CN201825810U - 农村饮水安全专用臭氧水处理一体机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了农村饮水安全专用臭氧水处理一体机，其特征在于由电气控制单元、气源供给单元、气源处理富氧单元、臭氧生成单元、水环冷热交换单元、气水混合控制单元、催化降解单元及气水连接管路组成，其特征在于设备的冷却方式为通过管路自身压力循环冷却，与农村小型供水和分散供水管路输出距离匹配，分解后产生氧气更有利于提高水中溶氧水平，用于消毒降解，不需要精确控制投加量；通过降解矿化功能同时有利于提高更多水质指标，主要由电气控制单元、气源供给单元、气源处理富氧单元、臭氧生成单元、水环冷热交换单元、气水混合控制单元、催化降解单元组成，通过管路自身压力循环冷却。

Description

农村饮水安全专用臭氧水处理一体机 

技术领域：

本专利涉及机电领域水处理及饮水消毒净化行业，尤其涉及农村饮水安全专用臭氧水处理一体机。 

背景技术：

人类的生存环境并未取得同经济同等的发展方向和速度，而是相反，遍地开花和高速发展的工业化，已使水资源日益匮乏和劣质化，农村，历来被形容远离污染山清水秀的地方，甚至比城市受到的危害更严重，已经到了刻不容缓的时候；国家高度重视并力图解决这一问题，将农村饮水安全工程连续列入国家五年规划重点实施项目。经过一段时间的努力取得了相当的进展，但仍有很多问题，《2004～2006年农村饮水安全应急工程规划》的主要起草者之一，中国水利水电科学研究院的高级工程师刘文朝在一篇文章中写到：---饮用水的水质问题已经成为威胁农村饮水安全的首要问题。----水处理设备。无论是地下水源，还是地表水源的供水厂，均需要水处理设备。主要原因是随着国家饮用水标准的提高，加上目前水污染的不断加剧，原有的一体化水处理设备已不能满足要求，急需研究和生产既满足要求，又成本低廉的水处理技术和设备。----消毒设备。从现有供水工程的情况来看，绝大多数都没有配备消毒设备。所以这类设备的市场空间更大。因为目前的消毒设备均存在很大的缺陷，而且不适合农村供水厂使用。现在最通行的是次氯酸钠和二氧化氯消毒，人们普遍认为二氧化氯的消毒效果非常好，但实际上大量使用会严重危害人体健康，因此采用二氧化氯消毒一定要慎重。----总体来说，上述的水处理设备、消毒设备、水质监测设备的生产和供应都存在问题。急需相关科研部门和生产企业加强技 术攻关和设备研制。 

进一步说，农村安全饮水工程包括已建和在建的大多数项目由于项目资金以及可采用的消毒方式限制，并未完整实施农村供水技术规范要求和达到卫生学评价指标，一是氯系消毒本身功效有限，不能完成或部分完成其它可省工艺比如铁锰去除或氨氮曝滤工艺，二是消毒剂本身剧毒，需严加控制管理，并且其消毒副产物比如三氯甲烷和四氯化碳具有致突变作用，包括其它氯化衍生物还有滋生微生物的负作用，故很多并未实际起用，留有很大的隐患。 

实用新型内容：

臭氧技术是解决以上存在问题的一个最佳选择，但与其它传统技术相比，臭氧技术用于农村饮水安全项目没有成熟的方案和产品，个别应用实例中存在诸多问题，如：系统构成复杂，投资大占地广，动力损失大，运行成本高昂，与工程匹配度差，甚至无法安装使用；射流器一般安装在支路，这样不影响用水量，但通过大量实验，当主管路中介质压力大于0.3Mp时，即使在射流器前端增设高压泵，射流器也不会产生负压，基本失效，气液混合泵也基本失效。 

本农村饮水安全专用臭氧水处理一体机较好的解决了上述问题。臭氧本身有适宜的存留作用时间，与农村小型供水和分散供水管路输送距离匹配，分解后产生的氧气更有利于提高水中溶氧水平，不需要精确控制投加量；且臭氧的消毒效率远远高于其它药剂和方法，对常见致病微生物的直接灭活在亚秒级即可实现；通过降解矿化功能同时有利于提高更多水质指标，比如降低COD(BOD)，清除卤化物，减少可溶性固体，调节PH值，改善口感等；除空气外无需任何原料，无需相应管理和人员值守；设备中的 防回水器能有效的防止水压过高时单向阀失效后水倒流回放电单元；载银活性炭组合二氧化钛沸石催化单元有加强和补充臭氧作用的功能；与基于臭氧消毒技术的传统设备设计使用方法相比，更实用，更经济，解决了前文各方案所存在的问题，综合成本低。 

本专利主要结构由制氧、臭氧发生、冷却系统、防回水器、射流器、载银活性炭组合二氧化钛沸石单元组成；臭氧发生器单元采用薄壁陶瓷介质高频放电技术，效率高，稳定性好，远高于传统技术；臭氧发生器内电极通过管路自身压力循环冷却，外电极采用金属散热器；防回水器：由于安装于有压管路而水质情况复杂，气体单向阀易处于失效或部分失效状态，回水进入设备造成高压发生器损毁；传统设备并没有解决这个隐患，只是利用安装时加长和抬高管路上止点结合设置低位水封的办法处理，并没有真正从设备层面彻底解决这个问题，本专利所述防水器创新性解决了这个问题；载银活性炭组合二氧化钛沸石催化单元优选的活性炭具有极大的比表面积，可以吸附无机和有机分子，分散于炭表面的银迅速发挥其解毒作用，纳米二氧化钛沸石与其机理相似，结构和吸附选择性相互补，并有一定的互再生功能。此组合单元配合了臭氧技术部分，使设备工艺更完善，并有利于改善原有水质口感。 

本专利由电气控制单元、气源供给单元、气源处理富氧单元、臭氧生成单元、水环冷热交换单元、气水混合控制单元、催化降解单元及气水连接管路组成，通过管路自身压力循环冷却。 

附图说明：

图1为臭氧技术在传统应用实例中存在问题的情况 

图2为个别应用实例中射流器存在问题的情况 

图3为射流器前增设高压泵存在问题的情况 

图4为设置气液混合泵存在问题的情况 

图5是农村饮水安全专用臭氧水处理一体机工艺流程图 

图6是农村饮水安全专用臭氧水处理一体机的工作流程图 

图7是农村饮水安全专用臭氧水处理一体机的结构图 

图8为臭氧发生单元及冷却方式 

图9为防回水器 

图10为载银活性炭组合二氧化钛沸石催化单元 

图11为深井变频供水的使用实例图 

图12为有清水调节池的使用实例图 

具体实施例：

如图1所示，主供水回路中部分待处理水通过电磁阀(16)入水口(47)到达氧化塔(30)，然后加压后重新进入主供水管路，经过循环泵(31)、射流器(15)强力混合后于氧化塔(30)中反应后通过水泵(32)加压后重新进入主供水回路进行二次混合，这样的系统结构复杂，存在较多缺陷，投资大占地广，动力损失大，运行成本高昂，与工程匹配度差，甚至无法安装使用；本专利产品很好的解决了这些问题。 

如图2所示，射流器(15)一般并联安装在主供水回路支路，这样不影响用水量，但当主管路中介质压力大于0.3Mp时，射流器(15)基本失效。 

如图3所示，当主管路中介质压力大于0.3Mp时，即使在射流器(15)前端增设高压泵(33)，射流器也不会产生负压，仍然失效； 

如图4所示，当主管路中介质压力大于0.3Mp时，换用气液混合泵(34)其气水混合功用也基本失效。 

如图5所示，首先将电器控制单元(35)通电，气源供给单元(36)将气源供给气源处理富氧单元(37)制成的富氧气体到达臭氧生成单元(38)生成臭氧，水环冷热交换单元(39)同时工作，臭氧经气水混合控制单元(40)最后到达催化降解单元(41)进行降解净化，各单元有气水连接管路(42)连接，通过管路自身压力循环冷却。 

如图6所示：图中空气(6)经过无油空压机(7)、粉尘过滤装置(8)、冷干装置(9)到达冷却储气装置(10)进行储存，通过PSA装置(11)、PSA装置(12)循环制氧输出，然后到达臭氧发生腔(13)；图中(1)为电源，电流从电源(1)经过电源控制装置(2)到达整流变频器(3)，然后经过功率推动4到达升压变压器(5)，经调制后的高频高压用于驱动臭氧发生腔(13)，将输入到臭氧发生腔中的氧气放电电离制成臭氧气体；图中水(18)通过泵组(17)到电磁阀(16)，然后通过电磁阀(16)到臭氧发生腔(13)通过热交换对电极进行冷却，臭氧发生腔(13)中的臭氧经防回水装置(14)与到达射流器(15)中与水进行混合，混合溶解到水中的臭氧，与进一步生成的氧化活性更强的羟基自由基共同作用，侵入细菌或病毒的细胞壁破坏DNA和RNA，杀灭细菌病毒，矿化降解水中的其它有机分子，氧化析出铁锰等过量可溶性杂质；净化反应的水从出水口(19)流出。 

如图7所示电源驱动单元(23)中的电流将制氧单元(20)产生的氧气 在臭氧发生单元(22)中电离成臭氧，然后到达净化反应单元(21)；电源驱动单元(23)中包括电源(1)、电源控制装置(2)、整流变频器(3)、功率推动(4)、升压变压器(5)，制氧单元(20)中包括无油空压机(7)、粉尘过滤装置(8)、冷干装置(9)、冷却储气装置(10)、PSA装置(11)、PSA装置(12)；水从进水口进入到达净化反应单元(21)进行臭氧净化，净化反应单元(21)中包括循环泵、气液混合装置、防回水装置、尾气回收装置，净化过的水从出水口(19)流出。 

如图8所示臭氧发生单元外层为薄壁陶瓷管(24)，陶瓷管(24)内为放电室(25)，采用薄壁陶瓷介质高频放电技术，效率高，稳定性好，臭氧发生单元外电极采用金属散热器(26)将热量散出，内部电极通过管路自身压力水循环冷却，气体从进气口(49)进入，生成的臭氧从出气口(48)排出。 

如图9所示的防回水器，图中浮球(28)随水位的高低上下浮动，防止水压过高、单向阀失效时水倒流进臭氧发生部分，防止射流器失效，保证水顺利地从排水孔(27)排除。 

如图10所示的载银活性炭组合二氧化钛沸石催化单元优选的活性炭(29)具有极大的比表面积，可以吸附无机和有机分子，分散于活性炭(29)表面的银迅速发挥其解毒作用；纳米二氧化钛沸石(50)与其机理相似，结构和吸附选择性相互补，并有一定的互再生功能。此组合单元配合了臭氧技术部分，使处理工艺更完善。 

如图11所示将本专利设备农村饮水安全专用臭氧水处理一体机(43)用于自备井，将深井(44)作为储水池及需处理客体，使其持续保持洁净状态；其工作流程大致为：按供水量及供水时段配置相应型号一体机并安 装到位，用程控定时器设定工作程式即可投入运行。当运行到设定时间，内置水路电磁阀和气路电磁阀打开，变频供水泵(45)和臭氧发生器启动工作，射流器吸入臭氧混合，混合后的高浓度臭氧水再经过载银活性炭组合纳米二氧化钛沸石催化床加强处理后回流井中，对井水进行二次混合处理。本方案投资和占地均很少，合理利用已有的资源条件，包括井窖、变频泵、冷却水；安装简便，工作灵活，水处理流程不受主供水影响，也不影响主供水回路工作；持续保持水源洁净，不存在未处理短路水，利用臭氧密度高于空气的特性，隔绝空气中病毒和细菌污染，良好的解决了图1、图2、图3、图4实例中所存在的缺陷。 

如图12所示将本专利设备农村饮水安全专用臭氧水处理一体机(43)用于有清水池(46)时，将清水池(46)作为处理客体，使其持续保持洁净状态，用程控定时器设定工作程式即可投入运行，当运行到设定时间，内置水路泵组、电磁阀和气路电磁阀同时打开，臭氧发生器启动工作，射流器吸入臭氧混合，混合后的高浓度臭氧水再经过载银活性炭组合纳米二氧化钛沸石催化床加强处理后回流井中对池水进行二次作用。 

本专利未尽事宜不在此一一列举，和本专利相类似或由此延伸的的技术均在本专利的保护范围之内。 

Claims (6)

1.农村饮水安全专用臭氧水处理一体机由由电气控制单元、气源供给单元、气源处理富氧单元、臭氧生成单元、水环冷热交换单元、气水混合控制单元、催化降解单元，各单元之间通过气水连接管路依次连接组成，其特征在于防回水器中带有浮球。

2.如权利要求1所述的农村饮水安全专用臭氧水处理一体机，其特征在于含有载银活性炭二氧化钛沸石组合。

3.如权利要求1所述的农村饮水安全专用臭氧水处理一体机，其特征在于臭氧发生单元外层为薄壁陶瓷管，陶瓷管内为放电室，采用薄壁陶瓷介质高频放电技术，臭氧发生单元外电极采用金属散热器。

4.如权利要求1所述的农村饮水安全专用臭氧水处理一体机，其特征在于电气控制单元由电源、电源控制装置、整流变频器、功率推动、升压变压器组成。

5.如权利要求1所述的农村饮水安全专用臭氧水处理一体机，其特征在于气源处理富氧单元单元由无油空压机、粉尘过滤装置、冷干装置、冷却储气装置、PSA装置组成。

6.如权利要求1所述的农村饮水安全专用臭氧水处理一体机，其特征在于臭氧生成单元中含有臭氧发生腔。 

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