CN1847159A - 水处理模块及其水处理器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水处理模块及其水处理器，将水处理模块设计为一个水处理填料床，水处理填料床为一中间具有空腔的框架结构，并将紫外光源置于水处理填料床内的空腔内。而水处理器则包括了容置该水处理模块的腔体，腔体具有进水口和出水口，水处理模块固定置于上述的腔体内。本发明的水处理模块设计为模块化，而水处理器则由数个水处理模块组合排列而成，如同搭积木一样，工业化程度得到了较大的提高，易大规模推广使用；它克服了悬浮体系光催化反应器处理废水的二氧化钛难以回收、不宜重复使用的缺点，并克服了固定体系光催化反应器接触比表面积很小，处理水的效率很低的缺点。
Description
技术领域
本发明涉及对民用或工业用水的处理，更具体指一种水处理模块及其水处理器。
背景技术
二氧化钛的光催化特性在1972年由日本藤屿昭教授发现，至今已得到广泛的研究和应用。光催化的基本原理是：当半导体氧化物(如二氧化钛)纳米粒子受到大于禁带宽度能量的光子照射后，电子从价带跃迁到导带，产生了电子-空穴对，电子具有还原性，空穴具有氧化性，空穴与氧化物半导体纳米粒子表面的OH-反应生成氧化性很高的OH自由基，活泼的OH自由基可以把许多难降解的有机物氧化为CO2和H2O等无机物。
纳米二氧化钛可广泛用于染料废水、农药废水、表面活性剂、含氮有机物、氯化物、氟里昂、工业酸洗废水以及含油废水等的光催化降解，把其降解为CO2、H2O和其它小分子无机物，从而实现净化污水的功能。
同时，纳米二氧化钛具有很强的抗菌性，对绿脓杆菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、真菌等有强杀菌力。
目前处理废水的二氧化钛光催化反应器可分为悬浮体系和固定体系，可用于工业废水、生活废水中有机物的处理。悬浮体系是直接将纳米二氧化钛与有机污染物废液混合，通过搅拌或鼓空气使其均匀分散。用悬浮体系光催化反应器处理废水的缺点是只能一次性处理，二氧化钛难以回收，不宜重复使用。而固定体系是将纳米二氧化钛负载于载体上，用于连续处理污染物，可重复使用。但传统的固定体系光催化反应器接触比表面积由于很小，因此处理水的效率很低。此外，上述两种体系由于均工业化程度低，而难以在水处理中大规模推广使用的缺点。
发明内容
本发明的目的是针对传统对水处理中使用的二氧化钛催化反应器存在的上述缺点，提供一种接触比表面积大、处理效率高、且易大规模推广使用的水处理模块及其水处理器。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种水处理模块，
该水处理模块至少包括：
一个水处理填料床，水处理填料床为一中间具有空腔的框架结构，填料床内填设有金属网状骨架结构海绵填料体；
一个紫外光源，紫外光源置于水处理填料床内的空腔内。
所述的水处理填料床的框架结构为一水平截面形状呈矩形的柱状体。
所述的水处理填料床的框架结构为一水平截面形状呈圆形或椭圆形的柱状体。
所述的水处理填料床的框架结构为一水平截面形状呈不规则或规则的多边形的柱状体。
所述的紫外光源为中压紫外线灯、高压汞灯、黑光灯、紫外线杀菌灯的任何一种。
所述的紫外光源的波长为380nm-250nm之间。
一种水处理器，
包括：
一容置水处理模块的腔体，腔体具有进水口和出水口；
至少一个水处理模块，水处理模块固定置于上述的腔体内。
所述的腔体内容置数个水处理模块时，数个水处理模块呈规则排列或不规则排列。
所述的腔体的进水口或出水口可通过水管相衔接，进水口与出水口可位于同一水平位置，或者进水口的水平位置高于出水口的水平位置。
所述的水处理模块之间设置有密封板；
所述的腔体上还设有保护罩。
在本发明的上述技术方案中，将水处理模块设计为一个水处理填料床，水处理填料床为一中间具有空腔的框架结构，填料床内填设有金属网状骨架结构海绵填料体，并将紫外光源置于水处理填料床内的空腔内。而水处理器则包括了容置该水处理模块的腔体，腔体具有进水口和出水口，水处理模块固定置于上述的腔体内。因此可见，本发明的水处理模块设计为模块化，而水处理器则由数个水处理模块组合排列而成，如同搭积木一样，工业化程度得到了较大的提高，易大规模推广使用；此外，它克服了悬浮体系光催化反应器处理废水的二氧化钛难以回收、不宜重复使用的缺点，同时也克服了固定体系光催化反应器接触比表面积很小，处理水的效率很低的缺点。
附图说明
图1是本发明的水处理模块结构剖视示意图。
图2是图1的俯视示意图。
图3是本发明的水处理模块另一实施例剖视示意图。
图4是图3的俯视示意图。
图5是本发明的水处理模块又一实施例剖视示意图。
图6是图5的俯视示意图。
图7是本发明的水处理模块再一实施例剖视示意图。
图8是图3的俯视示意图。
图9是利用本发明水处理模块设计的水处理器结构剖视示意图。
图10图9的侧视、半剖结构示意图。
图11是图9的俯视示意图。
图12是利用本发明水处理模块设计的水处理器另一实施例结构剖视示意图。
图13图12的侧视、半剖结构示意图。
图14是图12的俯视示意图。
图15是利用本发明水处理模块设计的水处理器又一实施例结构剖视示意图。
图16图15的侧视、半剖结构示意图。
图17是图15的俯视示意图。
图18是利用本发明水处理模块设计的水处理器再一实施例结构剖视示意图。
图19图18的侧视、半剖结构示意图。
图20是图18的俯视示意图。
具体实施方式
为进一步说明本实用新型的上述目的、技术方案和效果，以下通过实施例结合上述各图对本实用新型进行详细的描述。
实施例1
请参阅图1、图2所示，
在该实施例中，水处理模块10包括：
一个水处理填料床11，水处理填料床11为一中间具有空腔12的框架结构，填料床11内填设有金属网状骨架结构海绵填料体，水处理填料床11的框架结构为一水平截面形状呈矩形的柱状体；
一个紫外光源13，紫外光源13插置于水处理填料床11内的空腔12内。
实施例2
请参阅图3、图4所示，
在该实施例中，水处理模块10包括：
一个水处理填料床11，水处理填料床11为一中间具有空腔12的框架结构，填料床11内填设有金属网状骨架结构海绵填料体，所述的水处理填料床11的框架结构为一水平截面形状呈圆形或椭圆形(图中未示意)的柱状体；
一个紫外光源13，紫外光源13插置于水处理填料床11内的空腔12内。
实施例3
请参阅图5、图6所示，
在该实施例中，水处理模块10包括：
一个水处理填料床11，水处理填料床11为一中间具有空腔12的框架结构，填料床内11填设有金属网状骨架结构海绵填料体，所述的水处理填料床11的框架结构为一水平截面形状呈长条形的柱状体；
其中有三个紫外光源13插置于水处理填料床11内的空腔12内，当然也可以根据需要插置若干个紫外光源。
实施例4
请参阅图7、图8所示，
该实施例所示意的水处理模块10的结构与实施例3的结构结构和形状基本相同，也有三个紫外光源13插置于水处理填料床11内的空腔12内，区别是每一紫外光源13之间有隔断，当然紫外光源的数量也可以根据需要来设置。
当然，所述的水处理填料床11的框架结构的水平截面形状也可呈不规则或规则的多边形的柱状体。
上述诸实施例的紫外光源采用为中压紫外线灯、高压汞灯、黑光灯、紫外线杀菌灯等的任何一种。
需要说明的是，
水处理填料床11由两部分组成，一部分是十二面体金属网状骨架结构海绵填料体，十二面体金属网状骨架结构海绵填料体就填设于填料床11内；另一部分就是支撑该填料体的框架结构，框架结构是一些刚性支撑件组成，其作用是对十二面体金属网状骨架结构海绵填料体进行固定和支撑。十二面体金属网状骨架结构海绵填料体的表面加载了锐钛型(Anatase，简称A型)二氧化钛纳米材料，并形成稳定牢固的结构，持久耐用，不易脱落，该锐钛型二氧化钛纳米材料的厚度为1nm～200nm。该十二面体金属网状骨架结构海绵填料体的厚度范围为1毫米～20毫米，气孔数为3ppi～100ppi，其比表面积是一般平面填料的50倍～200倍，可达900m2/m3～18000m2/m3。海绵填料体商品名称为锐钛型纳米二氧化钛金属海绵，它由Metalfoam Products Inc.公司生产，型号为MP-Ti-05，其相关技术已申请了专利。填料体的金属重量面密度一般为350g/m2以上。紫外光源13的灯管外壁至填料体的距离范围一般为1毫米～200毫米，紫外光源13能够为纳米二氧化钛的光催化作用提供稳定、持续的紫外光，该紫外光源的波长一般定义为380nm～250nm之间，紫外光源13可以选用高压汞灯、黑光灯及紫外线杀菌灯等。紫外光源13一般由逆变电源DC6V-12V或AC120V、AC220V配套提供获得高频电源，通过根据光源的灯管长度、灯管功率和紫外线幅照强度的不同，其管电压可由100V至1500V，或更高，频率一般为20Khz以上。纳米二氧化钛的在紫外光照射下产生强烈的氧化能力，能够迅速而有效地分解污水中的各种污染物，这种光催化作用的反应速度很快。
关于利用上述水处理模块所设计的水处理器描述如下：
实施例5
请继续参阅图9-图11所示，
在该实施例中，水处理器20包括：
一容置水处理模块10的腔体21，腔体21具有进水口22和出水口23；
九个水处理模块10均固定置于上述的腔体21内，九个水处理模块10呈规则排列，各水处理模块10采用上述水处理模块的实施例1所示的形状。进水口22和出水口23位于同一水平位置。
实施例6
请继续参阅图12-图14所示，
该实施例所示的水处理器20与实施例5所示的结构基本相同，但所采用的水处理模块10为实施例3的形状。
实施例7
请参阅图15-17所示，
在该实施例中，水处理器20包括：
一容置水处理模块10的腔体21，腔体21具有进水口22和出水口23；
三十六个水处理模块10均固定置于上述的腔体21内，三十六个水处理模块10呈规则排列，各水处理模块10也是采用上述水处理模块的实施例1所示的形状，但进水口22和出水口23位于不同的水平位置，进水口22水平位置高于出水口23的位置。
在该实施例中，填料床的体积相对较大，待处理水体在填料床的停留时间更长，提高了水处理的能力，进水口和出水口错开不在同一个水平面上，增加水流在填料床中流动的距离，也增加水流与填料床的接触处理时间。
实施例8
请参阅图18-20所示，
在该实施例中，水处理器20包括：
一容置水处理模块10的腔体21，腔体21具有进水口22和出水口23；
三十六个水处理模块10均固定置于上述的腔体21内，三十六个水处理模块10呈规则排列，各水处理模块10也是采用上述水处理模块的实施例1所示的形状，进水口22和出水口23位于同一的水平位置，但进水口22和出水口23位于较高的水平位置。
在该实施例中，填料床的体积也相对较大，待处理水体在填料床的停留时间更长，提高了水处理的能力，进水口和出水口在同一个水平面上，但填料床中间的上部被隔开，水流从隔板的下部通过，这样增加水流在填料床中流动的距离，也增加水流与填料床的接触处理时间。
在上述水处理器的各实施例中，
所述的腔体内的数个水处理模块10是呈规则排列的，但也可采用不规则排列。
此外，所述的水处理模块10之间还设置有密封板24，所述的腔体21上还设有保护罩25。
上述水处理器中的各个处理模块10之间是独立放置与固定的，在需要的时候，可以对它们单独抽出进行维护或更换，整个水处理器可以置于水路的管线中，需要净化处理的水从进水口流入，经过个水处理模块时，其中的污染物经填料床加载的纳米二氧化钛的光催化作用得到迅速而有效地处理，之后从出水口流出到下游中。可以在水处理器中放置更多的水处理模块来增大在线水处理。也可把多个在线水处理器串连于水管路中，以提高水处理的效果。
本发明的水处理器的可以分散地置于管线中实现水的在线处理，这样可以不必集中进行处理。在水路的布置中，可以每隔一定的距离，如100米，布置多个在线水处理器，在线水处理器中的水处理模块的数目，以及各个水处理器之间的间隔距离，可以根据水体的流量、污染情况、净化处理需要达到的效果等实际情况来进行确定。
由于水处理模块中的泡沫填料比表面积很高，大大增加了其表面加载的纳米二氧化钛与水体接触的面积，提高了水处理的效率，因此完全能够实现水的在线处理。
此外，本发明的水处理模块及其水处理器是模块式、积木化制造和放置，拆装方便并易于维护，更为经济和可比量生产，并可以进行系列化和标准化设计与制造。在各应用中，可以不需要特别的定制设计，而是选用合适的某一系列标准模块组合得到。
当然，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明权利要求书的范围内。
Claims (10)
1、一种水处理模块，
其特征在于，
该水处理模块至少包括：
一个水处理填料床，水处理填料床为一中间具有空腔的框架结构，填料床内填设有金属网状骨架结构海绵填料体；
一个紫外光源，紫外光源置于水处理填料床内的空腔内。
2、如权利要求1所述的水处理模块，
其特征在于：
所述的水处理填料床的框架结构为一水平截面形状呈矩形的柱状体。
3、如权利要求1所述的水处理模块，
其特征在于：
所述的水处理填料床的框架结构为一水平截面形状呈圆形或椭圆形的柱状体。
4、如权利要求1所述的水处理模块，
其特征在于：
所述的水处理填料床的框架结构为一水平截面形状呈不规则或规则的多边形的柱状体。
5、如权利要求1-4任一项所述的水处理模块，
其特征在于：
所述的紫外光源为中压紫外线灯、高压汞灯、黑光灯、紫外线杀菌灯的任何一种。
6、如权利要求5所述的水处理模块，
其特征在于：
所述的紫外光源的波长为380nm-250nm之间。
7、一种水处理器，
其特征在于，
包括：
一容置水处理模块的腔体，腔体具有进水口和出水口；
至少一个水处理模块，水处理模块固定置于上述的腔体内。
8、如权利要求7所述的水处理器，
其特征在于：
所述的腔体内容置数个水处理模块时，数个水处理模块呈规则排列或不规则排列。
9、如权利要求7或8所述的水处理器，
其特征在于：
所述的腔体的进水口或出水口可通过水管相衔接，进水口与出水口可位于同一水平位置，或者进水口的水平位置高于出水口的水平位置。
10、如权利要求7或8所述的水处理器，
其特征在于：
所述的水处理模块之间设置有密封板；
所述的腔体上还设有保护罩。
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