CN1150579A - 紫外微臭氧饮水净化的方法及装置 - Google Patents

Abstract

紫外、微臭氧饮水净化的方法及装置是环境工程学科中水污染控制及水处理的技术，尤其是在饮用水的处理方面。该方法是采用紫外光照射空气的方法产生微臭氧并溶于水中，同时用紫外光照射的方法激发水中有机污染物并使溶于水中的微臭氧分解成有极强氧化能力的氢氧自由基对水进行净化、消毒。反应器由外管、内管、紫外灯、导气管、出水管及微孔扩散板组成，内管设于外管中、紫外灯设于内管中，导气管的一头接内管的上端，另一头接外管的下端。

Description

紫外微臭氧饮水净化的方法及装置

本发明是环境工程学科中水污染控制与水处理的技术，尤其是饮用水的净化处理。

饮用水水源污染是世界上所普遍面临的严峻问题，几十年甚至上百年沿袭下来的传统水处理工艺难以胜任正常运行职能，以主要功能为去除水中悬浮固体、胶体的混凝、沉淀、过滤和消毒工艺而言，不但对水中大量溶解性有机污染物无去除效果，氯化过程中，还导致了对人体危害更大的有机氯化物的形成。以现有的检测技术已发现自来水中2221种有机物，其中765种存在于饮用水中，20种为确认致癌物，23种可疑致癌物，18种促癌物，56种致突变物。很多城市发现饮用水致突变的阳性结果。研究发现：长期饮用氯消毒自来水，比不饮用氯消毒水的人死于消化和泌尿系统癌症的危险性大；并发现饮用氯消毒水与癌症死亡之间似乎存在着统计学关系。这表明：饮用水水源污染严重；传统氯消毒工艺有致命的弱点。针对这些问题，科学工作者们研制出了多种水处理方法，如：活性碳吸附、合成树脂吸附、超滤、反渗透、生物滤池预处理、臭氧氧化等。但这些工艺不但存在应用上的局限性，在除污染能力方面还存在不足之处。如活性碳吸附系统不能去除大部分极性短链有机物，对痕量有机物吸附能力弱，应用于净水器还会因微生物滋生，导致出水需作进一步消毒处理；合成树脂吸附工艺存在树脂再生技术未能解决，运行成本高问题；超滤和反渗透不能去除小分子有机物，也不能去除腐殖酸类三卤甲烷前体；生物滤池不能将Ames试验为阳性水转变为阴性，对微量有机物处理效果不佳；而臭氧工艺虽有较多的优点，但需要专用的臭氧发生器具，并且仍存在氧化能力不足的缺点，如不能氧化六氯苯。

本发明的目的是提供一种水质深度净化和高效消毒效果的，且对水无二次污染，易于实施的紫外、微臭氧饮水净化的方法及装置。

本发明是采用紫外光照射空气的方法获得微浓度臭氧并溶于水中，同时用紫外光照射的方法激发水中有机污染物并使溶于水中的微臭氧分解成有极强氧化能力的氢氧自由基对水进行净化和消毒。照射空气产生微臭氧的紫外光波长小于2100，激发水中有机污染物并分解溶于水中微臭氧产生氢氧自由基的紫外光波长大于2100。在结构上该装置主要由供气部分、供水部分及反应器所组成，其中反应器由外管、内管、紫外灯、导气管、微孔扩散板、进气口、出水口、出气口、进水口、出水管所组成，在外管的中间设有内管，在内管的中间设有紫外灯，微孔扩散板设在内外管之间的下部，进水口、出气口设在外管的上端，出水口设在外管的下端，进气口设在内管的下端。

供水部分的输出端接反应器的进水口，空气干燥净化装置的输出端接反应器的进气口。空气由透明的内管的下端进入，流过紫外灯管，经紫外光照射后产生微臭氧化空气由内管上端流出，经导气管将带有微臭氧的空气送入外管下端的进气口经微孔扩散板布气装置进入反应器的外管内，该气体透过微孔扩散板向上，与处理的水逆流接触，溶解于水中的微臭氧在紫外光的辐射激发下，分解为氢氧自由基(·OH)，该自由基具有极强的氧化能力，可将饮水中常见的微量有机污染物矿化，同时对水进行净化、消毒。

本发明的紫外、微臭氧饮水净化的方法是光化学激发氧化技术，其原理是采用紫外光辐射经预处理的空气产生微量臭氧(指300～1000μg/L含量的)，饮水中的致癌、致畸、致突变有机污染物质，在吸收紫外线辐射能，被激发活化后，在水中臭氧、氢氧自由基甚至激发态溶解氧氧化的协同作用下被充分氧化分解，因此本发明可对被处理饮用水同时起到净化、矿化和高效消毒的作用。

本发明的优点为：

1.具有高效水质净化的作用，对水可同时起到净化、矿化和消毒的作用，对一般城市的自来水中有机物矿化度达80％以上，经过本发明方法处理的水可以直接饮用。

2.结构简单、运行成本低，不需要单独的臭氧发生器，因此整个设备的价格也相应大幅度降低，运行更加可靠。

3.净化过程中，除了使用电力和空气之外，不需添加任何化学药剂，有机污染物被氧化成二氧化碳和水，剩余微臭氧转化成溶解氧，而氢氧自由基会迅速猝灭，对处理后的水质不会产生任何副作用，因此本项工艺可以称为绿色天然净化技术。

4.由于本发明不需要臭氧发生器，也不需要任何化学药物，因此可以很方便地应用在各种需净化的场合，既适用于大型的分质供水系统，也能适用于小型的饮水装置。

图1是本发明中反应器的结构示意图。

本发明的实施方案如下：

整个装置由供水部分、空气干燥净化装置和反应器所组成，供水部分包括水泵和水箱，其出口接反应器的进水口；也可直接从城市自来水管接入。空气干燥净化装置的作用是将空气进行干燥和净化，其输出端与反应器的进气口相接，反应器包括外管1、内管2、紫外灯3、导气管4、微孔扩散板5采用微孔钛板、进气口6、出水口7、出气口8、进水口9，出水管10。其中外管1采用硬质玻璃管，内管2采用石英玻璃管，紫外灯3为低压紫外灯，导气管4采用聚四氟乙烯管或硅橡胶管，微孔扩散板5采用孔径为10-25μm的微孔钛板，进气口6设在内管的下端，紫外灯设于内管中，内管的上端引出导气管，导气管的另一头接在外管下端的进口，微孔钛板设于外管与内管之间下侧，距底面留有一段空间，进水口、出气口设于外管的上部，出水口设于外管的下部，经U型出水管引出，可调节反应器内水位。水流自上而下，微臭氧气流自下而上，使水与气逆流接触。

紫外光源是光化学激发氧化工艺的辐射激发源，具有两方面的作用。紫外辐射中波长小于2100的全部及少量大于2100的紫外光用于产生微臭氧。大于2100的紫外光激发水中有机污染物和分解水中溶解臭氧，产生氢氧自由基对水进行处理，例如采用型号为“ZSZ-30或“ZSZ-15”紫外灯管及相应的供电电路，由于其主波长为2537，相对能量大于90％，因而由于产生微臭氧的紫外光能量较小，大部分能量用于第二部分激发作用。根据以上所述便可实现本发明。

Claims (3)

1.一种紫外、微臭氧饮水净化的方法，其特征在于采用紫外光照射空气获得微浓度臭氧并溶于水中，同时用紫外光照射的方法激发水中有机污染物并使溶于水中的微臭氧分解成有极强氧化能力的氢氧自由基对水进行净化和消毒。

2.一种实现权利要求1的紫外、微臭氧饮水净化的装置，其特征在于该装置主要由供气部分、供水部分及反应器所组成，其中反应器由外管(1)、内管(2)、紫外灯(3)、导气管(4)、微孔扩散板(5)、进气口(6)、出水口(7)、出气口(8)、进水口(9)、出水管(10)所组成，在外管(1)的中间设有内管(2)，在内管(2)的中间设有紫外灯(3)，微孔钛板(5)设在外管(1)内的下部，进水口(9)、出气口(8)设在外管(1)的上端，出水口(7)设在外管(1)的下端，进气口(6)设在内管(3)的下端。

3.根据权利要求1所述的紫外、微臭氧饮水净化的装置，其特征在于照射空气产生微臭氧的紫外光波长为小于2100，激发水中有机污染物并分解溶于水中臭氧产生氢氧自由基的紫外光波长为大于2100。

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