CN103723803B - 使用羟基自由基对水消毒解毒净化的方法及其装置 - Google Patents

使用羟基自由基对水消毒解毒净化的方法及其装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种使用羟基自由基对水消毒解毒净化的方法及其装置。本发明主要是解决现有的水处理方法和装置存在的无法去除水中残留的致癌物质、无法去除超标的重金属和有机化合物的技术问题。本发明的技术方案为：其包括以下步骤：首先将臭氧释放到被处理的水中，经过UVC253.7nm汞灯紫外灯模块或深紫外DUV？LED280nm？LED紫外灯模块照射生成单线态原子氧，对饮用水持续不断地消毒解毒净化，使其达到生活饮用水卫生标准后排出或对废水的中水回用，达到零排放。一种使用上述方法的装置，其包括臭氧发生器、波轮、曝气器、壳体、若干个紫外灯模块、超声装置、进水口、出水口、氧气出气口、过氧化钠生成机、过氧化钠收集罐和过氧化钠排出管。

Description

使用羟基自由基对水消毒解毒净化的方法及其装置
技术领域
本发明涉及一种使用羟基自由基对水消毒解毒净化的方法及其装置，它属于一种采用253.7nm或者280nm紫外光照射臭氧生成羟基自由基对饮用水进行消毒、解毒、净化或对废水的中水进行消毒、解毒、净化的方法和装置。
背景技术
中国约50％水源受污染，环保部2013年6月4日公布了《2012中国环境状况公报》，2102年超过30％的河流和超过50％的地下水不达标。目前，我国饮用水合格率低，不到11％的人饮用符合国家卫生标准的水，65％的人饮用浑浊、苦咸、含氟、含砷、工业污染的水。目前水中污染物已达到2221种，自来水污染物有765种，饮用不安全的水会对人体造成危害，其中已知对人体有害的水污染物有190种，致癌的有20种，疑癌的有23种，促癌的有18种，致肿瘤突变的有56种。我国现有的自来水厂，98％仍使用传统水处理工艺，即用氯对自来水进行消毒，氯在水中能够生成三氯甲烷等致癌物质，无法去除超标的重金属和有机化合物。无法达到《生活饮用水卫生标准》GB5749—2006标准。
发明内容
本发明的目的是解决现有的水处理方法和装置存在的无法去除水中残留的致癌物质、无法去除超标的重金属和有机化合物的技术问题，提供一种使用羟基自由基对水消毒解毒净化的方法及其装置，经本发明的方法及其装置处理后的水中无任何残留物且成本低。
本发明为解决上述技术问题，采用的技术方案为：
使用羟基自由基对水消毒解毒净化的方法，其包括以下步骤：首先将臭氧发生器产生的臭氧经过曝气器释放到被处理的水中，再经过波轮的搅拌在被处理的水中生成高浓度臭氧水，高浓度臭氧水再经过UVC253.7nm汞灯紫外灯模块或深紫外DUVLED280nmLED紫外灯模块照射生成单线态原子氧，单线态原子氧将水拉开生成高浓度的羟基自由基水溶液，对饮用水持续不断地消毒解毒净化，使其达到生活饮用水卫生标准后排出；同时将臭氧发生器产生的氧气通过过氧化钠生成机生成过氧化钠再提供给排出管排出以利于循环利用。
一种使用上述方法的装置，其包括臭氧发生器、波轮、曝气器、壳体、若干个紫外灯模块、超声装置、进水口、出水口、氧气出气口、过氧化钠生成机、过氧化钠收集罐和过氧化钠排出管，波轮和曝气器设在壳体内腔的下部，臭氧发生器设在壳体外侧的下部且其出气口与曝气器的进气口联接，若干个紫外灯模块均匀设在壳体内的侧壁上，进水口设置在壳体一侧的下部，出水口设置在壳体另一侧的上部，超声装置设在壳体设置有进水口和出水口的内壁上，氧气出气口设在壳体的上端且其通过管道与过氧化钠生成机的进气口联接，过氧化钠生成机的出口与过氧化钠收集罐的进口联接，过氧化钠收集罐的出口与过氧化钠排出管的进口联接，过氧化钠排出管设在搪瓷壳体内的上部。
所述紫外灯模块为UVC253.7nm紫外灯模块或DUV280nmLED深紫外灯模块中的任意一种或UVC253.7nm紫外灯模块和DUV280nmLED深紫外灯模块的任意组合。
所述臭氧发生器为臭氧机。
所述曝气器为硅橡胶软管曝气器或其它材料曝气器中的任意一种。
由于本发明采用了上述技术方案，根据自然科学光化学原理对水进行处理，即使用羟基自由基生成系统对水进行消毒解毒净化，使其符合《生活饮用水卫生标准》。解决了现有的水处理方法和装置存在的无法去除水中残留的致癌物质、无法去除超标的重金属和有机化合物的技术问题。与背景技术相比，本发明具有处理后的水中无任何残留物且成本低和废水中水零排放等优点。
以羟基自由基处理高难度制药废水中水为例：20minCOD去除37mg/L,5.3元/吨(按1元/度电计算)。用国产膜对废水进行膜分离后回用，将余下废水中的COD由不可生化氧化成可生化只需要30％运行费用，1.8元/吨。将可生化的废水再打入生化池进行生物氧化。(原水COD330—350mg/L，不可生物降解，经过羟基自由基处理30min后，通过生物摇床试验验证，最终出水COD降解到50以内，生化性得到质的提高)。LED光源耗电是汞灯的10％，臭氧的利用率增加90％，这两项节能指标可将运行费降至0.53元/吨。而国家对上述制药污水经生物氧化后排出的中水，COD在330—350mg/L,统一再处理的成本32.5元/吨。氯气氧化电位1.36(伏特)，羟基自由基氧化电位2.80(伏特)，臭氧氧化电位2.07(伏特)，臭氧氧化能力是氯的50倍，杀菌反应速度是氯的3000倍。以此推理：羟基自由基氧化能力是氯的150倍，杀菌反应速度是氯的7000倍。对水中有毒的有机物瞬间矿化生成无毒的无机盐。具备科学性和可行性。
附图说明
图1是本发明装置的结构示意图。
具体实施方式
本实施例中的使用羟基自由基对水消毒解毒净化的方法，其包括以下步骤：首先将臭氧发生器产生的臭氧经过曝气器释放到被处理的水中，再经过波轮的搅拌在被处理的水中生成高浓度臭氧水，高浓度臭氧水再经过UVC253.7nm汞灯紫外灯模块或深紫外DUVLED280nmLED紫外灯模块照射生成单线态原子氧，单线态原子氧将水拉开生成高浓度的羟基自由基水溶液，对饮用水持续不断地消毒解毒净化，使其达到生活饮用水卫生标准后排出；同时将臭氧发生装置产生的氧气通过过氧化钠生成机生成过氧化钠再提供给排出管排出以利于循环利用。
如图1所示，一种使用上述方法的装置，其包括臭氧机1、波轮2、硅橡胶软管曝气器3、搪瓷壳体4、若干个UVC253.7nm紫外灯模块5、两个超声装置6、进水口7、出水口8、氧气出气口10、过氧化钠生成机11、过氧化钠收集罐12和过氧化钠排出管13，波轮2和硅橡胶软管曝气器3设在搪瓷壳体4内腔的下部，臭氧机1设在搪瓷壳体4外侧的下部且其出气口与硅橡胶软管曝气器3的进气口联接，若干个UVC253.7nm紫外灯模块5均匀设在搪瓷壳体4内的侧壁上，进水口7设置在搪瓷壳体4一侧的下部，出水口8设置在搪瓷壳体4另一侧的上部，两个超声装置6分别设在搪瓷壳体4设置有进水口7和出水口8的内壁上，氧气出气口10设在搪瓷壳体4的上端且其通过管道与过氧化钠生成机11的进气口联接，过氧化钠生成机11的出口与过氧化钠收集罐12的进口联接，过氧化钠收集罐12的出口与过氧化钠排出管13的进口联接以便于将过氧化钠循环利用，过氧化钠排出管13设在搪瓷壳体4内的上部。搪瓷壳体4上还设有21配电柜和22中控柜，以便于负责整体电路控制。进水口7为饮用水或污水中水的进水口，出水口8为饮用水和污水中水处理后的出水口。
上述实施例中的UVC253.7nm紫外灯模块5还可以用DUV280nmLED深紫外灯模块或UVC253.7nm紫外灯模块和DUV280nmLED深紫外灯模块的任意组合代替。
上述实施例中的臭氧机1还可以用双氧水或二氧化氯中的任意一种代替。
上述实施例中的硅橡胶软管曝气器3还可以用其它材料曝气器代替。
本发明的的工作原理是：
臭氧机1或1双氧水14或二氧化氯15等能够产生原子氧的装置将生成高浓度臭氧通过硅橡胶软管曝气器3进入密闭的搪瓷壳体4中，经过波轮2搅拌，在处理水中生成高浓度臭氧水向上运行，经过UVC253.7nm汞灯紫外灯模块或深紫外DUVLED280nmLED紫外灯模块生成单线态原子氧，单线态原子氧将水拉开，生成高浓度的羟基自由基水溶液。对饮用水持续不断地消毒解毒净化，使其达到《生活饮用水卫生标准》GB5749—2006标准。
对废水的中水持续不断地消毒解毒净化，达到无害化排放之目的，做到中水回用。超声装置6的空化效应、瞬时高温效应产生羟基自由基的同时能够将紫外灯模块持续不断地清洗，确保紫外灯洁净，253.7nm或280nm紫外线通过玻璃管照射在水中的臭氧，持续不断地在水中生成羟基自由基。
由于氧气源的臭氧机1每小时生成1公斤臭氧的同时生成9公斤氧气，这9公斤氧气通过出气口10进入过氧化钠生成机11中，再经过过氧化钠收集罐12和过氧化钠排出管13排出过氧化钠向下运行的同时释放原子氧，经过UVC253.7nm汞灯紫外灯模块或深紫外DUVLED280nmLED紫外灯模块生成单线态原子氧，单线态原子氧将水拉开，生成高浓度的羟基自由基水溶液，对饮用水持续不断地消毒解毒净化，使其达到《生活饮用水卫生标准》GB5749—2006标准。对污水的中水持续不断地消毒解毒净化，达到无害化排放之目的，做到中水回用。过氧化钠释放原子氧在光化学的作用下生成羟基自由基的同时生成氢氧化钠，氢氧化钠可以和羟基自由基强氧化把水中的有毒有机物(工业污染源、农业污染源、生活污染源等)或其它的有机物分解后生成的酸根，酸碱中和，生成无毒副作用的钠盐。

Claims (5)

1.一种使用羟基自由基对水消毒解毒净化的方法，其特征是：包括以下步骤：首先将臭氧发生器产生的臭氧经过曝气器释放到被处理的水中，再经过波轮的搅拌在被处理的水中生成高浓度臭氧水，高浓度臭氧水再经过UVC253.7nm汞灯紫外灯模块或深紫外DUVLED280nmLED紫外灯模块照射生成单线态原子氧，单线态原子氧将水拉开生成高浓度的羟基自由基水溶液，对饮用水持续不断地消毒解毒净化，使其达到生活饮用水卫生标准后排出；同时将臭氧发生器产生的氧气通过过氧化钠生成机生成过氧化钠再提供给排出管排出以利于循环利用。
2.一种使用权利要求1所述的使用羟基自由基对水消毒解毒净化方法的装置，其特征是：该装置包括臭氧发生器(1)、波轮(2)、曝气器(3)、壳体(4)、若干个紫外灯模块(5)、超声装置(6)、进水口(7)、出水口(8)、氧气出气口(10)、过氧化钠生成机(11)、过氧化钠收集罐(12)和过氧化钠排出管(13)，波轮(2)和曝气器(3)设在壳体(4)内腔的下部，臭氧发生器(1)设在壳体(4)外侧的下部且其出气口与曝气器(3)的进气口联接，若干个紫外灯模块(5)均匀设在壳体(4)内的侧壁上，进水口(7)设置在壳体(4)一侧的下部，出水口(8)设置在壳体(4)另一侧的上部，超声装置(6)设在壳体(4)设置有进水口(7)和出水口(8)的内壁上，氧气出气口(10)设在壳体(4)的上端且其通过管道与过氧化钠生成机(11)的进气口联接，过氧化钠生成机(11)的出口与过氧化钠收集罐(12)的进口联接，过氧化钠收集罐(12)的出口与过氧化钠排出管(13)的进口联接，过氧化钠排出管(13)设在搪瓷壳体(4)内的上部。
3.根据权利要求2所述的使用羟基自由基对水消毒解毒净化方法的装置，其特征是：所述紫外灯模块(5)为UVC253.7nm紫外灯模块或DUV280nmLED深紫外灯模块中的任意一种或UVC253.7nm紫外灯模块和DUV280nmLED深紫外灯模块的任意组合。
4.根据权利要求2所述的使用羟基自由基对水消毒解毒净化方法的装置，其特征是：所述臭氧发生器(1)为臭氧机。
5.根据权利要求2所述的使用羟基自由基对水消毒解毒净化方法的装置，其特征是：所述曝气器(3)为硅橡胶软管曝气器或其它材料曝气器中的任意一种。
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