CN104843837A

CN104843837A - 给水消毒净化器

Info

Publication number: CN104843837A
Application number: CN201510269623.3A
Authority: CN
Inventors: 郭浩
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-05-25
Filing date: 2015-05-25
Publication date: 2015-08-19

Abstract

一种给水消毒净化器，包括多个横向排列的电极，每个电极外面都包裹有绝缘材料，间隔排列的电极共同连接有电源导线或接地导线，电源导线与接地导线之间电连接有高频高压脉冲电源。电极下方设有微孔曝气装置，微孔曝气装置通过气路连通有空气压缩机。电极为板状结构的平板电极，电极之间互相平行。电极倾斜设置。该给水消毒净化器还包括箱体，箱体内设有多个横向排列、相互对应的隔条，相邻的隔条之间为插槽，电极插接在插槽内。箱体内设有多个纵向排列的隔板，隔板两面都设有隔条，电极在箱体内矩阵式分布。绝缘材料为高介电常数的石英、搪瓷、陶瓷或玻璃。该给水消毒净化器还包括氧气回收装置，氧气回收装置包括集气罩，集气罩位于电极上方。

Description

给水消毒净化器

技术领域

本发明涉及一种消毒净化装置，尤其涉及一种给水消毒净化器。

背景技术

消毒是给水工程的重要环节，是城市给水处理系统中杀灭对人体有害的病原微生物的给水处理过程，常采用的方式有氯消毒、臭氧消毒、紫外线消毒等。其中氯消毒法由于价格低廉、效果好，应用最广，但其在水中可产生副产物三卤甲烷、卤乙酸、卤代醛等，该类产物由于“三致”作用越来越被重视，而且氯消毒法不能有效杀灭隐孢子虫及其孢囊，对病毒的杀灭能力较差，同时氯消毒的原料液氯、氯气、盐酸等化学品在运输和储存、使用环节也存在较大的安全隐患。饮水安全关系人的生命健康，安全高效无二次污染的消毒方法将呈现出来，国外新采用臭氧法、紫外线消毒，受污染的水源要采用絮凝沉淀、过滤、生化处理等手段处理去除有机物后再进行消毒处理。

臭氧消毒的优点是杀菌效果好、用量少、作用快，能同时控制水中铁、锰、色、味、嗅，可将氰化物、酚等有毒有害物质氧化为无害物质，可氧化嗅味和致色物质，从而减少嗅味，降低色度，可氧化溶解性铁、锰，形成不溶性沉淀，通过过滤去除，可将生物难分解的大分子有机物氧化分解为易于生物降解的小分子有机物。但研究表明,臭氧受氧化活性限制，不能将有机物完全矿化，臭氧与有机物反应生成不饱和醛类、环氧化合物等有毒物质，在含有少量溴化物的时候，臭氧处理就会产生致癌性的副产物，主要的副产物有有机性副产物的三溴甲烷、乙腈氰甲烷、1-1二溴酮、溴乙酸等，无机性副产物的溴酸盐、次溴酸、次溴离子等。在臭氧处理后再加氯或氯胺处理会分别生成三氯硝基甲烷和氯化氰，成为新的消毒副产物，其毒性现尚不清楚。对某些农药，臭氧氧化后的产物可能更有害。这些副产物中最需要注意的是溴酸盐，其最大容许浓度极低，美国标准为0.01mg/L。

紫外线消毒是一种物理方法，它不向水中增加任何物质，没有副作用，不会产生消毒副产物，但缺乏持续灭菌能力，所以它一般要与其它消毒方法联合使用。然而,对细菌灭活需要的紫外线剂量以紫外线的强度乘以辐照时间计算，它必须保证不能进行自我复制或者突变后代不能进行自我复制。一般细菌的体积越大或者和数目越多，对其灭活所需的紫外线剂量就越大。而病毒本身对紫外线的抵抗能力很弱，但是通过宿主的保护作用增强了病毒耐紫外线性。因此，紫外线消毒处理水必须经过良好的预处理，而且消毒需要紫外线辐照剂量难以明确。另外，紫外线消毒也不能保持持续的杀菌效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种给水消毒净化器，使用本发明进行给水消毒净化能在水中产生高氧化活性物质(·OH、O₃、H₂O₂等活性粒子)，同时具有紫外辐射、高能电子轰击等作用，能够有效的杀死病菌、病毒、孢囊，能将水中的有机物氧化成二氧化碳和水，不产生二次污染，消毒杀菌效果好。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种给水消毒净化器，其特征是，包括多个横向排列的电极，每个电极外面都包裹有绝缘材料，间隔排列的电极共同连接有电源导线或接地导线，电源导线与接地导线之间电连接有高频高压脉冲电源。

根据所述的给水消毒净化器，其特征是，所述电极下方设有微孔曝气装置，微孔曝气装置通过气路连通有空气压缩机。

根据所述的给水消毒净化器，其特征是，所述电极为板状结构的平板电极，电极之间互相平行。

根据所述的给水消毒净化器，其特征是，所述电极倾斜设置。

根据所述的给水消毒净化器，其特征是，该给水消毒净化器还包括箱体，箱体内设有多个横向排列、相互对应的隔条，相邻的隔条之间为插槽，所述电极插接在插槽内。

根据所述的给水消毒净化器，其特征是，所述箱体内设有多个纵向排列的隔板，隔板两面都设有所述隔条，所述电极在箱体内矩阵式分布。

根据所述的给水消毒净化器，其特征是，所述绝缘材料为高介电常数的石英、搪瓷、陶瓷或玻璃。

根据所述的给水消毒净化器，其特征是，该给水消毒净化器还包括氧气回收装置，氧气回收装置包括集气罩，集气罩位于所述电极上方，集气罩通过气路连通有储气罐，储气罐与集气罩之间的气路上连通有电磁阀，集气罩内设有液位控制开关，液位控制开关与电磁阀相连接；储气罐还连通有制氧机，储气罐又通过气路与所述空气压缩机相连通。

本发明是阵列式DBD低温等离子技术在给水处理中的应用，DBD低温等离子技术在废气治理中应用比较广泛，由于水的导电性阻碍了该项技术在水处理的发展，本发明通过在水中产生微小的气泡来提高水的介电常数，以及调节介质厚度及介质间间距，从而实现在水中产生等离子体，达到该技术在非纯水中的应用目的。本发明综合了臭氧和紫外消毒的优势，通过产生高氧化活性物质(.OH、O₃、H₂O₂等活性粒子)、紫外辐射、高能电子轰击等，能够有效的杀死病菌、病毒、孢囊，同时能将水中的有机物氧化成二氧化碳和水，不产生二次污染。

本发明的应用解决了氯消毒运输、储存、使用带来的安全隐患，是一种更彻底的消毒方法，解决了受有机污染水源的前处理过程，没有二次污染物生成。水中剩余的臭氧能够起到持续杀菌的作用，比紫外杀菌具有末端杀菌的优势，消毒杀菌效果好。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中箱体的俯视结构示意图。

图中箭头所示为水流方向。

附图中：

1、箱体；2、电极；3、隔条；4、绝缘材料；5、插槽；6、电源导线；7、微孔曝气装置；8、隔板；9、空气压缩机；10、高频高压脉冲电源；11、接地导线；12、制氧机；13、储气罐；14、电磁阀；15、集气罩；16、液位控制开关。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述：

一种给水消毒净化器，如图1和图2所示，包括多个横向排列的电极2，每个电极2外面都包裹有绝缘材料4，间隔排列的电极2共同连接有电源导线6或接地导线11，电源导线6与接地导线11之间电连接有高频高压脉冲电源10。所述电极2下方设有微孔曝气装置7，微孔曝气装置7通过气路连通有空气压缩机9。所述电极2为板状结构的平板电极，电极2之间互相平行。所述电极2倾斜设置。该给水消毒净化器还包括箱体1，箱体1内设有多个横向排列、相互对应的隔条3，相邻的隔条3之间为插槽5，所述电极2插接在插槽5内。所述箱体1内设有多个纵向排列的隔板8，隔板8两面都设有所述隔条3，所述电极2在箱体1内矩阵式分布。所述绝缘材料4为高介电常数的石英、搪瓷、陶瓷或玻璃。该给水消毒净化器还包括氧气回收装置，氧气回收装置包括集气罩15，集气罩15位于所述电极2上方，集气罩15通过气路连通有储气罐13，储气罐13与集气罩15之间的气路上连通有电磁阀14，集气罩15内设有液位控制开关16，液位控制开关16与电磁阀14相连接；储气罐13还连通有制氧机12，储气罐13又通过气路与所述空气压缩机9相连通。

本发明除能够高效消毒外，还能将水中有机物直接氧化成CO₂和H₂O，无二次污染，Fe²⁺被氧化后，易生成难溶的Fe(OH)₃，使铁盐也得到很好的去除。

本发明在两个电极上均覆盖高介电常数的绝缘材料（石英、搪瓷、陶瓷、玻璃等），连接高频高压脉冲电源，待处理的水位于电极之间，微孔曝气装置向水中曝入空气或氧气，当在放电电极间施加一定频率(几KHz 至几十KHz) 的足够高的电压(几KV至几十KV)时，电极间的气体就会被击穿，产生介质阻挡气体放电。

本发明的工作原理：从DBD 的物理过程来看，电源电压通过电介质电容耦合到放电间隙形成电场，空间电子在这一电场作用下获得能量，与周围气体发生非弹性碰撞，电子从外加电场取得能量转移给气体分子，气体被激励后发生电子雪崩，出现了相当数量的空间电荷，它们聚集在雪崩头部，再与外加电场叠加起来，形成很高的局部电场，在新形成的局部电场作用下，雪崩中的电子得到进一步加速，使放电间隙的电子形成空间电荷的速度比电子迁移速度更快，形成了往返两个电场波，电场波向阴极方向返回时更强，这样一个导电通道能非常快地通过放电间隙形成大量微细丝状的脉冲流光微放电。它们很均匀、漫散和稳定，彼此孤立地随机发生在不同地点，当微放电通道形成以后，空间电荷就在通道内输送累积在电介质表面，产生反向电场而使放电熄灭，形成微放电脉冲。在一定范围内，微放电的数量随供电电压及频率的增加而增加，可见电介质的分布电容对于微放电的形成起着十分重要的镇流作用。一方面，由于电介质的存在，有效地限制了带电粒子的运动，防止了放电电流的无限制增长，从而避免了在放电间隙内形成火花放电或弧光放电；另一方面，电介质的存在可以使微放电均匀稳定地分布在整个放电空间内，气泡中的O₂被合成O₃，与水反应部分生成H₂O₂以及.OH，这些高氧化活性物质(·OH、O₃、H₂O₂等活性粒子)都能与周围水中的病菌、病毒、芽孢、有机物等反应，生成CO₂、H₂O。放电过程的同时产生紫外光，紫外光与O₃协同具有更强的杀菌效果，产生的高能电子也具有杀菌效果。

电极通常为平板电极或同轴圆筒电极，由于单个电极的处理量有限，可根据处理水量的多少，将电极矩阵式排列。

平板电极中间为金属板，外面被绝缘材料（一般为高介电常数的绝缘材料：石英、搪瓷、陶瓷、玻璃等）包裹，电极的金属板通过导线连接高频高压电源，微孔曝气装置从电极下部向上曝气。

圆筒电极内电极中间为金属圆筒，外面被绝缘材料（一般为高介电常数的绝缘材料：石英、搪瓷、陶瓷、玻璃等）包裹，外电极为金属圆筒，内衬绝缘材料，内外电极之间为过水通道，微孔曝气装置从电极下部向上曝气，内外电极的金属筒通过导线连接高频高压电源。

微孔曝气装置通入的气体可以是空气，也可以是氧气，由于制氧成本较高，同时也是为了防止臭氧逸散，通入氧气时采用氧气回收装置。氧气回收装置是在极板的上方设置集气罩，过剩的气体（氧气和臭氧）充满集气罩，水面到达液位控制开关下线时电磁阀打开，气体进入储气罐，水面继续上升至液位控制开关上线，电磁阀关闭；制氧机或氧气瓶自动向储气罐供气。

在本发明中，箱体可上下敞口，水流从下向上直接穿过箱体。当电极倾斜设置时，微孔曝气装置产生的气泡可减慢上升的速度，进一步提高本发明消毒净化的效果。电极倾斜设置，既便于气泡垂直上升，又利于水流水平方向流动。

Claims

1.一种给水消毒净化器，其特征是，包括多个横向排列的电极（2），每个电极（2）外面都包裹有绝缘材料（4），间隔排列的电极（2）共同连接有电源导线（6）或接地导线（11），电源导线（6）与接地导线（11）之间电连接有高频高压脉冲电源（10）。

2.根据权利要求1所述的给水消毒净化器，其特征是，所述电极（2）下方设有微孔曝气装置（7），微孔曝气装置（7）通过气路连通有空气压缩机（9）。

3.根据权利要求2所述的给水消毒净化器，其特征是，所述电极（2）为板状结构的平板电极，电极（2）之间互相平行。

4.根据权利要求3所述的给水消毒净化器，其特征是，所述电极（2）倾斜设置。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的给水消毒净化器，其特征是，该给水消毒净化器还包括箱体（1），箱体（1）内设有多个横向排列、相互对应的隔条（3），相邻的隔条（3）之间为插槽（5），所述电极（2）插接在插槽（5）内。

6.根据权利要求5所述的给水消毒净化器，其特征是，所述箱体（1）内设有多个纵向排列的隔板（8），隔板（8）两面都设有所述隔条（3），所述电极（2）在箱体（1）内矩阵式分布。

7.根据权利要求6所述的给水消毒净化器，其特征是，所述绝缘材料（4）为高介电常数的石英、搪瓷、陶瓷或玻璃。

8.根据权利要求7所述的给水消毒净化器，其特征是，该给水消毒净化器还包括氧气回收装置，氧气回收装置包括集气罩（15），集气罩（15）位于所述电极（2）上方，集气罩（15）通过气路连通有储气罐（13），储气罐（13）与集气罩（15）之间的气路上连通有电磁阀（14），集气罩（15）内设有液位控制开关（16），液位控制开关（16）与电磁阀（14）相连接；储气罐（13）还连通有制氧机（12），储气罐（13）又通过气路与所述空气压缩机（9）相连通。