CN1075699A

CN1075699A - 菌毒污水净化器及其净化工艺方法

Info

Publication number: CN1075699A
Application number: CN 92101155
Authority: CN
Inventors: 王百城
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-02-28
Filing date: 1992-02-28
Publication date: 1993-09-01
Also published as: AU669349B2; CA2089961A1; AU3311493A; CA2089961C

Abstract

一种菌毒污水净化器及净化工艺方法，其电解发生器中装有阳电极、阴电极和中性电极，由低压电源供电，阳极区添加20—40％NaCl溶液，阴极区添加纯水，电解时使阳离子经过隔膜流向阴极，其ClO₂ 与污水一同流向三通管，汇合以后再流入净化反应器，由于紊流作用促进了搅拌，最后排出净化水，净化器中装有传感器，它把净化情况反馈给监控器，从而控制其电源电流电压，使电解净化过程正常。本工艺将电解与电渗相结合可去除致癌物质，净化效果较好。

Description

本发明涉及一种菌毒污水净化器及其净化工艺方法，属于污水处理设备和净化水的技术领域。

目前，由于人口增长以及工业的污染，使水源问题日趋紧张，因此节约用水，积极有效地治理污水和工业中废液也是迫切的任务。而河水、地下水源常含有不少病菌，常受工业废液的污染，必须经过严格的消毒净化处理方能供给城市居民饮用，通常都使用氯气消毒处理，可是仍有不够完善的情况。经过多次反复研究认为采用CLO₂作为消毒净水剂，其效果尤为显著，但目前尚无专门制造CLO₂的专用设备，用氯气消毒水时，例如处理含有酚类物质的污水，常会产生令人厌恶的氯酚气味，CLO₂氧化力比氯气强，可以脱去水中的色和味。

水源中常受有机物污染，常发现有机物与氯结合形成氯化有机碳氢化合物，经过化验已证实是强致癌物质，使用CLO₂可以避免形成这类致癌物质。

本发明的目的是要提供一种菌毒污水净化器它可以克服上述的不足，利用离子交换隔膜电解和电渗工艺相结合，得出CLO₂用来净化污水废液。

本发明的另一个目的是提供一种适用的工艺方法，可以生产CLO₂，有效地净化污水。

本发明的目的是这样实现的，由低压电源供电给CLO₂电解发生器的阳极和阴极，在具有阳极的左电解室中添加20-40%NaCL溶液，而在右电解室中添加清水（蒸馏水），左、右电解室之间有一层阳离子透过隔膜，使钠离子通过此隔膜移向右电解室的阴极区，在左电解室内这加装一中性电极，可加速其电解作用和增强电渗的效果，污水废料用泵输入一个三通左部，CLO₂由左电解室送入三通上部，由于负压作用使三通上部的弹簧和半球形密封部被顶开，使污水和CLO₂汇合一同由三通右部输送到净化反应器，净化反应器的中部装有混合器，它由两个园锥形管体组成，在混合器内由于液流的紊流作用，进一步起到搅拌的作用。于是使污水得到净化。

净化反应器的上部装有传感器，它可以控制净化作用，它把信号输入给监控器由监控器调控电解发生器的电源槽电压和电流强度来控制二氧化氯的产量，这是所谓源控制方法，而在三通管道中添装调量阀，控制其吸入浓度，这是所谓流控制方法。这两种相结合也是本工艺的特点。

附图1.菌毒污水净化器的原理图

附图2.二氧化氯电解发生器的结构示意图

附图3.异形三通（管）的剖视图

附图4.净化反应器结构的示意图

兹结合附图对菌毒污水净化器的结构以及其净化工艺的原理进一步详细叙述：

图1是菌毒污水净化器的结构原理图，可控硅整流低压电源（2）把市用电220V，50HZ电源经过可控硅调压器整流为6-12V，0-1000A的连续可调电流输出，其正极接线柱由电源线（14）连接到阳极电极（30），其负极由电源线（13）连接于阴极电极（22）。隔膜电解发生器（3）为一密闭耐腐蚀的箱体结构，阳离子透过隔膜（21）把发生器（3）分隔为左电解室和右电解室，左电解室中灌注20-40%NaCL溶液，阳极电解室上方有两个口（43）和（19），盐液贮存槽（48），通过管子（49）和接口（43）相连接，由阀（49）控制添加NaCL溶液之数量。另一个接口（19）连接一CLO₂排管（11），管（11）另一端连接于三通（7）。右电解室中添加纯水（蒸馏水），电解时使阳离子从阳极区通过阳离子隔膜（21）移向右电解室，三通（7）的左部经过一个泵（8）而与污水废液源相接通，三通（7）的右部通向一个净化反应器（5），三通（7）的左右部分又互相连接于调量阀（47），电解发生器（3）的右电解室上部也有两个接口（44）和（58），接口（58）通过管子和阀（51）连接到一个去离子水贮槽（50），右电解室上部的另一个接口（44）通过管（55）可以排放电解室中的氢气。

净化反应器（5）有一个接口（46），连接一个电磁阀（6），净化后的水由此向外排放。测量和监控系统（1）是一个公知的比例脉冲监控器（1），电源（2）以导线（12）连接于监控器（1），监控器（1）又以导线（9）连接一个传感器（4），此传感器（4）装在净化反应器（5）内上部，传感器（4）用于测定净化污水的残余氯含量反馈给监控器（1），而由监控器（1）调节可控硅调压器电源（2）的电流，进一步调节CLO₂发生器（3）产生的CLO₂浓度，电磁阀（6）通过导线（16）与电源（2）相连，监控器（1）发出信号可使电磁阀（6）开启或关闭。净化反应器（5）右下侧也有一个接口（38），连接管子和排污阀（56），用来排出反应器（5）内贮积的污水。左电解室的左侧也有二个接口，依次连接一个泄水阀（52）和一个溢流阀（53），右电解室的右侧也有两个接口，依次以管子连接一个阀（54）和（55），阀（55）是阴极电解室的溢流阀，阀（55）是用来排出电解室中的废液。

图2是CLO₂电解发生器的结构示意图。电解发生器（3）分为上下两部分，上部机壳（18）和下部机壳（27）用螺栓（29）螺母（28）固定，下部机壳（27）底部有三个槽，阳极电极（30）、中性电极（31）和阴极电极（22）依次插装在槽中，由下部机壳（27）底部外面用螺钉（26）和（24）把电极（30）（22）固定，电源线（13）（14）就连接在螺钉（26）（24）上面。下部机壳（27）底部有两个接口（23）和（25），平时接口（23）（25）都紧闭，只有在清理机壳内部时才开启，可以排泄清洗机壳内的污水和渣滓。上部机壳（18）的顶部有4个接口（43）（19）（44）和（58）。接口（43）用于添加20-40%NaCL溶液，接口（58）用于添加蒸馏水（清水），接口（19）用于排出CLO₂，另一个接口（44）用来排出氢气。CLO₂由管道（11）输送到三通（7），发生器的机壳被分隔为左右两个电解室，中间有肋隔开，用螺钉（20）固定两层离子透过隔膜（21），在电离作用下，左电解室内的Na⁺阳离子就通过此薄膜而渗入右电解室，中性电极（31）其电位比正电极（30）低，因而使阳离子向右移动，而右电解室的负电极（22）对阳离子的流向起主导作用。

附图3是异形三通的剖视图。三通（7）的左部是文氏管壳，其内径逐渐缩小，而右剖有一段是内径逐渐增大，三通（7）上部的直径较小，其中装有弹簧（34）和半球形密封（33）。再从图1可知，污水或废液由管道（15）输送到管道（7）的左部，而三通上部以管道（11）连通到电解发生器（3）的接口（19）上，于是CLO₂就由管道（11）流入三通（7）的上部。在管内发生负压的情况下，弹簧被顶开，密封（33）下降，于是CLO₂和污水就在三通（7）中汇合，再从三通（7）右部一同流入净化反应器（5）中去。

附图4是净化反应器的结构图。净化反应器的上壳（35）和下壳（39）用螺栓（41）和螺母（42）固定连成一体，下壳（39）左侧装有管子（40），该管子（40）与三通（7）的右端相连接，管子（40）右端向上弯曲连接于混合器（36）的底部。混合器（36）用螺钉（37）固定在底座（45）上，管子（40）右端装在底座（45）内，下壳（39）底部有接口（38），上壳右侧有接口（46），净化后的水由此流出。污水和CLO₂是在混合器内搅拌均匀，并发生净化的化学反应。

图3中的电解发生器（3）其槽电压为6-12伏，阳极电流密度为1-20A/dm²，阳极与阴极面积比为1∶1-20，阳极板的极水比为0.1-0.8dm²/L（溶液）。

阳极和阴极面积可按下例公式计算：

F_阳极＝F/i_阳＝W·λ F_阴极＝F_阴极/M

其中，F_阳极-阳极板的总面积（dm²）

F_阴极-阴极板的总面积（dm²）

i_阳-阳极电流密度（A/dm²）

λ-阳极板的极水比（dm²/L（溶液））

I-总电流（A）

M-阳极板与阴极板面积比

在电解发生器（3）中，在阳极和阳离子隔膜之间加装中性电极（31），加快了阳离子在电场作用下的电渗速度，加大阴极板的面积，相对提高阳极电流密度，提高二氧化氯的产量。

净化过程的电化学反应如下：

阴极附近次生反应

阴极室之阴极反应：

阴极附近尚有

经过电解以后，阳极室产生CLO₂，其次尚有微量的CL₂，O₃，H₂O₂等气体，被吸入调节器之文氏管（即三通（7））吸溶于待处理的污水中，其吸入浓度可经调量阀（47）调解。

溶解二氧化氯的污水进入密闭的反应器，其溶解度为2.9g/升，比氯气的溶解度大约大5倍，净化反应器是一个园筒形，其中部的混合器（36）由收缩管和扩散管组成，其性能与文氏管相近，在扩散管内形成负压，而在混合器（36）外形成快速循环区，起到快速搅拌作用，缩短反应时间，了也增强了净化效果。

测量监控器（1）通过一个插在净化反应器（5）中的二氧化氯传感器，显示其数值，并经过脉冲控制器控制可控硅整流低压电源的输出端电流强度，从而控制了阳极的电流密度，达到控制发生器二氧化氯的产量要求。

总而言之，净化工艺是利用低压电源220V，0-1000A供电给电解发生器的阳极和阴极，电解发生器的左电解室中添加20-40% NaCL溶液，而在右电解室中添加纯水（蒸馏水），电解时阳离子通过电解室内的隔膜流向阴极，最后CLO₂由左电解室流向三通管与污水废液混合再流入净化反应器，由于其紊流产生搅拌作用，使净水由反应器右侧流出。

与现有技术相比，本菌毒污水净化器以及净化工艺方法具有下例的优点：

1.结构简单，净化效果好，能消灭多种病菌，尤其是可以清除许多致癌物质。

2.与现有的次氯酸钠发生器相比，它显著地降低了电耗盐耗，生产1Kg二氧化氯，耗电3.5-5KWh，耗盐量为1.2-3Kg，而生产1Kg次氯酸钠，电耗为4.5-6KWh，盐耗为4-6Kg。

3.二氧化氯中有效成份为263%，因为CL的百分比是52.6%，在净化反应中CL由正四价变为负一价，它的当量价为5，而5×52.6%＝263% CLO₂与O₃，CL₂，H₂O₂的协同作用，增强了杀菌效果，远比单一的次氯酸钠效果好。

4.净化效果好，不会产生致癌物质，CLO₂为氧化反应，不是亲电的氯化反应，与次氯酸钠相比，在水体中的有机物不易产生氯代碳氢化合物（也就是不易产生THM致畸致癌物质）。

5.与次氯酸钠相比，使用CLO₂较为优越，它不受PH值和氨类物质影响，因为CLO₂在水中不会发生水解，而氯化消毒在含有机物高的水体中，例如在蛋白质含量高的情况下，加氯量若增到20-30倍才能达到同样的效果。

6.CLO₂溶解度高易于爆炸也不易运输，更不耐光照。采用文氏管结构再送入密闭反应器中可避免上述的缺点。

7.特定水体菌毒杀灭标准均与加入CLO₂之浓度呈对应关系，或在仪表上显示其数值或将电讯号输入监控器，在机器运转过程中，避免了计数化验等烦琐工作，同时避免了不达标事故的发生。

Claims

1、一种菌毒污水净化器，其特征在于它由电解发生器和净化反应器组成。

A.电解发生器(3)的上部机壳(18)和下部机壳(27)用螺栓(29)螺母(28)固定，下部机壳(27)底部有三个槽，槽中装有阳性电极(30)中性电极(31)和阴性电极(22)，电极(30)(22)用(26)(24)固定，电源线(13)(14)依次接在螺钉(26)(24)上面，机壳(18)有排出CLO的接口(19)，由管道(11)连接于三通(7)，发生器(3)分为左右两个室，中间用螺钉(20)固定两层阳离子透过膜(21)，传感器(4)装在净化反应器(5)内上部。

B.净化器(5)的上壳(35)和下壳(39)用螺栓(41)和螺母(42)固定成一体，下壳(39)左侧有管子(40)与三通(7)相连接，管子(40)右端向上弯曲连接于混合器(36)底部，上壳右侧有排水净水用的流出接口(46)。

2、根据权利要求1所述的净化器，其特征在于三通（7）的左部是文氏管壳，其内径逐渐缩小，而右部内径逐渐增大，三通（7）上部内径较小，其中装有弹簧（34）和半球形密封（33）。

3、根据权利要求1所述的净化器，其特征在于电解发生器（3）的下部机壳（27）的底部有两个接口（23）（25）。

4、一种净化污水的工艺方法，其特征在于利用低压电源220V，0-1000A供电给电解发生器的阳极和阴极，电解发生器的左电解室中添加20-40%NaCL溶液，而在右电解室中添加纯水（蒸馏水），电解时阳离子通过电解室内的隔膜流向阴极，最后CLO₂由左电解室流向三通管与污水废液混合再流入净反应器，由于其紊流产生搅拌作用，使净水由反应器右侧流出。