CN104359175B - 一种适用于雾霾及粉尘环境的水基空气净化装置 - Google Patents

Abstract

一种适用于雾霾及粉尘环境的水基空气净化装置，包括空气吸入室及水基空气净化室。空气吸入室内安装有污染空气吸入装置，水基空气净化室底部设有空气净化池，空气净化池内安装有超微气泡发生器、浊度感应装置、微电流电解装置，所述污染空气吸入装置通过进气管道与超微气泡发生装置连接，空气净化池的上部设有水雾发生装置和水雾截留装置，污染空气吸入装置、超微气泡发生器、浊度感应装置、微电流电解装置、水雾发生装置均与设置在空气净化室一侧的控制系统连接。本发明可有效净化空气中的颗粒物及有毒有害物质，改善空气质量，适用于家庭、单位、学校、公交站、化工厂、施工隧道等各种场所产生的雾霾及粉尘治理，具有巨大的推广应用价值。

Description

一种适用于雾霾及粉尘环境的水基空气净化装置

技术领域

本发明涉及空气净化领域，尤其涉及一种适用于雾霾及粉尘环境的水基空气净化装置。

背景技术

随着人类经济社会的快速发展，人类不断向大气中排放各种污染物，造成空气污染日趋严重。人类活动向大气中排放大量细颗粒污染物，一旦排放超过大气循环能力和承载度，细颗粒物浓度将持续积聚，此时如果受静稳天气等影响，极易出现大范围雾霾。雾霾中的灰尘可导致大气的能见度低，容易发生交通事故，威胁人们的安全；雾霾中有毒有机污染物、细菌、病毒等对人体健康有不利影响。其次，化工厂及隧道等工厂、工程的生产及施工等过程中都会产生大量的粉尘，都会导致空气质量的下降及人体的危害。

近年来，我国因雾霾、粉尘、烟尘导致的空气污染频繁发生。2012年1月，哈市东部地区化工污染严重，天气烟雾浓厚，严重影响市民出行和生活；2013年3月27日，河北临城4家石灰粉厂粉尘污染严重，工厂附近山丘、树木都被白色粉末覆盖，严重影响当地居民的生活。2013年入冬后我国出现最大范围的雾霾污染，京津冀与长三角等多地空气质量指数达到六级严重污染级别。2014年6月12日，武汉发生大面积严重雾霾，PM2.5和PM10双双“爆表”，PM2.5小时浓度值更是一度超过800微克/立方米，空气质量达到重度污染级别。2014年1月4日，国家减灾办、民政部首次将危害健康的雾霾天气纳入2013年自然灾情进行通报。可见雾霾及化工粉尘、烟雾严重影响人们的生活环境，影响了我国的经济发展。因此，如何有效治理雾霾及化工粉尘、烟雾等空气颗粒物污染是亟待解决的问题。

目前，关于空气中颗粒物的治理主要有过滤法、喷洒水雾法、水吸附法、植物吸收法、负离子沉降法等。在发明名称为“雾霾空气过滤清理机”的中国专利(申请号：201410103534.7)中，公布了一种雾霾空气过滤清理机，该过滤机由风机不断抽入导气筒内的雾霾空气，经过锥形分流器进入水中，通过水过滤后冒出，然后在气压的作用下经过过滤器的过滤有过滤器的出气管排出水箱。由于该过滤机采用风机及分流器把气体导入水中，因此在雾霾空气在水中产生的气泡较大，与水的混匀程度有限，去除效果有限。通过过滤器来过滤空气所需的过滤材料要求较高，长时间过滤器容易堵塞，过滤器的清洗维护也要耗费一定的人力。

在发明名称为“一种快速净化城市雾霾的方法及实施装置”的中国专利(申请号：201410107644.0)中，公布了通过向表面活性剂水溶液中通入比空气轻的混合气体产生大量气泡，气泡可吸附空气中PM10以下微小粒子，并通过重量的增加而自由落到地面。该方法及装置采用化学药剂产生气泡容易造成空气污染，通入比空气轻的气体大大增加雾霾治理成本，气泡吸附雾霾微粒其作用范围有限，且可控性较差。

由此可见，上述空气颗粒物净化装置或是用风机把空气导入水中产生的气泡较大，与水的混匀程度有限；或是向表面活性剂中通入比空气轻的气体增加人力物力，表面活性剂容易造成二次污染；或是采用过滤机过滤雾霾空气，对过滤材料要求较高，长时间过滤器容易堵塞，过滤器的清洗维护也要耗费一定的人力。由于雾霾及粉尘污染空气的污染范围较大、污染物种类较多，处理后的颗粒物中常常含有大量致病微生物，因此，开发一种处理简单、处理方式不产生二次污染、处理速度快、能充分净化空气中的雾霾及粉尘、处理后无致病性的净化系统是非常必要的。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种适用于家庭、单位、学校、公交站、化工厂、施工隧道等各种场所的雾霾及粉尘环境空气净化装置，该净化装置对污染空气可持续不间断净化，处理方式巧妙、使用方便、维护简单、不产生二次污染，可解决现有空气净化装置中存在的净化效率低、维护成本高并且有二次污染的问题。

一种适用于雾霾及粉尘环境的水基空气净化装置，包括空气吸入室及水基空气净化室，所述空气吸入室内安装有用于吸入空气的污染空气吸入装置，所述空气吸入室的两侧设置有用于空气净化入口，所述水基空气净化室底部设有用于容置净化水溶液的空气净化池，空气净化池内安装有超微气泡发生器、浊度感应装置、微电流电解装置，所述污染空气吸入装置通过进气管道与超微气泡发生装置连接，空气净化池的上部设有水雾发生装置，用于对空气净化池未净化完全的空气进行进一步的净化及截留，水雾发生装置的上方安装有水雾截留装置，空气净化室一侧安装有控制系统，污染空气吸入装置、超微气泡发生器、浊度感应装置、微电流电解装置、水雾发生装置均与控制系统连接。

进一步的，所述控制系统用于获取浊度感应装置的数据来判断净化水溶液的更换及补充，控制空气净化室内的污染空气吸入装置的开启及关闭，据浊度感应装置的浊度数值的变化来开启及关闭微电流电解装置，根据空气颗粒物大小控制超微气泡发生装置开启微米气泡及纳米气泡的产生，控制微电流电解装置的微电流电解时间，根据浊度感应装置的浊度数值的变化来开启及关闭水雾发生装置。

进一步的，所述的污染空气吸入装置其储气罐容量为30L，功率为750W，每分钟可向所述的超微气泡发生装置输送30-60L的雾霾及粉尘空气用于净化。

进一步的，水基空气净化装置整个框体由双层隔音材料制成，污染空气吸入室内还安装有消音装置，可保证整个水基空气净化系统静音运行。

进一步的，所述的超微气泡发生器由圆盘式微米气泡发生装置组成，气泡发生器在净化池内全方位产生两种规格超微气泡，一种是几微米到几十微米的微米气泡，另一种是把空气和水充分剧烈混合，把空气切割成100纳米以下的纳米气泡。

进一步的，所述的空气净化池的两侧分别设置净化水溶液进口、净化水溶液出口。

进一步的，所述水雾发生装置由储水箱、水雾发生器及水雾喷头组成，所述储水箱用于存储水雾发生器用水，水雾发生器储水箱中的水处理成大量细腻水雾，水雾喷头通过导雾管伸入到空气净化池中，水雾喷头采用带孔圆球状空腔体，可充分均匀的把水雾喷洒到空气净化室的上方空间形成水雾层。

进一步的，所述水雾截留装置由PVC材质构成的多孔板组成，多孔板的孔隙为0.3-0.5mm，厚度为2.0m。

进一步的，水雾截留装置的上方为新鲜空气释放室，新鲜空气释放室左右两侧安装有风机装置，以增大新鲜空气向外界的释放范围。

进一步的，空气净化室一侧安装有供电系统，负责向整个空气净化室内的装置进行供电。

区别于现有技术的空气水洗、喷洒水洗及过滤装置，本发明在使用时通过污染空气吸入装置空气吸入储气罐并向空气净化池中的超微气泡发生器输送，超微气泡发生器根据需要将气泡转换成微米及纳米气泡，与净化池中的净化水溶液充分剧烈混合，空气中的污染物如颗粒物等溶于水中，解决目前水洗装置中直接将空气通入水中、或者采用风机将空气通过水中，导致产生气泡较大，与水接触不充分的缺陷。

针对空气净化处理后的溶液中存在一定致病微生物及有毒有机污染物等，本发明采用绿色、安全的微电流电解技术杀菌降解净化水溶液中的污染物，处理后净化水溶液中的毒性可大大消除或者可直接排放到环境中，因此大大降低了处理后净化水溶液的处理难度。

传统的水雾净化空气，都是通过向空中喷洒水，导致水雾颗粒度大，虽然有一定的空气净化效果，但是与空气接触不充分，大大降低空气的净化效果，本发明针对空气净化池中未处理完全的空气，通过水雾发生装置产生细腻的水雾，通过持续释放水雾对净化池中未被净化的残余颗粒物及污染物进一步净化，达到对空气充分净化的目的；水雾截留装置截留水雾发生装置以及净化池产生的水雾，使其回到空气净化池中，该种回收方式简单、方便、快捷，起到了良好的空气二次净化作用。净化后的新鲜空气通过风机装置输送到水基净化系统以外10米范围内。

附图说明

图1是本发明适用于雾霾及粉尘环境的水基空气净化装置其中一个实施例的结构透视示意图；

图2(a)是本发明中超微气泡发生装置的俯视图，图2(b)是超微气泡发生装置的结构示意图；

图3是本发明适用于雾霾及粉尘环境的水基空气净化装置其中一个实施例中微电流电解装置的整体结构图；

图4是本发明适用于雾霾及粉尘环境的水基空气净化装置其中一个实施例中水雾截留装置的俯视图。

图中：1—空气吸入室，2—空气净化入口，3—污染空气吸入装置，4—消音装置，5—空气净化池，6—进气管道，7—超微气泡发生器，8—浊度感应装置，9—净化水溶液进口，10—净化水溶液出口，11—微电流电解装置，12—水雾发生装置，13—水雾喷头，14—供电装置，15—控制系统，16—水雾层，17—水雾截留装置，18—风机装置，19—新鲜空气释放室。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。

图1所示为本发明实施例适用于雾霾及粉尘环境的水基空气净化装置的结构示意图，所述装置包括空气吸入室1及水基空气净化室两大部分，空气吸入室1两侧设置有空气净化入口2，水基空气净化室上端两侧设置有空气净化出口18。

所述空气吸入室1形状为圆柱体状，空气净化入口2用于空气的进入，空气净化入口2为圆形。空气吸入室1内安装有用于吸入空气的污染空气吸入装置3；空气吸入室1内安装有消音装置4，可降低污染空气吸入装置3工作时产生的声音，加之整个净化装置框体由双层隔音材料制成，可大大消除环境噪声，起到静音运行的效果。

水基空气净化室底部设有用于容置净化水溶液的空气净化池5，空气净化池5的侧壁设置有净化水溶液进口9及净化水溶液出口10。空气净化池5形状为圆柱体，内空，用于放置净化水溶液，空气净化池5中的溶液可根据空气中颗粒物主要成分的不同放置净化水溶液。空气净化池5内设有超微气泡发生装置、浊度感应装置8和微电流电解装置11。

所述污染空气吸入装置3通过进气管道6与超微气泡发生装置7连接，所述污染空气吸入装置3中储气罐容量为30L，功率为750W，每分钟可通过进气管道6向所述的超微气泡发生装置7输送30L的雾霾空气用于净化。所述污染空气吸入装置3储气罐吸入空气至饱和压力表达到饱和后，污染空气吸入装置3自动停止工作，由储气罐中的压力继续向空气净化室池5的超微气泡发生装置7供气。

所述进气管道6由卫生级聚氯乙烯树脂为主要原料制成的PVC-M管道组成，具有较高的耐气体冲击及抗老化性强等优点。进气管道6进入水基空气净化装置，与空气净化池5中的超微气泡发生装置7相连。

所述超微气泡发生装置7由圆盘式微孔发生装置组成，微孔发生装置由ABS工程塑料构成。超微气泡发生装置7可根据空气颗粒物种类及浓度的不同产生两种超微气泡，当空气中颗粒物较多较粗时，其可发生几微米到几十微米的微米气泡。当空气中颗粒物较细时，超微气泡发生装置7可把进入水中的空气进行二次切割，产生微小气泡，被切割曝气头切割成数十纳米直径的小水泡，最后曝气叶轮产生强大的轴向推力和径向搅拌力，将从切割曝气头出来的小气泡经过两次切割粉碎成纳米气泡，并且将气水混合体注入水中，空气与水混成雾状的汽水混合扩散柱，从而延长气水接触时间，延长气泡在水中停留时间。可以使空气与净化池中的溶液充分混合接触，充分被吸附溶液所吸附，达到较好的净化效果。

参照图2，超微气泡发生装置7呈圆盘状，上下面及边缘都具有气泡发生功能，可在空气净化池5内进行全方位发生超微气泡，起到空气充分混匀的作用。

空气净化池5的上部设有水雾发生装置12，所述水雾发生装置12由储水箱、水雾发生器及水雾喷头13组成，所述储水箱用于存储水雾发生器用水，水雾发生器储水箱中的水处理成大量细腻水雾，水雾喷头13通过导雾管伸入到空气净化池5的中央部位，水雾喷头13采用带孔圆球状空腔体，可充分均匀的把水雾喷洒到空气净化室的上方空间形成水雾层16，水雾层16位于空气净化池5上方，可对空气净化池5中未净化完全的空气进行进一步的净化及截留。

整个水基空气净化装置呈圆柱体结构，所述空气吸入室1及水基空气净化室的整个外壳框架可由强度高、重量轻、耐腐蚀、散热性好的双层隔音、合金材料制成，可经受自然环境变化和低温高温侵蚀、无污染，不破坏环境，使用寿命长。整个外壳框架可承重约300kg，足以满足支撑空气净化系统中各个净化装置以及空气净化池5中净化水溶液的需要。

在空气净化池5的一侧两端分别设置净化水溶液进口9和化水溶液出口10，净化水溶液进口9用于净化水溶液的补充，净化水溶液出口10用于雾霾及粉尘净化后的溶液的收集及排放。

在空气净化池5内安装有浊度感应装置8，浊度感应装置8由干电池供电，可实时监测空气净化池内净化水溶液的浊度变化，浊度的变化可反应溶液吸附空气颗粒物的饱和程度，当净化水溶液的浊度从小变大直至溶液吸附饱和值后，提示净化水溶液要更换。

请参照图1及图4，空气净化池5上方两侧安装有微电流电解装置11，微电流电解装置11的电解电极板为钌钛电极。微电流电解电极板伸入到空气净化池5水溶液面以下。微电流电解装置11所需电流小，能耗低，是一种绿色的杀菌技术。微电流电解装置11可杀灭溶于净化水溶液中的致病微生物以及有毒有机污染物，达到对处理后的空气溶液进一步处理的效果。

在空气净化室一侧安装有供电系统14，负责向整个水基空气净化装置内的装置进行供电。供电系统14的上方安装有控制系统15，污染空气吸入装置3、超微气泡发生器7、浊度感应装置8、微电流电解装置11、水雾发生装置12均与控制系统15连接。

控制系统5是一个类似于电脑控制面板的装置，面板上有显示屏，可以显示及设置浊度、各个装置的运行时间及自行设定间歇工作时间，并可自动设置某一种装置中设定参数数值到达后的报警提示声音。

控制系统5可实现以下功能：①通过获取浊度感应装置8的数据来判断净化水溶液的更换及补充；②用以控制空气净化室内的污染空气吸入装置3的开启及关闭，达到间歇供气减小能耗的效果；③用以控制超微气泡发生装置7根据空气颗粒物大小开启微米气泡及纳米气泡的产生；④用以控制微电流电解装置11的微电流电解时间，可通过人工设定间隔工作时间来启动及关闭微电流电解装置11；⑤用以控制水雾发生装置12，根据浊度感应装置8的浊度数值的变化来开启及关闭水雾的发生。

参照图1及图4，为避免吸附有空气颗粒物的水雾从空气净化室中逃逸，水雾发生装置12的上方安装有水雾截留装置17，水雾截留装置17由PVC材质构成的多孔板组成，多孔板的孔隙为0.3-0.5mm，厚度为2.0m。水雾发生装置12及水雾截留装置17安装在空气净化池5的上端，用于未净化完全的空气的二次净化，达到双层净化的效果及水雾的回流进入空气净化池5的效果。

水雾截留装置17上的孔隙可保证净化后的新鲜空气进入新鲜空气释放室19，新鲜空气释放室19左右两侧安装有风机装置18，可增大新鲜空气的释放范围。

本发明工作原理如下：污染空气吸入装置3吸入污染空气并向空气净化池5中的超微气泡发生器7输送，超微气泡发生器7将空气转换成微米及纳米气泡，于空气净化池5中全方位发生气泡，空气与净化水溶液充分剧烈混合，空气中的污染物如颗粒物溶于水中；微电流电解装置11对溶于净化水溶液中的病原有害微生物进行杀灭；水雾发生装置12持续释放细腻水雾对净化池中未被净化的带有残余污染物的空气进一步净化，达到对空气充分净化的目的；水雾截留装置17截留水雾发生装置产生的水雾，使其回流到空气净化池中。控制系统15根据浊度感应装置浊度数值的变化来开启及关闭污染空气吸入装置3、变换超微气泡发生装置7产生不同的气泡、控制微电流电解装置11的间隔工作时间、提示净化水溶液的定期更换及补充等。净化后的新鲜空气通过风机装置18向外界大范围输送。

本发明专利构造新颖，经济实用，安全可靠，可显著提高空气与净化池中溶液的充分混匀，促进净化水溶液对空气中颗粒及污染物的吸附及截留。第二层水雾净化及截留装置可对空气进一步净化并对吸附有颗粒物的空气进一步截留入净化池中。为保证净化后溶液的安全性，净化持中安装的微电流电解装置可有效杀灭空气中的致病微生物及降解有毒有害物质。本发明可有效改善空气质量，适用于家庭、单位、学校、公交站等各种场所，也可以用于化工厂生产过程、隧道施工、运行期间产生的烟尘治理，具有巨大的推广应用价值。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种适用于雾霾及粉尘环境的水基空气净化装置，其特征在于：包括空气吸入室(1)及水基空气净化室，所述空气吸入室(1)内安装有用于吸入空气的污染空气吸入装置(3)，所述空气吸入室(1)的两侧设置有用于空气净化入口(2)，所述水基空气净化室底部设有用于容置净化水溶液的空气净化池(5)，空气净化池(5)内安装有超微气泡发生器(7)、浊度感应装置(8)、微电流电解装置(11)，所述污染空气吸入装置(3)通过进气管道(6)与超微气泡发生装置(7)连接，空气净化池(5)的上部设有水雾发生装置(12)，用于对空气净化池(5)未净化完全的空气进行进一步的净化及截留，水雾发生装置(12)的上方安装有水雾截留装置(17)，空气净化室一侧安装有控制系统(15)，污染空气吸入装置(3)、超微气泡发生器(7)、浊度感应装置(8)、微电流电解装置(11)、水雾发生装置(12)均与控制系统(15)连接；所述的超微气泡发生器(7)由圆盘式微米气泡发生装置组成，气泡发生器在净化池内全方位产生两种规格超微气泡，一种是几微米到几十微米的微米气泡，另一种是把空气和水充分剧烈混合，把空气切割成100纳米以下的纳米气泡。

2.根据权利要求1所述的适用于雾霾及粉尘环境的水基空气净化装置，其特征在于：所述控制系统(15)用于获取浊度感应装置(8)的数据来判断净化水溶液的更换及补充，控制空气净化室内的污染空气吸入装置(3)的开启及关闭，据浊度感应装置(8)的浊度数值的变化来开启及关闭微电流电解装置(11)，根据空气颗粒物大小控制超微气泡发生装置(7)开启微米气泡及纳米气泡的产生，控制微电流电解装置(11)的微电流电解时间，根据浊度感应装置(8)的浊度数值的变化来开启及关闭水雾发生装置(12)。

3.根据权利要求1所述的适用于雾霾及粉尘环境的水基空气净化装置，其特征在于：所述的污染空气吸入装置(3)其储气罐容量为30L，功率为750W，每分钟可向所述的超微气泡发生装置(7)输送30-60L的雾霾及粉尘空气用于净化。

4.根据权利要求1所述的适用于雾霾及粉尘环境的水基空气净化装置，其特征在于：水基空气净化装置整个框体由双层隔音材料制成，污染空气吸入室(1)内还安装有消音装置(4)，可保证整个水基空气净化系统静音运行。

5.根据权利要求1所述的适用于雾霾及粉尘环境的水基空气净化装置，其特征在于：所述的空气净化池(5)的两侧分别设置净化水溶液进口(9)、净化水溶液出口(10)。

6.根据权利要求1所述的适用于雾霾及粉尘环境的水基空气净化置，其特征在于：所述水雾发生装置(12)由储水箱、水雾发生器及水雾喷头(13)组成，所述储水箱用于存储水雾发生器用水，水雾发生器储水箱中的水处理成大量细腻水雾，水雾喷头(13)通过导雾管伸入到空气净化池(5)中，水雾喷头(13)采用带孔圆球状空腔体，可充分均匀的把水雾喷洒到空气净化室的上方空间形成水雾层(16)。

7.根据权利要求1所述的适用于雾霾及粉尘环境的水基空气净化装置，其特征在于：所述水雾截留装置(17)由PVC材质构成的多孔板组成，多孔板的孔隙为0.3-0.5mm，厚度为2.0m。

8.根据权利要求1所述的适用于雾霾及粉尘环境的水基空气净化装置，其特征在于：水雾截留装置(17)的上方为新鲜空气释放室(19)，新鲜空气释放室(19)左右两侧安装有风机装置(18)，以增大新鲜空气向外界的释放范围。

9.根据权利要求1所述的适用于雾霾及粉尘环境的水基空气净化装置，其特征在于：空气净化室一侧安装有供电系统(14)，用于向整个空气净化室内的装置进行供电。