CN214571421U - 一种电催化臭氧耦合生物活性炭的分散式净水装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种电催化臭氧耦合生物活性炭的分散式净水装置,该装置包括自上而下依次排列的电催化臭氧单元、生物活性炭单元和储水单元;电催化臭氧单元内安装有至少两对电极,底部安装曝气盘;电催化臭氧单元还包括直流电源和臭氧发生器,直流电源与电极电连接,为电极供电,臭氧发生器与曝气盘连接,将产生的臭氧气体通过曝气盘分散于水中;生物活性炭单元填充有附着微生物的活性炭。本实用新型提供的分散式净水装置,协同利用电催化臭氧技术的氧化杀菌作用和生物活性炭技术的吸附降解作用,有效解决了传统净水装置净水效率低、成本高、污染物易穿透等问题,从而为贫困偏远地区安全饮水提供一种新型、高效、低成本的分散式净水装置。
Description
技术领域
本实用新型属于饮用水净化技术领域,特别是一种电催化臭氧耦合生物活性炭吸附的分散式净水装置。
背景技术
饮用水安全和质量是人类健康和可持续发展的根本。据估计,全球有21亿人缺乏家庭安全饮用水,1.44亿人仍在饮用未经处理的地表水,每年受饮用水污染造成的腹泻死亡超过48.5万例。贫穷落后的国家地区、人口分散的偏远农村,因缺乏完备的供水设施和净水装置,饮用水安全问题尤为突出。例如,以河流、湖泊等地表水为水源,受地表径流的冲刷和淋溶作用,大量农药、化肥、固体废弃物等会进入地表水体,造成水源的有机物污染;以浅层地下水为水源,地下水可能会受到厕所、禽畜圈舍、垃圾的影响,污染细菌、病毒等致病微生物。
因此,在贫困偏远地区安装使用高效、低成本的分散式净水装置对安全饮水十分重要。超滤-反渗透双膜法可以显著提升水质,但安装和使用成本较高,滤芯需要定期更换。慢滤池作为一种成本较低的净水装置,可以利用微生物滤膜实现悬浮物截留和水质净化,但是它的滤速慢、占地大、污染物易发生穿透。电催化臭氧技术是一种电化学与臭氧耦合的高级氧化水处理技术,可通过产生臭氧、羟基自由基等强氧化剂高效氧化降解有机污染物。为进一步保障出水水质,还可在氧化单元之后设置生物活性炭单元,对氧化不充分的小分子物质进行活性炭吸附和微生物降解。此外,电催化臭氧单元还兼具杀死致病微生物的功效,生物活性炭单元可有效降低滤芯安装、使用和更换的成本,从而为贫困偏远地区安全饮水提供一种新型、高效、低成本的分散式净水装置。
因鉴于此,特提出此实用新型。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种电催化臭氧耦合生物活性炭的分散式净水装置,通过高级氧化耦合生物活性炭技术,协同降解水中有机污染物,杀死致病微生物,高效、低成本地实现贫困偏远地区的安全饮水。
本实用新型提供了一种电催化臭氧耦合生物活性炭的分散式净水装置,该装置包括自上而下依次排列的电催化臭氧单元、生物活性炭单元和储水单元;
所述电催化臭氧单元内安装有至少两对电极,底部安装曝气盘;所述电催化臭氧单元还包括直流电源和臭氧发生器,所述直流电源与所述电极连接,为电极供电,所述臭氧发生器与所述曝气盘连接,臭氧发生器产生的臭氧气体通过曝气盘分散于水中;
所述生物活性炭单元内填充有附着微生物的活性炭;
所述电催化臭氧单元的左上部开设总进水口;所述生物活性炭单元的右上方开设第一连接口,左下方开设第二连接口,电催化臭氧单元与生物活性炭单元通过第一连接口连通,生物活性炭单元和储水单元通过第二连接口连通;储水单元的右下方开设总出水口。
进一步地,所述电极包括阴极电极和阳极电极;所述阴极电极和阳极电极交错排列,电极布置成回廊式,水流折线流经电极板,避免短流。
进一步地,所述电极为片状电极,所述阴极电极为碳材料电极,阳极电极为形稳电极。
进一步地,所述阴极电极材料选用炭黑-聚四氟乙烯、网状玻碳、碳毡或石墨电极;阳极电极材料选用钛镀铂、钛镀钌铱或石墨电极。
进一步地,所述装置还包括外壳和内壳,所述外壳和所述内壳之间封装有电线、气路。
进一步地,所述电催化臭氧单元、生物活性炭单元和储水单元的容积相等。
进一步地,所述臭氧发生器采用空气为气源。
本实用新型提供的电催化臭氧耦合生物活性炭的分散式净水装置具有如下有益效果:
本实用新型的净水装置可在电催化臭氧单元产生臭氧(O3)、羟基自由基(·OH)等强氧化剂,从而实现水中污染物的快速降解和致病微生物的有效灭活,后续生物活性炭单元可进一步吸附和微生物降解未完全氧化的小分子物质,为饮用水安全构筑双重防线。本实用新型提供的电催化臭氧耦合生物活性炭的分散式净水装置,结构简单、体积小、操作简单、无需频繁更换滤料,从而为贫困偏远地区的安全饮水提供一种新型、高效、低成本的分散式净水装置。
附图说明
图1为本实用新型的分散式净水装置的结构示意图(主视图);
图2为本实用新型的分散式净水装置的结构示意图(俯视图)。
其中:1-净水装置外壳;2-净水装置内壳;3-总进水口;4-阴极电极;5-阳极电极;6-曝气盘;7-电催化臭氧单元;8-第一连接口;9-直流电源;10-臭氧发生器;11-第二连接口;12-生物活性炭单元;13-储水单元;14-总出水口。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本实用新型做进一步说明。
本申请文件中的上、下、左和右等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同,则相应的位置关系也有可能随之发生变化,故不能以此理解为对保护范围的限定。
实施例一
本实施例提供了一种电催化臭氧耦合生物活性炭的分散式净水装置,该装置包括自上而下依次排列的电催化臭氧单元7、生物活性炭单元12和储水单元13。
所述电催化臭氧单元7内安装有至少两对电极,底部安装曝气盘6,臭氧发生器10产生的臭氧(O3)气体通过曝气盘6分散于水中。臭氧发生器10的气源为空气,O3产量为150–250mg/h。
所述电催化臭氧单元7还包括直流电源9和臭氧发生器10,所述直流电源9与所述电极连接,为电极供电,所述臭氧发生器10与所述曝气盘6连接,臭氧发生器10产生的臭氧气体通过曝气盘6分散于水中,臭氧发生器10通过外部电源供电。
所述生物活性炭单元12内填充有附着微生物的活性炭。
所述电催化臭氧单元7的左上部开设总进水口3;所述生物活性炭单元12的右上方开设第一连接口8,左下方开设第二连接口11,电催化臭氧单元7与生物活性炭单元12通过第一连接口8连通,生物活性炭单元12和储水单元13通过第二连接口11连通;储水单元13的右下方开设总出水口14。这种设置便于水样在重力作用下流动,无需额外施加压力增加能耗。
所述电极包括阴极电极4和阳极电极5,优选的,阳极电极5和阴极电极4均为片状电极,且分别与直流电源9电连接。
多对电极中的阴极电极4和阳极电极5交错排列于电催化臭氧单元7内,布局呈回廊式,便于水样折线流经电极,延长水力停留时间,避免短流。
所述阴极电极4为碳材料电极,阳极电极5为形稳电极。具体的,阴极电极包括但不限于炭黑-聚四氟乙烯、网状玻碳、碳毡、石墨电极;阳极电极5包括但不限于钛镀铂、钛镀钌铱、石墨电极。
所述装置还包括外壳1和内壳2,外壳1和内壳2之间封装有电源连接的导线、O3输送的气路等线路。
优选的,电催化臭氧单元7、生物活性炭单元12和储水单元13的容积相等。
所述臭氧发生器10采用空气为气源。
需要说明的是,本实施例所述的电催化臭氧耦合生物活性炭的分散式净水装置在运行时,待净化水样从总进水口3进入电催化臭氧单7,沿电极廊道折流式前进。在电催化臭氧单元7,臭氧发生器10产生的O3通过曝气盘分散于水中,阴极电极4在电流(不超过100mA)作用下,会原位产生过氧化氢(H2O2),H2O2与O3反应会产生强氧化性的羟基自由基(·OH),在O3、·OH等强氧化剂的协同作用下,可实现水中有机污染物的快速氧化降解和致病微生物的有效灭活。水样经过电催化臭氧处理后,会通过第一连接口8进入生物活性炭单元12。生物活性炭单元12填充有附着微生物的活性炭,可通过活性炭吸附和微生物降解作用,进一步去除未彻底氧化的酸、醛等小分子物质。经过双重净化处理后的水,最终经第二连接口11进入储水单元14,便于随时取用。
本实施例所述的电催化臭氧耦合生物活性炭的分散式净水装置采用间歇式运行模式。储水单元14中水量充足时,关闭电源停止运行;直至水量不足时,再次开启电源制水,制水流量为1–2L/min,水样充满储水单元14需要5–10min。
本实用新型提供的电催化臭氧耦合生物活性炭的分散式净水装置,协同利用电催化臭氧技术的氧化杀菌作用和生物活性炭技术的吸附降解作用,实现水中污染物的快速降解和致病微生物的有效灭活,为饮用水安全筑起双重防线。本实用新型提供的电催化臭氧耦合生物活性炭的分散式净水装置,结构简单、占地小、使用方便,有效解决了现有净水装置效率低、成本高、污染物易穿透等问题,从而为贫困偏远地区的安全饮水提供一种新型、高效、低成本的分散式净水装置。
对于本技术领域的普通技术人员来说,上述实施例是示例性的,不能理解为对本实用新型的限制。在上述原理基础上,还可以对本实用新型所述反应器做出若干改变和改进,这些改变和改进也应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种电催化臭氧耦合生物活性炭的分散式净水装置,其特征在于,该装置包括自上而下依次排列的电催化臭氧单元(7)、生物活性炭单元(12)和储水单元(13);
所述电催化臭氧单元(7)内安装有至少两对电极,底部安装曝气盘(6);所述电催化臭氧单元(7)还包括直流电源(9)和臭氧发生器(10),所述直流电源(9)与所述电极连接,为电极供电,所述臭氧发生器(10)与所述曝气盘(6)连接,臭氧发生器(10)产生的臭氧气体通过曝气盘(6)分散于水中;
所述生物活性炭单元(12)内填充有附着微生物的活性炭;
所述电催化臭氧单元(7)的左上方开设总进水口(3);所述生物活性炭单元(12)的右上方开设第一连接口(8),左下方开设第二连接口(11),电催化臭氧单元(7)与生物活性炭单元(12)通过第一连接口(8)连通,生物活性炭单元(12)和储水单元(13)通过第二连接口(11)连通;储水单元(13)的右下方开设总出水口(14)。
2.根据权利要求1所述的电催化臭氧耦合生物活性炭的分散式净水装置,其特征在于,所述电极包括阴极电极(4)和阳极电极(5);所述阴极电极(4)和阳极电极(5)交错排列。
3.根据权利要求2所述的电催化臭氧耦合生物活性炭的分散式净水装置,其特征在于,所述电极为片状电极,所述阴极电极(4)为碳材料电极,阳极电极(5)为形稳电极。
4.根据权利要求3所述的电催化臭氧耦合生物活性炭的分散式净水装置,其特征在于,所述阴极电极(4)材料选用炭黑-聚四氟乙烯、网状玻碳、碳毡或石墨电极;阳极电极(5)材料选用钛镀铂、钛镀钌铱或石墨电极。
5.根据权利要求1所述的电催化臭氧耦合生物活性炭的分散式净水装置,其特征在于,所述装置还包括外壳(1)和内壳(2),所述外壳(1)和所述内壳(2)之间用于封装电线、气路。
6.根据权利要求1所述的电催化臭氧耦合生物活性炭的分散式净水装置,其特征在于,所述电催化臭氧单元(7)、生物活性炭单元(12)和储水单元(13)的容积相等。
7.根据权利要求1所述的电催化臭氧耦合生物活性炭的分散式净水装置,其特征在于,所述臭氧发生器(10)采用空气为气源。
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GR01 | Patent grant | ||
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CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20211102 |