TW201315688A - 光電化學水處理機 - Google Patents

Abstract

本發明係有關於一種光電化學水處理機，係包含有一第一水槽、一接收第一水槽流出水體之第二水槽、一接收第二水槽流出水體之第三水槽、至少一浸置於第二水槽之第一、二電極組，以及至少一浸置於第二水槽並設置於第一、二電極間之紫外線燈管；藉由電解與紫外線燈管照射之光電化學反應作用，產生具殺菌以及能氧化去除水中有機物與無機氮化合物之功效，以高轉換率（大於９０％）及高速率（處理速率比傳統電化學方法提升約１.５倍），使得水體中的氨氮可快速地轉變成氮氣。

Description

光電化學水處理機

　　本發明係有關於一種光電化學水處理機，尤其是指一種將海水中的氯離子電解形成氯氣，氯氣再水解成次氯酸，並透過紫外線之照射，使次氯酸分解形成氫氧自由基以及氯自由基，使得海水中含有氯、次氯酸、氫氧自由基以及氯自由基等氧化物，不僅可將海水養殖用水消毒殺菌，亦可將水體中之氨氮氧化成氮氣排出海水養殖水體，提高海水養殖用水處理之效率。

　　按，目前海水養殖面臨細菌及病毒感染的影響，常造成養殖魚、蝦大量死亡，而養殖用水是造成養殖魚、蝦感染病原菌的主要途徑之一，因此養殖用水必須殺菌處理；再者，水產養殖係高密度放養，導致養殖動物的排泄物以及飼料殘餌分解而造成養殖池中有機物及無機氮化合物（例如：氨氮與硝酸鹽氮等）的堆積，進而對養殖魚、蝦環境造成不良影響，使得養殖之魚、蝦存活率降低；甚至，當氨氮濃度太高時，將對魚、蝦等水產動物產生急性毒性，引發大量死亡，故必須從水體中予以去除。

　　一般而言，目前台灣海水養殖用水常用各種化學藥品進行消毒殺菌，甚至於使用會造成藥物殘留之化學藥品，如孔雀綠等。而目前去除養殖用海水中無機氮化合物的方法包括有：曝氣法、氯氣法、臭氧法及生物處理法等，但效率都不是很理想；近年來日本已發展出以電解海水方式來處理養殖用海水，除了可消毒殺菌外，亦能去除海水中之氨氮；其原理係將海水中的氯離子經電解後產生氯氣，氯氣水解成次氯酸，次氯酸再與氨氮作用反應產生單氯銨、雙氯銨以及三氯銨後，再變成氮氣逸入空氣中；惟，此方法與直接加次氯酸鈉的方法相似。

　　是故，本發明人鑑於上述之缺點，秉持多年該相關行業之豐富設計開發及實際製作經驗，改良發明一光電化學水處理機，其目的在於提供一種將海水中的氯離子電解形成氯氣，氯氣再水解成次氯酸，並透過紫外線之照射，使次氯酸分解形成氫氧自由基以及氯自由基，使得海水中含有氯、次氯酸、氫氧自由基以及氯自由基等氧化物，不僅可將海水養殖用水消毒殺菌，亦可將水體中之氨氮氧化成氮氣排出海水養殖水體，提高海水養殖用水處理之效率。

　　為了達到上述實施目的，本發明人乃研擬如下實施技術，係主要包含有一可接收待處理水體之第一水槽、一可接收第一水槽流出水體之第二水槽、一可接收第二水槽流出水體之第三水槽，並於第二水槽內浸置一第一、二電極組，再於第一、二電極組間設置紫外線燈管一支，藉由第一、二電極將水體中的氯離子電解形成氯氣，氯氣再水解成次氯酸，並透過紫外線的照射，使次氯酸分解形成氫氧自由基以及氯自由基，則水體中含有之氯、次氯酸、氫氧自由基以及氯自由基等，即可將水體中之氨氮氧化成氮氣排出。

　　藉此，處理後的水體不僅具殺菌之功效，且有大於９０％的氨氮可轉變成氮氣，剩下的僅為少量的亞硝酸鹽氮以及硝酸鹽氮，且其去除氨氮之速率與傳統僅用電化學方法相較下，其處理速率更可提高１.５倍。

　　本發明之目的及其結構功能上的優點，將依據以下圖面所示之結構，配合具體實施例予以說明，俾使審查委員能對本發明有更深入且具體之瞭解。
　　 首先，請參照第一～二圖所示，為本發明之光電化學水處理機之較佳實施例，係包括有：

　　一第一水槽（１），係用以接收待處理之水體；其中，第一水槽（１）係設有一供水體進入之進水孔（１１）；

　　一第二水槽（２），係用以接收第一水槽（１）流出之水體；

　　一第三水槽（３），係用以接收第二水槽（２）流出之水體；其中，第三水槽（３）係設有一供水體洩出之出水孔（３１）；

　　至少一電極組（４），係浸置於第二水槽（２）中，用以電解水體，電極組（４）係分別具有提供負電之第一電極（４１），以及提供正電之第二電極（４２）；其中，電極組（４）可為一網狀，以增加與水體之接觸面積；以及

　　至少一紫外線燈管（５），係浸置於第二水槽（２），並設置於第一電極（４１）與第二電極（４２）之間，用以激發水體中之次氯酸形成氫氧自由基以及氯自由基。

　　此外，第一水槽（１）係相鄰於第二水槽（２），且於分隔第一、二水槽（１）、（２）之壁面上緣設有一第一穿槽（２１），供第一水槽（１）之水體流入第二水槽（２）中；且第二水槽（２）亦相鄰於第三水槽（３），並於分隔第二、三水槽（２）、（３）之壁面下緣設有一第二穿槽（２２），供第二水槽（２）之水體流入第三水槽（３）中；再者，於第一、二、三水槽（１）、（２）、（３）蓋設一蓋體（６），於蓋體（６）分別設有供電極組（４）穿設之穿孔（６１），並於穿孔（６１）分別套設有防止水體溢出之止水閥（７）；又，電極組（４）係電氣連接一電源供應器（圖中未標示）。

　　根據上述之光電化學水處理機於實施使用時，請參閱第三～四圖所示，將欲去除無機氮化合物之水體（例如：養殖用海水）藉由進水孔（１１）導入第一水槽（１）中，持續流入使得水體上升直到高度超過第一穿槽（２１）時，水體經由第一穿槽（２１）流入第二水槽（２）中，當水體於第二水槽（２）中之水位上升超過第二穿槽（２２）時，將由第二穿槽（２２）再流入第三水槽（３）中，最後則經由出水孔（３１）排出；而水體於第二水槽（２）中可受到第一、二電極（４１）、（４２）的電解，使得水體中的氯離子經電解後產生氯氣，氯氣再水解成次氯酸，次氯酸經由第二水槽（２）中的紫外線燈管（５）照射後，分解形成氫氧自由基以及氯自由基，則水體中之氯、次氯酸、氫氧自由基以及氯自由基等氧化物，即可進行消毒殺菌並將水體中之氨氮氧化成氮氣排出；實驗的結果顯示，處理後的水體有超過９０％的氨氮可轉變成氮氣，剩下的僅為少量的亞硝酸鹽氮以及硝酸鹽氮，且其去除氨氮之速率與傳統僅用電化學方法相較下，其處理速率更可提高１.５倍。

　　由上述之實施說明可知，本發明與現有技術相較之下，本發明具有以下優點：

1. 本發明利用第一、二電極組將水體中的氯離子電解產生次氯酸，並透過紫外線燈管所發出紫外光的照射，使其分解成氫氧自由基以及氯自由基，再藉由水體中之氯、次氯酸、氫氧自由基以及氯自由基等氧化物的作用，除了可對水體進行消毒殺菌之外，亦可將氨氮氧化成氮氣排出，其反應過程相較於傳統僅利用電解之方式，不僅達到消毒殺菌的目的，且具有較佳之去除氨氮效果，亦提高其處理效率。
2. 本發明藉由電解與紫外線燈管照射之光電化學方法不僅可去除水中之無機氮化合物，亦具有殺菌作用，可大量減少養殖過程中藥物的使用，解決水產養殖產品常有藥物殘留的問題。

　　綜上所述，本發明之光電化學水處理機，的確能藉由上述所揭露之實施例，達到所預期之使用功效，且本發明亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求。爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。

　　惟，上述所揭之圖示及說明，僅為本發明之較佳實施例，非為限定本發明之保護範圍；大凡熟悉該項技藝之人士，其所依本發明之特徵範疇，所作之其它等效變化或修飾，皆應視為不脫離本發明之設計範疇。

(1)．．．第一水槽

(11)．．．進水孔

(2)．．．第二水槽

(21)．．．第一穿槽

(22)．．．第二穿槽

(3)．．．第三水槽

(31)．．．出水孔

(4)．．．電極組

(41)．．．第一電極

(42)．．．第二電極

(5)．．．紫外線燈管

(6)．．．蓋體

(61)．．．穿孔

(7)．．．止水閥

第一圖：本發明實施例之立體剖面圖

第二圖：本發明實施例之剖面前視圖

第三圖：本發明實施例第二水槽之剖面前視圖

第四圖：本發明實施例之剖面俯視圖

(1)．．．第一水槽

(11)．．．進水孔

(2)．．．第二水槽

(21)．．．第一穿槽

(22)．．．第二穿槽

(3)．．．第三水槽

(31)．．．出水孔

(4)．．．電極組

(41)．．．第一電極

(42)．．．第二電極

(5)．．．紫外線燈管

(6)．．．蓋體

(61)．．．穿孔

(7)．．．止水閥

Claims (7)

1. ㄧ種光電化學水處理機，係包括：
   　　一第一水槽，係用以接收待處理之水體；
   　　一第二水槽，係用以接收該第一水槽流出之水體；
   　　一第三水槽，係用以接收該第二水槽流出之水體；
   　　至少一電極組，係浸置於該第二水槽，用以電解水體，該電極組係分別具有提供負電之第一電極，以及提供正電之第二電極；以及
   　　至少一紫外線燈管，係浸置於該第二水槽，並設置於該第一電極與該第二電極之間，用以激發水體中之次氯酸形成氫氧自由基以及氯自由基。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光電化學水處理機，其中該第一水槽設有一供該水體進入之進水孔。
3. 如申請專利範圍第1項所述之光電化學水處理機，其中該第三水槽設有一供該水體洩出之出水孔。
4. 如申請專利範圍第1項所述之光電化學水處理機，其中該第一水槽係相鄰於該第二水槽，且於分隔該第一、二水槽之壁面上緣設有一第一穿槽，供該第一水槽之水體流入該第二水槽中。
5. 如申請專利範圍第1項所述之光電化學水處理機，其中該第二水槽係相鄰於該第三水槽，且於分隔該第二、三水槽之壁面下緣設有一第二穿槽，供該第二水槽之水體流入該第三水槽中。
6. 如申請專利範圍第1項所述之光電化學水處理機，其中於該第一～三水槽蓋設一蓋體，該蓋體分別設有供該電極組穿設之穿孔，並於該穿孔分別套設有防止水體溢出之止水閥。
7. 如申請專利範圍第1項所述之光電化學水處理機，其中該電極組係為一網狀，以增加與水體之接觸面積。