CN111032577A

CN111032577A - 水处理设备

Info

Publication number: CN111032577A
Application number: CN201880054647.9A
Authority: CN
Inventors: 萨迪·伯拉米; 帕斯卡·诺迪
Original assignee: Solabo
Current assignee: Solabo
Priority date: 2017-08-31
Filing date: 2018-08-23
Publication date: 2020-04-17
Also published as: US20200172412A1; FR3070383A1; BR112020003751A2; WO2019042870A1; EP3676227A1; FR3070383B1; JP2020531266A; AU2018325298A1

Abstract

一种氯化水(15)处理设备，包括贮存器(10)，该贮存器设计为容纳待处理的预定体积的氯化水(15)，其特征在于，该处理设备包括至少一个光源，该至少一个光源设计为将预定体积暴露于波长在325nm至395nm范围内的紫外线辐射中。

Description

水处理设备

技术领域

本发明总体上涉及一种水处理设备，尤其涉及一种氯化水处理设备。

背景技术

饮用水市场主要由氯处理所主导，氯处理是唯一结合了折扣价格和足够的消毒余量以应对长的分配网。在某些国家(例如美国)，水中允许的氯含量非常高(0.8mg/L，而欧洲为0.4mg/L)，即分配到网中的水的氯含量约为1mg/L。

氯具有若干缺点，这些缺点包括产生危险的副产物(氯胺(以-N-Cl基为特征的化学化合物)、三卤甲烷、氯仿等)，并且这些氯处理还有另一个缺点：如果氯不好闻，其味道仍然有限，而氯胺的气味很难闻，并且会产生强烈(令人非常不愉快)的味道，该味道在通风一小时后都不会消失。与某些误解相反，含有氯胺的水可能需要至少24小时的曝气才能部分地减少，这在实践中会为微生物的再繁殖留出空间。

在现有技术中已知处理装置，诸如过滤器壶，但是如上所述，应当使水在其中停留较长的时间，而这可能会引起细菌污染，此外，这种过滤器壶可能会滞留仍然对消费者有利的矿物质盐或微量元素。

基于反渗透的解决方案产生了缺少必需的矿物质盐的近蒸馏水，并且比过滤壶更耗能并且需要更多的消耗品。

超滤和微滤对溶解的氯及其衍生物无效。

最后，紫外线(UV-C)净化器对细菌有效，并且能够在一定程度上减少氯(施用20倍以上的UV-C剂量……)。这些设备每年都要更换照射器(此照射器不应关闭以便保存……)，并且它们对氯有效的波长对氯胺的作用较小。一次性照射器普遍使用汞，这还有其他缺点。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术文献的缺点，并且特别地，首先，提出一种用于处理氯化水的简单设备，该设备对痕量元素没有影响，并能快速处理一定体积的待饮用的水，以消除氯及其衍生物令人不愉快的味道。

为此目的，本发明的第一方面涉及一种氯化水处理设备，该设备包括储罐，该储罐配置成容纳预定体积的待处理的氯化水，其特征在于，所述处理设备包括至少一个光源，所述至少一个光源配置成用波长在320nm至400nm，优选325nm至395nm范围内的紫外线照射该预定体积。这种处理设备易于制造，并且能够快速有效地处理预定体积的水，以从最初引入到储罐中的氯化水中去除氯的味道，该储罐在处理期间是封闭的。所述至少一个光源配置成产生A型紫外线，也就是说，其波长介于320nm(纳米)至400nm(纳米)之间，优选介于325nm至395nm之间。该设备的总体结构很简单：储罐(可移动或不可移动)，以及光源，该光源足以将储罐中的内容物暴露在紫外线(A型)下。

特别地，该设备没有过滤器，滤芯或微滤芯。因此，痕量元素不会被这样的过滤器所滞留。

特别地，该设备没有单独的用于使臭氧气体在储罐中流通的臭氧产生和流通装置。

换句话说，该设备的基本操作仅旨在将水暴露于紫外线辐射中。因此，暴露于紫外线下使氯气味消失。仅将水暴露于紫外线辐射中能够处理有恶臭味的分子。换句话说，本发明提出了一种仅通过将封闭容器中的水暴露于特定的紫外线辐射中就能够使氯气味消失的设备，因此无需过滤、无需暴露于臭氧，或无需使用光催化剂。

特别地，自来水中的氯尤其是以次氯酸(HClO)和次氯酸根离子(ClO^-)的形式存在，而紫外线辐射的作用使得这些氯分子被还原，产生自由基：

HOCl+辐射紫外线→·OH+Cl·

ClO^-+辐射紫外线→O^-·+Cl·

因此，所产生的自由基然后可以破坏(通过氧化或高级氧化过程)其他分子和被处理溶液中存在的任何病毒或细菌。

有利地，所述处理设备包括壳体和配置在所述壳体中的多个光源，以将所述预定体积暴露于波长介于320nm至400nm，优选325nm至395nm范围内的光辐射中，该处理设备包括配置成对光源进行冷却的冷却装置和配置成关闭该冷却装置的开关装置，以引起对壳体和预定体积的水进行内部加热。处理设备利用光源产生的热量对待处理的所述体积的水进行额外的巴氏消毒。可以考虑将待处理的所述体积的水升高到至少57℃，或更优选地至少60℃。再次，本发明提出一种仅通过将封闭容器中的水暴露于特定的紫外线辐射中就能够使氯气味消失的设备，因此无需过滤、无需暴露于臭氧，或无需使用光催化剂，但是上述实施方式有利地利用了光源产生的热量来对封闭容器中储存的水进行巴氏消毒。

替代性地，所述处理设备包括壳体和配置在所述壳体中的多个光源，以将所述预定体积暴露于波长介于320nm至400nm，优选325nm至395nm范围内的光辐射下，并且该处理设备包括配置成使空气在光源的平面处流动的通风装置和配置成使通风装置以闭路或非闭路的方式运行的再流通装置，以分别引起对壳体和预定体积的水进行内部加热，或冷却光源。处理设备利用光源产生的热量对待处理的所述体积的水进行巴氏消毒。可以考虑将待处理的所述体积的水升高到至少57℃，或更优选地至少60℃。再次，本发明提出一种仅通过将封闭容器中的水暴露于特定的紫外线辐射中就能够使氯气味消失的设备，因此无需过滤、无需暴露于臭氧，或无需使用光催化剂，但是上述实施方式利用了光源产生的热量来对封闭容器中储存的水进行巴氏消毒。

非常有利地，所述至少一个光源是发光二极管。

特别地，所述至少一个光源是经选择用来发射或产生波长为365nm±15nm且优选为365nm±10nm的紫外线辐射的发光二极管。

根据一个可选的实施方式，处理设备包括配置成与待处理的水接触的光催化剂。

有利地，光催化剂是配置在与待处理的水接触的壁上的涂层。可以考虑涂覆储罐的内壁或固定在储罐封盖上并用作柱塞的杆。

有利地，光催化剂是作为涂层施加到与待处理的水接触的构件上的二氧化钛。

有利地，所述储罐是可移动的。

有利地，所述储罐对波长在320nm至400nm，优选325nm至395nm范围内的紫外线是透明的。

有利地，所述至少一个光源是包括发光头的发光二极管，并且所述储罐与所述发光头接触。这使得能够将热量直接传递到储罐(以冷却发光二极管和/或加热待处理的水)。

有利地，所述储罐由硼硅酸盐玻璃制成。

有利地，处理设备包括围绕所述储罐配置的多个条状件，每个条状件支撑沿所述储罐配置的若干光源。

有利地，处理设备包括弹性装置，该弹性装置配置成将多个条状件中的每个推向所述储罐。这保证了良好的热接触。

有利地，所述处理设备包括对紫外线不透明的外壳，所述外壳包围预定体积的水以及配置成产生紫外线辐射的所述至少一个光源。

有利地，所述处理设备包括紫外线反射壁，所述紫外线反射壁包围预定体积的水以及配置成产生紫外线辐射的所述至少一个光源。

本发明的第二方面涉及一种氯化水处理方法，该方法包括以下步骤：将预定体积的氯化水暴露于波长在320nm至400nm，优选325nm至395nm范围内的紫外线辐射中。

有利地，该方法包括以下步骤：在进行将预定体积的氯化水暴露于紫外线辐射中的步骤的同时，将预定体积的水加热到至少等于60℃的温度。

有利地，加热的热量由产生紫外线辐射的光源产生。根据特别感兴趣的实施方式，除了产生紫外线辐射的光源之外，没有加热装置。

有利地，该方法包括以下步骤：在进行将预定体积的氯化水暴露于紫外线辐射中的步骤的同时，将预定体积的水暴露于光催化剂中。

有利地，将预定体积暴露于紫外线辐射中的步骤进行足够长的时间，以为每升待处理的水提供至少5.5Wh的光能。

换句话说，本发明涉及根据第一方面的处理设备用于处理氯化水中存在的氯或其衍生物的用途，或根据第二方面的处理方法用于处理氯化水中存在的氯或其衍生物的用途。该氯化水几乎不含有或不含有微生物或细菌(因此在饮用前不必再次进行消毒)，但具有令人不愉快的气味或味道，该气味或味道可被所述处理设备或处理方法在短时间内消除。实际上，申请人已经注意到，暴露于A型UV辐射能够消除氯的味道或气味。臭味分子(氯、活性氯，尤其是氯胺……)被破坏，生成自由基，然后生成没有氯的特征气味的离子。

附图说明

通过阅读以下通过非限制性实施例给出并通过附图示出的对本发明的一个实施方式的详细描述，本发明的其他特征和优点将变得更加明显。

图1示出了根据本发明的水处理设备的截面图。

具体实施方式

图1示出了氯化水处理设备的截面图，该氯化水处理设备包括：壳体30(在这里由两个半壳体30a和30b形成)；储罐10，该储罐由瓶子11和封盖12形成，以便形成封闭体积；嵌入在条状件21上的多个发光二极管20。

发光二极管20配置成发射紫外范围内的光信号，并且特别地，发光二极管20设置成发射A型紫外线(或者称为UV-A)。因此，发光二极管20配置成发射波长在320nm至400nm，优选325nm至395nm范围内的光信号。

壳体可以临时容纳装有氯化水15的储罐10(分成两个半壳体30a和30b即可)。如图1所示，由于弹簧22将条状件21和发光二极管20推向储罐10，因此发光二极管20与储罐10接触。这使得可以引起从发光二极管20到储罐10的热传导。

处理设备还包括通风装置50，该通风装置使在封闭的外壳中的空气流动。该处理设备可以设置成使通风装置50以开路的方式(以冷却发光二极管20)或闭路的方式(以加热储罐10和水15)运行。该处理设备还可以设置成关闭通风装置50以加热储罐10和水15，以及打开通风装置以冷却发光二极管20。

最后，处理设备包括电控制单元60，该电控制单元60用于根据处理周期来驱动发光二极管20、通风装置50。可以设置外部主电源或电池来获得移动设备。

通过另一系列测试，申请人确定了可用于该工作的波长介于320nm至400nm之间，优选介于325nm至390nm之间。因此，对于表示展开表面约为600cm²的1升瓶子，需要约5.5Wh的UV-A接收量，即相当于两个小时的全日照。

通过制造箱体并围绕置于其内部的瓶子11放置一系列发光二极管20，可以使用例如四倍(11W)的功率来设法在30分钟内处理相同升数的水。

但是效果并不仅限于去除氯及其衍生物：它会产生大量的羟基自由基，H₂O₂、O₃，从而通过三重高级氧化过程对水进行杀菌(这些方法中的仅一种就可以毫不费力地对内容物进行杀菌)。

此外，该设备有利地利用了UVA辐射的杀菌特性，因此使得能够使用重要的还原反应来加速处理速度，而且也可以通过例如每天进行一次保护性辐射来使结果稳定。

此外，该解决方案具有以下优点：提出在每个周期对内容物和容器进行杀菌，以及用诸如钢化玻璃或石英(对UV-A透明)之类的惰性材料进行作业。

使用发光二极管20的事实使得能够实现约50％的光输出(即，被处理的每升消耗约12Wh)，而不必担心每年更换照射器，因此发光二极管20的寿命是约50,000小时，并且它们经得起重复的点亮周期而不会受到影响，因此，不需提供消耗品或进行任何特别的维护，即可在每个周期对瓶11进行杀菌。

实施本发明的可能性之一是使用由钢化硼硅酸盐玻璃制成的瓶子，以及使用从中间打开的箱体。可以以优选规则的角度间隔设置几排发光二极管20(在图1的实施方式中为四排，但是可以设置6或8个条状件21)，优选地设置成使得每个发光二极管20的上部球体与玻璃的外部接触，因此用作在底排上的支撑件。

这种创新的设置是优选的，因为这种设置使得UV-A光束在不损失功率的情况下到达容器的中间，从而实现了分布良好的消毒。

但是它还有其他优点：瓶体(例如玻璃和水)因此将作为热缓冲库存(最小的热量耗散为50％)，利用单侧风扇(通风装置50)玻璃对发光二极管20的群组进行冷却。因此，发光二极管20的效率将是显著的，并且将保持它们的寿命。

然而，这种配置还使得能够通过巴氏消毒来处理瓶子的内容物。实际上，通过停止侧风扇，使用发光二极管20的效率损失以达到60℃的温度，在输入水中不存在氯的情况下，该温度能够确保完全消除病毒和细菌。对于这种选择，当然应当调节发光二极管20的功率和效率以促进温度的升高。可以设置隔热箱以限制热量向外部损失，和/或可以设置再流通装置(面向外部的翼片)以允许以闭路或开路的方式运行。

还可以设置反射UV-A的屏蔽件(在壳体的主体与发光二极管20+瓶子11之间)，以将UV-A辐射集中于水15上。

根据一个可选的实施方式，该设备可以在进行处理的简单条件下通过光催化剂，例如二氧化钛涂层(纳米TiO₂晶体)来处理水，该光催化剂配置在由硼硅酸盐或石英钢化玻璃制成的瓶子11的内表面上。

另一个实施方式是制造一种覆盖有发光二极管的板，呈钢化玻璃壶的形式，并且在处理期间将该玻璃壶放置在顶部上。实际上，水具有像光纤一样的自然能力，使得光能够沿着其路径行进。根据该实施方式，仅紫外线辐射就能够使水的氯味消失，不需要过滤器，不需要臭氧流通，不需要光催化剂。

可以制造较大的机器，该机器连接到网，并且具有单个储罐或两个储罐，以使得能够不间断的运行。实际上没有尺寸限制，这是因为也可以使用对UV-A透明的食品塑料(例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)……)。因此，可以制造用于城市的终端或水池下方的槽。

应当理解，在不脱离由所附权利要求书限定的本发明的范围的情况下，可以对本说明书中描述的本发明的各种实施方式进行对本领域技术人员来讲显而易见的各种修改和/或改进。特别地，参照有两个纵向部分的壳体，可以提供一种如下的壳体，该壳体的一端打开以将瓶11滑动到圆筒形处理室中。

此外，该设备还可以水平地或竖直地放置以处理水15。

Claims

1.一种氯化水(15)处理设备，包括储罐(10)和封盖(12)，所述储罐和封盖配置成容纳待处理的预定封闭体积的氯化水(15)，

其特征在于，所述处理设备包括至少一个光源，所述至少一个光源配置成将所述预定封闭体积暴露于波长在320nm至400nm，优选325nm至395nm范围内的紫外线辐射中，以仅利用所述紫外线辐射来破坏氯化分子。

2.根据前一项权利要求所述的处理设备，所述处理设备包括壳体和配置在所述壳体中的多个光源，以将所述预定体积暴露于波长在320nm至400nm，优选325nm至395nm范围内的光辐射中，其特征在于，所述处理设备包括配置为冷却所述光源的冷却装置，和配置为关闭所述冷却装置的开关装置，以引起对所述壳体和所述预定体积的水(15)进行内部加热。

3.根据权利要求1所述的处理设备，所述处理设备包括壳体和配置在所述壳体中的多个光源，以将所述预定体积暴露于波长在320nm至400nm，优选325nm至395nm范围内的光辐射中，其特征在于，所述处理设备包括配置成使空气在所述光源的平面处(15)流动的通风装置(50)和配置成使所述通风装置以闭路或非闭路的方式运行的再流通装置，以分别引起对所述壳体和所述预定体积的水(15)进行内部加热，或冷却所述光源。

4.根据前述权利要求中任一项所述的处理设备，其中，所述储罐(10)是可移动的并且对于波长在320nm至400nm，优选325nm至395nm范围内的紫外线是透明的。

5.根据前述权利要求中任一项所述的处理设备，其中，所述至少一个光源是包括发光头的发光二极管(20)，并且所述储罐(10)与所述发光头接触。

6.根据前述权利要求中任一项所述的处理设备，其中，所述储罐(10)由硼硅酸盐玻璃制成。

7.根据前述权利要求中任一项所述的处理设备，所述处理设备包括围绕所述储罐(10)配置的多个条状件(21)，每个条状件(21)支撑沿所述储罐(10)配置的若干光源。

8.根据前一项权利要求所述的处理设备，所述处理设备包括弹性装置，所述弹性装置配置成将所述多个条状件中的每个推向所述储罐(10)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的处理设备，所述处理设备包括紫外线反射壁，所述紫外线反射壁包围所述预定体积的水(15)以及配置成产生所述紫外线辐射的所述至少一个光源。

10.一种氯化水(15)处理方法，包括以下步骤：将预定封闭体积的氯化水(15)仅暴露于波长在320nm至400nm，优选325nm至395nm范围内的紫外线辐射中。

11.根据前一项权利要求所述的方法，所述方法包括以下步骤：在进行将预定体积的氯化水(15)暴露于紫外线辐射中的步骤的同时，将所述预定体积的水(15)加热到至少等于60℃的温度。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其中，所述将预定体积暴露于紫外线辐射中的步骤进行足够长的时间，以为每升待处理的水(15)提供至少5.5Wh的光能。