CN107915273B - 水处理装置、光触媒处理机构及其处理方法 - Google Patents
水处理装置、光触媒处理机构及其处理方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107915273B CN107915273B CN201711099230.8A CN201711099230A CN107915273B CN 107915273 B CN107915273 B CN 107915273B CN 201711099230 A CN201711099230 A CN 201711099230A CN 107915273 B CN107915273 B CN 107915273B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- water
- container
- air inlet
- cavity
- photocatalyst
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 156
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 title claims abstract description 56
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 title claims abstract description 35
- 238000003672 processing method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 claims abstract description 45
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 claims abstract description 32
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 25
- -1 hydroxyl radical free radical Chemical class 0.000 claims abstract description 21
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000002147 killing effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 46
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims description 23
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims description 18
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 claims description 17
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 16
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 claims description 4
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 claims description 3
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 claims description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 3
- 208000002925 dental caries Diseases 0.000 claims description 2
- SXDBWCPKPHAZSM-UHFFFAOYSA-M bromate Inorganic materials [O-]Br(=O)=O SXDBWCPKPHAZSM-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract description 20
- SXDBWCPKPHAZSM-UHFFFAOYSA-N bromic acid Chemical compound OBr(=O)=O SXDBWCPKPHAZSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 20
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M Bromide Chemical compound [Br-] CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract description 7
- 206010007269 Carcinogenicity Diseases 0.000 abstract description 6
- 231100000260 carcinogenicity Toxicity 0.000 abstract description 6
- 230000007670 carcinogenicity Effects 0.000 abstract description 6
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 abstract description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 17
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 description 14
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M Nitrite anion Chemical compound [O-]N=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 4
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 3
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 239000008239 natural water Substances 0.000 description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 3
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000209094 Oryza Species 0.000 description 2
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- OSVXSBDYLRYLIG-UHFFFAOYSA-N dioxidochlorine(.) Chemical compound O=Cl=O OSVXSBDYLRYLIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 2
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 2
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- 239000003053 toxin Substances 0.000 description 2
- 231100000765 toxin Toxicity 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 2
- ZKQDCIXGCQPQNV-UHFFFAOYSA-N Calcium hypochlorite Chemical compound [Ca+2].Cl[O-].Cl[O-] ZKQDCIXGCQPQNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004155 Chlorine dioxide Substances 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009395 breeding Methods 0.000 description 1
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 235000019398 chlorine dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 125000001309 chloro group Chemical group Cl* 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 239000000645 desinfectant Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N h2o hydrate Chemical compound O.O JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000008235 industrial water Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003621 irrigation water Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 210000004400 mucous membrane Anatomy 0.000 description 1
- 230000010181 polygamy Effects 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
- C02F1/32—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/725—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation by catalytic oxidation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/02—Specific form of oxidant
- C02F2305/023—Reactive oxygen species, singlet oxygen, OH radical
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/10—Photocatalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physical Water Treatments (AREA)
- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
Abstract
本发明涉及一种水处理装置、光触媒处理机构及其处理方法，通过进水口向容器内通入水，控制器控制紫外灯开启产生紫外线，通过进气管的进气口向容器内通入反应气体，负载于载体上的光催化材料催化反应气体与容器内的水的水分子产生反应生产具有氧化力的羟基自由基，羟基自由基几乎可分解所有对人体和环境有害的有机物质和部分无机物质，具有很强的杀菌作用，对藻类也具有非常强的杀灭作用，能够高效分解因溴化物氧化而产生的溴酸盐及水中本身存在的溴酸盐，适用范围较广且无溴酸盐致癌性副产物产生。
Description
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，特别是涉及一种水处理装置、光触媒处理机构及其处理方法。
背景技术
微生物和藻类作为最基本的控制指标通常用作水处理工艺流程选择的指导依据，为降低后段水处理工艺设备的处理负荷，增强系统对微生物和藻类的控制效果，微生物和藻类的控制措施一般都放在水处理工艺流程的前段，即作为预处理工艺前段的一个工艺环节，经过适当预处理后进入后续水处理工艺环节进行进一步水质处理以达到最终产品水水质要求。
目前水处理工艺中广泛采用的预处理前段工艺有：水池/水井–增压泵–加氯(次氯酸钠或者次氯酸钙或者二氧化氯)。然而如果单纯采用加氯的工艺对水源进行杀菌和除藻时，投加浓度较高，同时也会将水中的溴化物转化成毒性较强的致癌性副产物——溴酸盐。在很多项目中特别是水源中溴化物或者溴酸盐本底值较高的水源，均出现溴酸盐超标的现象(国家控制标准值为<10ppb)，严重危害到人畜的身体健康。也增加了后续处理工艺的复杂性、项目投资及运行成本。但是浓度低了，微生物超标的风险又很高。稳定性差、存在的隐患较大。
而且，虽然采用加氯工艺对水源进行杀菌和除藻也有一定效果，但是对于天然矿泉水和山泉水而言，含氯消毒剂它属于非天然水中的固有成分，属于人工药剂，是国家明令禁止的工艺方法。因此它的适用范围更窄，仅适用于非天然饮用水及工业水处理范畴。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种适用范围较广且无溴酸盐致癌性副产物产生的水处理装置、光触媒处理机构及其处理方法。
一种光触媒处理机构，包括：
容器，用于储水，所述容器的侧壁上开设有贯穿所述容器的内壁与外壁的进水口及出水口，所述容器上还开设有排气口，所述排气口贯穿所述容器的内壁与外壁，所述排气口用于排气；
紫外线产生组件，包括控制器及紫外灯，所述控制器设置于所述容器外，所述紫外灯收容于所述容器内，所述控制器用于控制所述紫外灯的开闭；
进气管，一端伸入所述容器内，所述进气管上开设有进气口，所述进气口用于向所述容器内通入反应气体；及
光触媒组件，包括载体及光催化材料，所述光催化材料负载于所述载体上，所述光催化材料用于起催化作用，使从所述进气管通入的反应气体与容器内的水的水分子反应生成具有氧化力的羟基自由基。
在其中一个实施例中，所述载体为泡沫镍网，所述光催化材料为纳米二氧化钛，所述纳米二氧化钛通过电沉积方式负载形成在所述泡沫镍网上，形成固载型纳米二氧化钛光触媒组件。
在其中一个实施例中，沉积有所述纳米二氧化钛的所述泡沫镍网将所述容器分隔成第一腔体及第二腔体，所述进气管的一端伸入所述第一腔体内，所述进气管上开设有多个间隔设置的进气口，所述紫外灯位于所述第二腔体内。
在其中一个实施例中，所述进气管的一端伸入所述泡沫镍网中使至少一所述进气口位于泡沫镍网的内部；和/或
所述进气口位于所述进水口的下方。
在其中一个实施例中，所述进水口开设于所述第一腔体的侧壁的下方，所述出水口开设于所述第二腔体的侧壁的上方。
在其中一个实施例中，所述光触媒组件的数量为两个，两个所述光触媒组件将所述容器分隔成第一腔体、第二腔体及第三腔体，所述第二腔体位于所述第一腔体与所述第三腔体之间，所述进气管包括第一进气管及第二进气管，所述第一进气管的一端伸入所述第一腔体内，所述第二进气管的一端伸入所述第三腔体内，所述紫外灯位于所述第二腔体内。
在其中一个实施例中，所述进水口开设于所述第一腔体的侧壁的下方，所述出水口开设于所述第三腔体的侧壁的上方。
在其中一个实施例中，所述紫外线产生组件还包括套管及仪表，所述紫外灯为低压紫外灯，所述套管位于所述容器内且套设于所述紫外灯外，所述仪表位于所述容器外。
一种水处理装置，包括：
水箱；
增压泵，与所述水箱相连通；及
如以上任意一项所述的光触媒处理机构，所述增压泵用于将所述水箱中的水泵入所述光触媒处理机构中的容器内。
一种光触媒处理机构的处理方法，包括以下步骤：
通过进水口向容器内通入水；
通过进气管的进气口向容器内通入反应气体；
开启紫外灯，以产生紫外线；
负载于载体上的光催化材料催化反应气体与容器内的水的水分反应生成具有氧化力的羟基自由基，羟基自由基用于分解容器内的水中对人体有害的有机物质及无机物质，杀灭水中的微生物和藻类；
经过杀菌和杀藻的水通过出水口排出。
上述水处理装置、光触媒处理机构及其处理方法至少具有以下优点：
通过进水口向容器内通入水，控制器控制紫外灯开启产生紫外线，通过进气管的进气口向容器内通入反应气体，负载于载体上的光催化材料催化反应气体与容器内的水的水分子产生反应生产具有氧化力的羟基自由基，羟基自由基几乎可分解所有对人体和环境有害的有机物质和部分无机物质，具有很强的杀菌作用，对藻类也具有非常强的杀灭作用，能够高效分解因溴化物氧化而产生的溴酸盐及水中本身存在的溴酸盐，适用范围较广且无溴酸盐致癌性副产物产生。
附图说明
图1为一实施方式中的水处理装置的示意图；
图2为图1中的光触媒处理机构的示意图；
图3为一实施方式中的光触媒处理机构的处理方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
请参阅图1，一实施方式中的水处理装置10，主要用于处理水源的水，使水源中的微生物和藻类含量达到合格标准，以作为有效资源加以合理利用，如用作市政用水、包装饮用水、矿泉水、工业生产用水或农业灌溉水等等。具体到本实施方式中，水处理装置10包括水箱100、增压泵200和光触媒处理机构300。增压泵200与水箱100相连通，且位于水箱100与光触媒处理机构300之间，增压泵200将水箱100中的水泵入光触媒处理机构300中进行处理。
请一并参阅图2，具体到本实施方式中，光触媒处理机构300包括容器310、紫外线产生组件320、进气管330及光触媒组件340。容器310用于储水，增压泵200将水箱100中的水泵入容器310中，在容器310内经过一系列反应后使水中的微生物和藻类含量达到合格标准。
容器310的侧壁上开设有贯穿容器310的内壁与外壁的进水口311及出水口312，进水口311与进水管相对应，通过进水口311向容器310内通入水。出水口312与出水管相对应，用于将经过杀菌与杀藻后的水排出容器310。
紫外线产生组件320包括控制器321、紫外灯322、套管323及仪表(图未示)，控制器321设置于容器310外，紫外灯322收容于容器310内，控制器321用于控制紫外灯322的开闭。套管323位于容器310内且套设于紫外灯322外，套管323可以为高纯石英套管，因此套管323的外壁光滑，且透光率较高，有利于提高紫外线的穿透效率，从而提高光催化率。当然，在其它的实施方式中，套管323还可以为其它材料制成，只要能够外壁光滑且透光率较高的功能即可。仪表位于容器310外，例如，仪表可以为在线仪表，以实现在线控制。当然，在其它的实施方式中，仪表也可以为离线的单独仪表。
由于采用较高剂量的紫外线或者高压、中压紫外线进行杀菌时，紫外灯322的能耗高，释放的热能大，容易导致原水中Ca2+、Mg2+、Sr2+及Ba2+等硬度离子成分在紫外灯322外光滑的高纯石英套管外壁上沉积结垢(俗称“水垢”)，结垢形成后的石英套管的紫外线穿透性能大幅降低，从而紫外线除藻效果大幅降低；同时套管外壁也变得非常粗糙，容易粘附细菌、藻类，形成微生物粘泥，细菌等微生物大量滋生繁殖。如果采用中压紫外线用于天然水水源杀菌和除藻，还会将硝酸盐转化成毒性较强的致癌性亚硝酸盐，转化效率为25～80％，经常会造成亚硝酸盐超标的风险。
因此，具体到本实施方式中，紫外灯322为低压紫外灯，采用低压紫外灯一方面可以有效降低电能消耗，降低灯管及套管323外壁的表面温度，从而防止水中的Ca2+、Mg2+、Sr2+及Ba2+等硬度离子成分在紫外灯322外套管323的外壁上沉积结垢，减少结垢风险和形成微生物粘泥，另一方面也可以完全降低亚硝酸盐生成的风险。
进气管330的一端伸入容器310内，进气管330上开设有进气口331，进气口331用于向容器310内通入反应气体。具体地，反应气体可以为空气、氧气或臭氧。利用光催化反应优越的杀菌和杀藻性能，仅需投加很低浓度的臭氧如0.1-0.3ppm甚至更低即可达到很好的杀菌和杀藻效果。对于水质较好的水源，则可以通过进气口331向容器310内通入空气，例如无菌无油的压缩空气或氧气。进气管330上开设有多个间隔分布的进气口331，进气管330的一端伸入泡沫镍网中使至少一进气口331位于泡沫镍网的内部。
容器310上开设有排气口313，排气口313贯穿容器310的内壁与外壁，排气口313用于排气。具体地，排气口313可以开在容器310的顶壁，以排出多余的空气、氧气或臭氧。当然，在其它的实施方式中，排气口313也可以开在容器310的侧壁的顶部，也能实现排气的功能。
光触媒组件340包括载体及光催化材料，光催化材料负载于载体上，光催化材料用于其催化作用，使从进气管330通入的臭氧、氧气或空气中的氧气与容器310内的水的水分子反应生成具有氧化力的羟基自由基(·OH-)，羟基自由基几乎可分解所有对人体和环境有害的有机物质及部分无机物质，不仅能加速反应，也能运用自然界的定律，不造成资源浪费与附加污染的形成。
具体到本实施方式中，载体可以为泡沫镍网，因为泡沫镍网的比表面积大，性质稳定，是一种理想的光催化材料的载体。光催化材料可以为纳米二氧化钛(TiO2)，利用电沉积技术将纳米二氧化钛负载形成于泡沫镍网上，形成固载型纳米二氧化钛光触媒组件340。纳米二氧化钛作为高效催化剂在紫外线的作用下催化进气管330通入的臭氧、氧气或空气中的氧气与水中的水分子反应产生极具氧化力的羟基自由基。
羟基自由基具有很强的杀菌消毒作用，相对于单独使用紫外线杀菌来说，效率可以提高60～95％。对藻类也具有非常强的杀灭作用，比单独使用紫外线除藻来说，效率可以提高78～98％，大大减轻了后续处理工艺的处理负荷和设备投资，也能减少异味的产生。
加之光催化反应能高效分解因溴化物氧化而产生的溴酸盐以及水源水中本身的溴酸盐，分解效率为30-85％，大大降低后续设备投资及溴酸盐超标的风险。结合后续合理的水处理工艺，可确保产品水溴酸盐含量控制在10ppb之内。利用光催化反应能能分解内毒素和藻类产生的藻毒素，分解效率约为83-96.5％，大大降低其毒性，减轻水体异味的产生。
进气口331位于进水口311的下方，且进气口331位于容器310的底部。因此，在进气口331向容器310内通入气体时，可以对水体进行扰动，形成紊流，可大大增加微生物与藻类颗粒与光触媒组件340的表面接触面积，以增大反应几率，从而提高杀菌和杀藻的效果。同时也能有效防止被杀死的微生物和藻类沉降在容器310底部，或者粘附在光触媒组件340上形成微生物粘膜，让其随水流进入后段水处理工艺进行处理去除。
具体到本实施方式中，光触媒组件340的数量为两个，两个光触媒组件340将容器310分隔成第一腔体310a、第二腔体310b及第三腔体310c，第二腔体310b位于第一腔体310a与第三腔体310c之间。由于载体为泡沫镍网，因此第一腔体310a、第二腔体310b及第三腔体310c相连通。进气管330包括第一进气管及第二进气管，第一进气管的一端伸入第一腔体310a内，第二进气管的一端伸入第三腔体310c内，紫外灯322位于第二腔体310b内。
进水口311开设于第一腔体310a的侧壁的下方，出水口312开设于第三腔体310c的侧壁的上方。因此，形成了左下进、右上出的斜向流体力学流向，通过增加水流流程长度来延长光催化杀菌和杀藻的反应时间，大大增强了杀菌和杀藻的效果。而且本实施方式中，第一腔体310a形成了左反应室，第三腔体310c形成了右反应室，在左反应室经过光催化反应后的水流向右反应室，流过光触媒组件340时，进一步反应，因此增大了杀菌和杀藻的效果。
当然，在其它的实施方式中，沉积有纳米二氧化钛的泡沫镍网将容器分隔成第一腔体及第二腔体，进气管的一端伸入第一腔体内，进气管上开设有多个间隔设置的进气口，紫外灯位于第二腔体内。进气管的一端伸入泡沫镍网中使至少一进气口位于泡沫镍网的内部，通入气体时，使泡沫镍网对应的水也产生紊流现象。
当容器被分隔成第一腔体及第二腔体时，此时进水口开设于第一腔体的侧壁的下方，出水口开设于第二腔体的侧壁的上方。因此，形成了左下进、右上出的斜向流体力学流向，通过增加水流流程长度来延长光催化杀菌和杀藻的反应时间，大大增强了杀菌和杀藻的效果。
具体到本实施方式中，光触媒处理机构300还包括排水阀350，排水阀350设置于容器310的底部。当需要更换光触媒组件340或者清洗套管323时，可以打开排水阀350，将容器310内的水排出后更换光触媒组件340或取出套管323进行清洗。
当然，本实施方式中的水处理装置10还可以包括后段处理机构，后段处理机构主要用于处理经过光触媒处理机构300处理过的水，主要用作过滤拦截淤泥、机械颗粒杂质、悬浮物、胶体、大分子有机物等，也同时可将前段工艺中光触媒处理机构300杀灭的微生物尸体、藻类及菌团一并过滤去除，它也作为微生物和藻类控制的辅助处理机构。
上述水处理装置10及光触媒处理机构300至少具有以下优点：
通过进水口311向容器310内通入水，控制器321控制紫外灯322开启产生紫外线，通过进气管330的进气口331向容器310内通入空气、氧气或臭氧，负载于载体上的光催化材料催化臭氧、氧气或空气中的氧气与容器310内的水的水分子产生反应生产具有氧化力的羟基自由基，羟基自由基几乎可分解所有对人体和环境有害的有机物质和部分无机物质，具有很强的杀菌作用，对藻类也具有非常强的杀灭作用，能够高效分解因溴化物氧化而产生的溴酸盐及水中本身存在的溴酸盐，适用范围较广且无溴酸盐致癌性副产物产生。
请参阅图3，还提供一种光触媒处理机构的处理方法，包括以下步骤：
步骤S110，通过进水口311向容器310内通入水。进水口311处对应有进水管，进水管的一端与水箱100相连通，通过增压泵200将水箱100中的水经过进水口311通入容器310内。
步骤S120，通过进气管330的进气口331向容器310内通入反应气体。具体地，反应气体可以为臭氧、氧气或空气。利用光催化反应优越的杀菌和杀藻性能，仅需投加很低浓度的臭氧如0.1-0.3ppm甚至更低即可达到很好的杀菌和杀藻效果。对于水质较好的水源，则可以通过进气口331向容器310内通入空气，例如无菌无油的压缩空气或氧气。
步骤S130，开启紫外灯322，以产生紫外线。紫外灯322位于容器310内部，紫外灯322开启后产生紫外线。具体到本实施方式中，紫外灯322为低压紫外灯322，采用低压紫外灯322一方面可以有效降低电能消耗，降低灯管及套管323外壁的表面温度，从而防止水中的Ca2+、Mg2+、Sr2+及Ba2+等硬度离子成分在紫外灯322外套管323的外壁上沉积结垢，减少结垢风险和形成微生物粘泥，另一方面也可以完全降低亚硝酸盐生成的风险。
需要说明的是，步骤S110、S120、S130之间的顺序可以相互调换，并不做任何限定。
步骤S140，负载于载体上的光催化材料催化臭氧、氧气或空气中的氧气与容器310内的水的水分反应生成具有氧化力的羟基自由基，羟基自由基用于分解容器310内的水中对人体有害的有机物质及无机物质，杀灭水中的微生物和藻类。不仅能加速反应，也能运用自然界的定律，不造成资源浪费与附加污染的形成。
具体到本实施方式中，载体可以为泡沫镍网，因为泡沫镍网的比表面积大，性质稳定，是一种理想的光催化材料的载体。光催化材料可以为纳米二氧化钛(TiO2)，利用电沉积技术将纳米二氧化钛负载形成于泡沫镍网上，形成固载型纳米二氧化钛光触媒组件340。纳米二氧化钛作为高效催化剂在紫外线的作用下催化进气管330通入的臭氧、氧气或空气中的氧气与水中的水分子反应产生极具氧化力的羟基自由基。
羟基自由基具有很强的杀菌消毒作用，相对于单独使用紫外线杀菌来说，效率可以提高60～95％。对藻类也具有非常强的杀灭作用，比单独使用紫外线除藻来说，效率可以提高78～98％，大大减轻了后续处理工艺的处理负荷和设备投资，也能减少异味的产生。
加之光催化反应能高效分解因溴化物氧化而产生的溴酸盐以及水源水中本身的溴酸盐，分解效率为30-85％，大大降低后续设备投资及溴酸盐超标的风险。结合后续合理的水处理工艺，可确保产品水溴酸盐含量控制在10ppb之内。利用光催化反应能能分解内毒素和藻类产生的藻毒素，分解效率约为83-96.5％，大大降低其毒性，减轻水体异味的产生。
步骤S150，经过杀菌和杀藻的水通过出水口312排出。进水口311位于容器310的左侧壁底部，出水口312位于右侧壁的顶部，形成了左下进、右上出的斜向流体力学流向，通过增加水流流程长度来延长光催化杀菌和杀藻的反应时间，大大增强了杀菌和杀藻的效果。
上述处理方法适用于绝大部分水源水中的微生物和藻类控制，适用范围广泛。整个工艺过程无任何有害或有污染的副产物生成，且无需添加其他人工药剂，特别适用于天然矿泉水、天然水、包装水及市政饮用水等对亚硝酸盐、溴酸盐等指标敏感的水处理系统项目。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种光触媒处理机构，其特征在于，包括:
容器，用于储水，所述容器的侧壁上开设有贯穿所述容器的内壁与外壁的进水口及出水口，所述容器上还开设有排气口，所述排气口贯穿所述容器的内壁与外壁，所述排气口用于排气；
紫外线产生组件，包括控制器及紫外灯，所述控制器设置于所述容器外，所述紫外灯收容于所述容器内，所述控制器用于控制所述紫外灯的开闭；
进气管，一端伸入所述容器内，所述进气管上开设有进气口，所述进气口用于向所述容器内通入反应气体；及
光触媒组件，包括载体及光催化材料，所述光催化材料负载于所述载体上，所述光催化材料用于起催化作用，使从所述进气管通入的反应气体与容器内的水的水分子反应生成具有氧化力的羟基自由基，所述光触媒组件的数量为两个或一个；
其中，两个所述光触媒组件将所述容器分隔成第一腔体、第二腔体及第三腔体，所述第二腔体位于所述第一腔体与第三腔体之间，所述紫外线灯位于所述第二腔体内；或者，一个所述光触媒组件将所述容器分隔成第一腔体与第二腔体，所述紫外线灯位于所述第二腔体内。
2.根据权利要求1所述的光触媒处理机构，其特征在于，所述载体为泡沫镍网，所述光催化材料为纳米二氧化钛，所述纳米二氧化钛通过电沉积方式负载形成在所述泡沫镍网上，形成固载型纳米二氧化钛光触媒组件。
3.根据权利要求2所述的光触媒处理机构，其特征在于，若所述光触媒组件为一个，沉积有所述纳米二氧化钛的所述泡沫镍网将所述容器分隔成所述第一腔体及所述第二腔体，所述进气管的一端伸入所述第一腔体内，所述进气管上开设有多个间隔设置的进气口。
4.根据权利要求3所述的光触媒处理机构，其特征在于，所述进气管的一端伸入所述泡沫镍网中使至少一所述进气口位于泡沫镍网的内部；和/或
所述进气口位于所述进水口的下方。
5.根据权利要求3所述的光触媒处理机构，其特征在于，所述进水口开设于所述第一腔体的侧壁的下方，所述出水口开设于所述第二腔体的侧壁的上方。
6.根据权利要求2所述的光触媒处理机构，其特征在于，若所述光触媒组件的数量为两个，所述进气管包括第一进气管及第二进气管，所述第一进气管的一端伸入所述第一腔体内，所述第二进气管的一端伸入所述第三腔体内。
7.根据权利要求6所述的光触媒处理机构，其特征在于，所述进水口开设于所述第一腔体的侧壁的下方，所述出水口开设于所述第三腔体的侧壁的上方。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的光触媒处理机构，其特征在于，所述紫外线产生组件还包括套管及仪表，所述紫外灯为低压紫外灯，所述套管位于所述容器内且套设于所述紫外灯外，所述仪表位于所述容器外。
9.一种水处理装置，其特征在于，包括:
水箱；
增压泵，与所述水箱相连通；及
如权利要求1至8中任意一项所述的光触媒处理机构，所述增压泵用于将所述水箱中的水泵入所述光触媒处理机构中的容器内。
10.一种根据权利要求1-8任一项所述的光触媒处理机构的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过进水口向容器内通入水；
通过进气管的进气口向容器内通入反应气体；
开启紫外灯，以产生紫外线；
负载于载体上的光催化材料催化反应气体与容器内的水的水分子 反应生成具有氧化力的羟基自由基，羟基自由基用于分解容器内的水中对人体有害的有机物质及无机物质，杀灭水中的微生物和藻类；
经过杀菌和杀藻的水通过出水口排出，形成左进、右出的斜向流体力学流向。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711099230.8A CN107915273B (zh) | 2017-11-09 | 2017-11-09 | 水处理装置、光触媒处理机构及其处理方法 |
| PCT/CN2017/120069 WO2019090953A1 (zh) | 2017-11-09 | 2017-12-29 | 水处理装置、光触媒处理机构及其处理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711099230.8A CN107915273B (zh) | 2017-11-09 | 2017-11-09 | 水处理装置、光触媒处理机构及其处理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107915273A CN107915273A (zh) | 2018-04-17 |
| CN107915273B true CN107915273B (zh) | 2019-11-26 |
Family
ID=61895375
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711099230.8A Active CN107915273B (zh) | 2017-11-09 | 2017-11-09 | 水处理装置、光触媒处理机构及其处理方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107915273B (zh) |
| WO (1) | WO2019090953A1 (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108862540A (zh) * | 2018-07-10 | 2018-11-23 | 春笋新科技(深圳)有限公司 | 一种智能太阳能洗车房循环水净化系统 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2232035Y (zh) * | 1995-08-18 | 1996-07-31 | 同济大学 | 固定膜光催化氧化水质深度净化器 |
| CN1262483C (zh) * | 2001-10-11 | 2006-07-05 | 深圳清华大学研究院 | 绿色光能净水方法及其装置 |
| CN101062800A (zh) * | 2007-04-19 | 2007-10-31 | 浙江大学 | 一种光催化污水处理装置 |
| JP2009214041A (ja) * | 2008-03-11 | 2009-09-24 | Maeda Shoji:Kk | 浄化装置及び浄化槽 |
| CN103288167B (zh) * | 2013-06-25 | 2014-11-05 | 湖南大学 | 有机膨润土与TiO2联合预处理垃圾渗滤液的方法 |
| CN205442712U (zh) * | 2016-03-04 | 2016-08-10 | 厦门华厦学院 | 一种水体纯化器 |
| CN207537184U (zh) * | 2017-11-09 | 2018-06-26 | 广州达意隆包装机械股份有限公司 | 水处理装置及其光触媒处理机构 |
-
2017
- 2017-11-09 CN CN201711099230.8A patent/CN107915273B/zh active Active
- 2017-12-29 WO PCT/CN2017/120069 patent/WO2019090953A1/zh active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107915273A (zh) | 2018-04-17 |
| WO2019090953A1 (zh) | 2019-05-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101808508B (zh) | 在农业应用中用于杀微生物处理的电化学装置 | |
| CN109231610A (zh) | 多波长uv-led灯带协同氯水处理装置及处理方法 | |
| CN105540761B (zh) | 一种水体消毒设备及利用其进行水体消毒的方法 | |
| CN107915273B (zh) | 水处理装置、光触媒处理机构及其处理方法 | |
| CN207537184U (zh) | 水处理装置及其光触媒处理机构 | |
| CN113215596A (zh) | 一种适用于工业化生产次氯酸消毒水的系统 | |
| CN104961209A (zh) | 污水高效无氯消毒杀菌系统 | |
| CN110015720A (zh) | 一种纳米气泡曝气装置应用方法 | |
| CN115893612A (zh) | 一种用于船用隔离病房生活污水的多级消毒预处理装置 | |
| CN214903405U (zh) | 一种便于调节的微酸性次氯酸消毒液发生装置 | |
| CN105110433B (zh) | 一种基于光催化的饮用水消毒装置及消毒工艺 | |
| CN204057958U (zh) | 高效复合二氧化氯发生装置 | |
| CN210012589U (zh) | 一种二氧化氯复合消毒剂发生器 | |
| CN106335965A (zh) | 具有高效消毒效果的移动式净水设备 | |
| CN207646294U (zh) | 一种现场次氯酸钠发生装置 | |
| CN204873973U (zh) | 自来水无氯消毒杀菌系统 | |
| CN207699276U (zh) | 一种消毒剂发生器 | |
| CN107265725B (zh) | 一种用于微藻养殖的猪场污水的臭氧处理方法 | |
| CN206337051U (zh) | 具有高效消毒效果的移动式净水设备 | |
| CN204897503U (zh) | 智能化污水无氯消毒杀菌系统 | |
| WO2019045275A1 (ko) | 살균제 또는 세정제를 생성할 수 있는 전기분해 장치 및 그것을 위한 전기분해 방법 | |
| CN103771636B (zh) | 基于微酸性电解处理养殖水的处理方法 | |
| CN217265253U (zh) | 一种食堂二次供水消毒的装置 | |
| CN209010218U (zh) | 一种医疗废水消毒臭氧发生装置 | |
| CN218860520U (zh) | 一种饮用水消毒系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |