CN105439256A - 一种电化学法杀灭水体中细菌的处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电化学法杀灭水体中细菌的处理装置，包括进水容器、蠕动泵、反应器、出水容器、可控电源、挡板、阴极、阳极；其中反应器设进水口和出水口，反应器的进水口通过蠕动泵与进水容器相通，反应器的出水口与出水容器相通，反应器通过置于反应器内腔中的阴极和阳极与可控电源的正、负极相连，进水容器与蠕动泵和出水容器通过管道相互连接。本发明的装置可控性强、流程简单、处理效率高、经济效益高。
Description
技术领域
本发明涉及一种电化学法杀灭水体中细菌的处理装置，具体指代一种对养殖水体和天然湖水具有良好杀菌效果的电化学杀灭细菌的处理装置。
背景技术
淡水水产养殖是近几十年世界上发展最快的食品行业之一。但是，养殖水域和生态环境的污染持续加剧，优良养殖品种的缺乏、养殖生物的病害等，严重影响了我国水产养殖业的健康发展。其中水体中大量存在的细菌，是导致养殖对象品质降低的主要因素，从而阻碍了我国高附加值的水产品养殖业的发展。
用于水处理中杀菌方法主要有物理法和化学法，物理法指采用物理技术进行杀菌的方法，例如紫外线杀菌，其杀菌技术较为成熟，杀菌效果较理想，但存在透光性差、灯管使用寿命短等问题；化学法是向水中投加无机或有机杀菌剂，杀死或抑制微生物的生长繁殖，化学法杀菌成本低、效果好，但长期加药极易引发细菌的抗药性，而且易造成环境的二次污染。
电化学杀菌是一种新的杀菌技术，其过程中起重要作用的有3种因素：其一是水流通过电场而产生的一些强氧化剂，如臭氧等；其二是水中产生了氧化性极强但存在时间很短的自由基，如羟基自由基；还有就是电场本身对细菌细胞产生的作用，如细胞膜的电击穿现象，细胞的电灼烧现象，以及影响细菌代谢功能的电渗和电泳现象。
20世纪70年代以来，电化学杀菌技术作为一种新型的“清洁技术”，电解过程中会产生大量HClO，ClO-，·O，·OH，H2O2，·HO2，O3等具有消毒能力的强氧化性物质，从而使被消毒液体在特定反应时间内通过电化学消毒器时能获得预期的消毒效果。而且电化学杀菌不会产生高致癌性副产物，消毒后出水具有持续杀菌作用，对生命力较强的致癌细菌的灭活效果显著，同时电化学作用破坏的细菌细胞绝大多数都无法自我修复而恢复活性。同时，电极的电凝聚作用可以使水体中部分悬浮物絮凝沉降而使水体变得澄清。其中·OH是一种氧化能力很强的自由基，羟基自由基的标准电极电位为2.8V，氧化能力比普通的氧化剂如O3、Cl2、H2O2都强，仅次于氟，可以氧化糖类、蛋白质、脂肪、核酸和氨基酸等物质，从而破坏微生物细胞结构，使细胞失去活性。
目前国内电化学杀菌技术和工艺较多，但同时存在一些不足，如对于细菌浓度较高的废水处理效率低，很难在较短的时间内达到较高的杀菌率等。
发明内容
针对于上述问题，本发明的目的在于提供一种电化学法杀灭水体中细菌的处理装置，以解决现有废水处理技术中杀菌率低等问题，本发明可有效的对养殖水体和天然湖水进行水体杀菌。
为达到上述目的，本发明的一种电化学法杀灭水体中细菌的处理装置，包括进水容器、蠕动泵、反应器、出水容器、可控电源、挡板、阴极、阳极；其中反应器设进水口和出水口，反应器的进水口通过蠕动泵与进水容器相通，反应器的出水口与出水容器相通，反应器通过置于反应器内腔中的阴极和阳极与可控电源的正、负极相连，进水容器与蠕动泵和出水容器通过管道相互连接，所述反应器的内腔通过水体分布板分成进水区、前缓冲区、反应区、后缓冲区和出水区，反应区通过阴极和阳极与可控电源的正、负极相连，阴极与阳极的间距为3～45mm。
优选地，所述的反应器为立方体构型装置，其内设有阴极和阳极相互交错放置的结构。
优选地，所述的反应器的阴极和阳极采用立体形态具有电化学催化性能的TiO2/Ti纳米管阵列电极，极板间距在3～45mm。
优选地，所述装置杀灭水体中细菌的反应条件为：电压在2V～25V，表观电流密度0.25mA/cm2～18.03mA/cm2，反应时间1～15min。
本发明的有益效果：
本发明装置中反应器的电极采用立体形态具有电化学催化性能的TiO2/Ti纳米管阵列电极，能够产生具有强氧化性物质有效杀灭水体中细菌，同时所采用的立体形态电极相比板状电极增加了电极与水体接触的有效面积，进一步提高细菌的杀灭率；该装置可控性强、流程简单、处理效率高、经济效益高，通过控制电压和流量即可控制降解的程度。
附图说明
图1绘示本发明装置的结构示意图。
图2绘示本发明反应器的主视图。
图3绘示本发明反应器的俯视图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
参照图1至图3所示，本发明的一种电化学法杀灭水体中细菌的处理装置，包括进水容器1、蠕动泵2、反应器3、出水容器4、可控电源5、挡板6、阴极7、阳极8；其中反应器3设进水口9和出水口10，反应器3的进水口9通过蠕动泵2与进水容器1相通，蠕动泵的设置可以调节待处理水体进入反应器的速度，反应器3的出水口9与出水容器4相通，反应器3通过置于反应器内腔中的阴极7和阳极8与可控电源5的正、负极相连，进水容器1与蠕动泵2和出水容器4通过管道相互连接，所述反应器3的内腔通过四个挡板6分成进水区、前缓冲区、反应区、后缓冲区和出水区，反应区通过阴极和阳极与可控电源的正、负极相连，阴极与阳极的间距为3～45mm。
其中，所述的反应器为立方体构型装置，其内设有阴极和阳极相互交错放置的结构，保证用最少的电极个数达到最多的氧化区域，从而提高水体的处理效率。
其中，所述的反应器的阴极和阳极采用立体形态具有电化学催化性能的TiO2/Ti纳米管阵列电极，极板间距在3～45mm。
其中，所述装置杀灭水体中细菌的反应条件为：电压在2V～25V，表观电流密度0.25mA/cm2～18.03mA/cm2，反应时间1～15min。
实施例1：取淡水鱼养殖水1000L，在本发明装置中进行试验，具体反应条件和处理效果如下所示：
反应条件：输出电压15V，表观电流密度8.03mA/cm2，反应时间3.3min。
实施例2：取淡水鱼养殖水1000L，在本发明装置中进行试验，具体反应条件和处理效果如下所示：
反应条件：输出电压15V，表观电流密度2.25mA/cm2，反应时间2min。
实施例3：取天然湖水1000L，在本发明装置中进行试验，具体反应条件和处理效果如下所示：
反应条件：输出电压12V，表观电流密度3.24mA/cm2，反应时间3.3min。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种电化学法杀灭水体中细菌的处理装置，其特征在于，包括进水容器、蠕动泵、反应器、出水容器、可控电源、挡板、阴极、阳极；其中反应器设进水口和出水口，反应器的进水口通过蠕动泵与进水容器相通，反应器的出水口与出水容器相通，反应器通过置于反应器内腔中的阴极和阳极与可控电源的正、负极相连，进水容器与蠕动泵和出水容器通过管道相互连接，所述反应器的内腔通过水体分布板分成进水区、前缓冲区、反应区、后缓冲区和出水区，反应区通过阴极和阳极与可控电源的正、负极相连，阴极与阳极的间距为3~45mm。
2.根据权利要求1所述的电化学法杀灭水体中细菌的处理装置，其特征在于，所述的反应器为立方体构型装置，其内设有阴极和阳极相互交错放置的结构。
3.根据权利要求1所述的电化学法杀灭水体中细菌的处理装置，其特征在于，所述的反应器的阴极和阳极采用立体形态具有电化学催化性能的TiO2/Ti纳米管阵列电极，极板间距在3~45mm。
4.根据权利要求1所述的电化学法杀灭水体中细菌的处理装置，其特征在于，所述装置杀灭水体中细菌的反应条件为：电压在2V~25V，表观电流密度0.25mA/cm2~18.03mA/cm2，反应时间1~15min。
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