气泡一同向水面浮起。
上述处理槽20包括饮用水排出管26和排水管27，上述饮用水排出管26具有调节阀26a，以使进行了杀菌消毒处理的饮用水向外部排出来饮用，上述排水管27具有调节阀27a，以将残留的原水向外部排出。
并且，上述超声波振荡器30在施加电源时，向上述处理槽的内部提供规定强度的超声波，以向通过设在上述处理槽20的底面的散气管供给后向水面浮起的微细气泡传输超声波，因此在微细气泡到达水面之前，可在水中爆破。
虽然图示说明的结构是，超声波振荡器30与用于供给带有正电荷的微细气泡的散气管24一同配置于处理槽20的底面，而与上述散气管24的设置高度相同，但并不局限于此，超声波振荡器30可配置于与处理槽20的底面隔开规定高度的位置，而与上述散气管24的设置高度相互不同。
并且，上述微细气泡发生装置10与连接于上述处理槽20的循环管29相连接，从而以再循环方式接收在上述处理槽20进行了杀菌消毒处理的处理水。
并且，具有控制部25，控制部25用于控制上述微细气泡发生装置的工作时间点和超声波振荡器的工作时间点，来防止在上述微细气泡发生装置10生成带有正电荷的微细气泡的工作时间点和由上述超声波振荡器30发出向带有正电荷的微细气泡传输的超声波的工作时间点重叠。
图3是示出本发明的第二实施例的利用带有正电荷的微细气泡发生装置的水处理装置的简图。
如图3所示，本发明的水处理装置100a包括微细气泡发生装置10、处理槽20及超声波振荡器30，对于与实施例1相同的结构赋予相同的附图标记，且将省略详细说明。
在上述微细气泡发生装置10和处理槽20之间可配置储存槽40，上述储存槽40接收在上述处理槽20进行了杀菌消毒处理而能够引用的处理水，并储存规定量，储存槽40包括饮用水排出管43和排水管44，上述饮用水排出管43具有调节阀43a，以将进行了杀菌消毒处理的饮用水向外部排出来饮用，上述排水管44具有调节阀44a，以将残留的饮用水向外部排出。
上述处理槽20可具有用于检测装在处理槽中的原水的最高水位和最低水位的水位传感器22a、22b。
与第一实施例一样，在上述处理槽20的底面一同设置散气管24和超声波振荡器30，散气管24与从上述微细气泡发生装置10延伸的微细气泡供给管18相连接，并供给带有正电荷的微细气泡，超声波振荡器30在施加电源时发出规定强度的超声波，以向朝向水面浮起的微细气泡传输超声波。
散气管24与超声波振荡器30可按相同或不同的高度设置在处理槽20的底面。
并且，上述微细气泡发生装置10经由处理水供给管11与储存有规定量的原水的原水储存槽20a相连接，上述处理水供给管11与连接于处理槽20的循环管29相连接。
由此，可向上述微细气泡发生装置10选择性地供给储存于上述原水储存槽中的原水或储存于上述处理槽的处理水。
在具有上述结构的利用带有正电荷的微细气泡的水处理场100、100a中对包含在原水中的细菌等细菌进行杀菌消毒处理的工序是，首先，如果作为杀菌消毒处理的对象物的原水到达上述处理槽20的最高位，则借助上述微细气泡发生装置10的工作，将带有正电荷的微细气泡通过气泡供给管及散气管向上述处理槽20的内部供给规定时间。
在此情况下，从上述散气管24排出的微细气泡因浮力而向水面浮起，此时，由于上述微细气泡带有正电荷，因此，如图4所示，以附着带有负电荷的病菌或大肠杆菌等细菌的状态一同向水面浮起。
然后，借助配置于上述处理槽20的超声波振荡器30的工作，产生规定强度的超声波，如果所产生的超声波传输至正在浮起的微细气泡，则如图4所示，微细气泡会因上述超声波而人为爆破，借助在向水面浮起的过程中爆破的微细气泡的爆破力，对附着于上述微细气泡的细菌进行杀菌消毒，从而可将装在上述处理槽中的原水转换为可饮用的处理水。
以上，对本发明的优选实施例进行了说明，但明确的是，本发明可以进行多种变化、变更或使用等同替代，且可以对上述实施例进行适当的变形后相同地进行应用。因此，上述记载内容并不限定由发明要求保护范围来限定的本发明的范围。

Claims (12)

1.一种带有正电荷的微细气泡发生装置，其特征在于，包括：
电解槽，在用于接收规定量的处理水的内部空间具有阳极电极板和阴极电极板，用于对处理水进行电解，以及
混合罐，接收由泵加压的经电解的处理水，并接收通过空气流入调节阀供给的空气，上述泵设在从上述电解槽延伸的供水管的长度方向上的中间，且上述混合罐的内部空间具有至少一个内部喷嘴，与空气混合的处理水通过上述内部喷嘴的同时形成微细气泡，
通过上述混合罐的排出口，与被赋予电解时产生的正电荷的微细气泡一同将处理水向外部排出，
上述阴极电极板和阳极电极板由铁、铝及不锈钢材料中的一种形成，并利用阳极电极板生成的Fe3+和Al3+向电解水赋予正电荷。
2.根据权利要求1所述的带有正电荷的微细气泡发生装置，其特征在于，上述内部喷嘴包括：
多个喷嘴块，以隔开规定间隔的方式分隔配置在上述混合罐的内部面；以及
至少一个喷嘴孔，以贯通方式形成在上述喷嘴块，用于使处理水和空气的混合物通过。
3.根据权利要求2所述的带有正电荷的微细气泡发生装置，其特征在于，上述喷嘴孔沿着排出方向线性或非线性地以长的方式延伸，使微细气泡与通过上述喷嘴孔的处理水和空气的混合物之间发生摩擦力。
4.根据权利要求1所述的带有正电荷的微细气泡发生装置，其特征在于，上述空气流入调节阀设置于与处理水供给管相连接的空气流入管，或设置于与供水管相连接的空气流入管，上述处理水供给管用于向上述电解槽供给处理水，上述供水管与上述泵的入口侧相连接。
5.一种利用带有正电荷的微细气泡发生装置的水处理装置，其特征在于，包括：
权利要求1至4中任一项所述的带有正电荷的微细气泡发生装置，
处理槽，接收在上述微细气泡发生装置生成的微细气泡，且储存规定量的原水，以及
超声波振荡器，在施加电源时，发出规定强度的超声波，使得向上述处理槽内供给之后向水面浮起的微细气泡爆破，
借助上述微细气泡爆破时产生的爆破力，对附着于微细气泡的细菌进行杀菌，来进行消毒处理。
6.根据权利要求5所述的利用带有正电荷的微细气泡发生装置的水处理装置，其特征在于，上述处理槽与具有原水流入调节阀的原水供给管相连接。
7.根据权利要求6所述的利用带有正电荷的微细气泡发生装置的水处理装置，其特征在于，上述微细气泡发生装置与连接于处理槽的循环管相连接，能够以再循环方式接收在上述处理槽进行了杀菌消毒的处理水。
8.根据权利要求5所述的利用带有正电荷的微细气泡发生装置的水处理装置，其特征在于，在上述微细气泡发生装置和处理槽之间配置储存槽，上述储存槽接收在上述处理槽进行了杀菌消毒处理而能够饮用的处理水，并储存规定量。
9.根据权利要求8所述的利用带有正电荷的微细气泡发生装置的水处理装置，其特征在于，上述微细气泡发生装置经由处理水供给管与储存有规定量的原水的原水储存槽相连接，上述处理水供给管与连接于处理槽的循环管相连接。
10.根据权利要求5至9中任一项所述的利用带有正电荷的微细气泡发生装置的水处理装置，其特征在于，在上述处理槽的底面配置散气管，上述散气管与从上述微细气泡发生装置延伸的微细气泡供给管相连接，用于向处理槽供给带有正电荷的微细气泡。
11.根据权利要求5至9中任一项所述的利用带有正电荷的微细气泡发生装置的水处理装置，其特征在于，上述超声波振荡器与散气管以相同的高度进行配置或以相互不同的高度进行配置，用于向处理槽供给带有正电荷的上述微细气泡。
12.根据权利要求5至9中任一项所述的利用带有正电荷的微细气泡发生装置的水处理装置，其特征在于，具有控制部，上述控制部用于控制在上述微细气泡发生装置生成带有正电荷的微细气泡的工作时间点以及从上述超声波振荡器发出向带有正电荷的微细气泡传输的超声波的工作时间点。
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