專利名稱：飲用水安全消毒的脈沖等離子體催化裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于飲用水安全消毒的裝置及方法，屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來我國飲用水水源的污染日益加劇和惡化，給人類的健康帶來了較大的 危害。目前大部分水廠凈水工藝還停留在"絮凝一沉淀一過濾一氯消毒"的傳 統(tǒng)工藝上，主要以去除水中濁度、懸浮物、色度、病原菌為目的，對水中的病 原菌和有機物尤其是溶解性有機物不能有效去除。有機物的存在， 一方面在加
氯消毒的過程中會與氯反應(yīng)，生成消毒副產(chǎn)物(DBPs)，如三鹵甲烷(THMs)，鹵 乙酸(HAAs)等，這些物質(zhì)都被證實或疑為致癌、致畸、致突變的三致物質(zhì)；另 一方面為管道中的異養(yǎng)微生物提供了營養(yǎng)基質(zhì)，容易導(dǎo)致微生物在管網(wǎng)中繁殖 并在管壁形成生物膜，造成飲用水在管網(wǎng)中的二次污染。
液電脈沖技術(shù)一般采用高壓脈沖電源形成等離子體，集高能電子輻射、濕 式氧化、化學(xué)氧化、光催化氧化等高級氧化技術(shù)于一體，系統(tǒng)不需輔以外加氧 化劑，高溫高壓或是外加光源等技術(shù)手段，是一種全新概念的處理技術(shù)。脈沖 等離子體液相放電過程同時具有物理效應(yīng)和化學(xué)效應(yīng)，物理效應(yīng)可形成紫外光 和沖擊波，其強度由放電能量決定，化學(xué)效應(yīng)主要促使活性物質(zhì)的形成，如OH-、 &02,03等。因此，脈沖放電等離子體技術(shù)可利用放電形成的紫外光、沖擊波以 及活性自由基，形成高能電子、紫外線、臭氧等多因素協(xié)同作用，增強處理效 果。但是飲用水中細(xì)菌的濃度很低，脈沖等離子放電產(chǎn)生的活性物質(zhì)和能量的 利用率不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能耗低，殺菌效率高的飲用水安全消毒的脈沖等 離子體催化裝置及方法。
本發(fā)明的飲用水安全消毒的脈沖等離子體催化裝置，包括一個有蓋的絕緣 筒狀反應(yīng)器、脈沖電源和曝空氣或曝氧氣的曝氣裝置，在反應(yīng)器蓋的中心處固 定有針電極，緊貼反應(yīng)器內(nèi)壁裝置筒電極，筒電極和針電極分別與脈沖電源的 正、負(fù)極相連，反應(yīng)器蓋上有出氣孔，反應(yīng)器的底部有進氣口與曝氣裝置相連。
本發(fā)明有兩種曝氣方式，曝空氣時，曝氣裝置包括流量計和與之相連的空 氣泵，曝氣裝置的流量計與進氣口相連。曝氧氣時，曝氣裝置包括依次連接的 流量計、閥門和氧氣瓶，曝氣裝置的流量計與進氣口相連。本發(fā)明中，所說的脈沖電源為負(fù)高壓脈沖電源，電源電壓為一3000V到_ 6000V。所說的絕緣筒狀反應(yīng)器采用聚乙烯材料，筒電極采用鈦材料。
本發(fā)明所述裝置用于飲用水安全消毒的方法，其特征是將待處理的飲用水 注入反應(yīng)器中，并投加表面負(fù)載有金屬催化劑的活性炭，活性炭的濃度為 5-10g/L，針電極和筒電極接電壓為一3000V到一6000V脈沖電源，反應(yīng)器中曝 氣，對飲用水消毒。
上述的負(fù)載金屬催化劑的活性炭可以用載鉑活性炭。
本發(fā)明利用負(fù)載金屬催化劑的活性炭提高了脈沖等離子放電產(chǎn)生的活性物 質(zhì)(雙氧水、臭氧和氫氧自由基)產(chǎn)率，對飲用水消毒。 本發(fā)明的有益效果在于
本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，通過曝氣使活性炭流化起來，負(fù)載在活性炭 表面的催化劑可有效提高脈沖等離子體放電時活性物質(zhì)的產(chǎn)率和利用率，活性 炭表面可富集細(xì)菌，從而提高了殺菌效果，降低了運行成本。本發(fā)明可用于飲 用水高效殺菌，也可以用于工業(yè)水處理殺菌。


圖1是飲用水安全消毒的脈沖等離子體催化裝置示意圖； 圖2是大腸桿菌的透射電鏡照片。
具體實施例方式
為了更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖以及具體實施例對本發(fā)明作進一步 說明。
參照圖1，飲用水安全消毒的脈沖等離子體催化裝置包括一個有蓋的絕緣筒 狀反應(yīng)器12、脈沖電源1和曝氣裝置，在反應(yīng)器蓋的中心處固定有針電極3， 緊貼反應(yīng)器內(nèi)壁裝置筒電極2，筒電極2和針電極3分別與脈沖電源1的正、負(fù) 極相連，反應(yīng)器蓋上有出氣孔ll，反應(yīng)器的底部有進氣口 IO與曝氣裝置相連。 圖示實例中，采用的是曝氧氣裝置，它包括依次連接的流量計4、閥門5和氧氣 瓶6，曝氣裝置的流量計4與進氣口 IO相連。
實施例
采用本發(fā)明的脈沖等離子體催化裝置對飲用水消毒，飲用水中的細(xì)菌初始 濃度為103CFU/ml，初始pH為6.4，電導(dǎo)率為250 ns/cm。所用的高壓脈沖電源 運行參數(shù)為峰值電壓一3400V，脈沖寬度為100w。投加載鉑活性炭的濃度為 10g/L，采用曝空氣方式，曝氣強度為667m3(1113]^1。處理時間為150s。
圖2是大腸桿菌的透射電鏡照片，其中(a)和(c)是未經(jīng)處理細(xì)菌的不同切面，(b)和(d)是相對應(yīng)的經(jīng)本發(fā)明裝置處理后的細(xì)菌切面圖。
由圖可見，處理前的大腸桿菌細(xì)胞(圖a和c)有完整的結(jié)構(gòu)，很飽滿。而經(jīng)本
發(fā)明裝置處理后的大腸桿菌細(xì)胞壁有破損(圖b和d)，內(nèi)含物大量泄露，而導(dǎo)
致細(xì)菌死亡。殺菌率接近于99.9%。
權(quán)利要求
1. 飲用水安全消毒的脈沖等離子體催化裝置，其特征是包括一個有蓋的絕緣筒狀反應(yīng)器(12)、脈沖電源(1)和曝空氣或曝氧氣的曝氣裝置，在反應(yīng)器蓋的中心處固定有針電極(3)，緊貼反應(yīng)器內(nèi)壁裝置筒電極(2)，筒電極(2)和針電極(3)分別與脈沖電源(1)的正、負(fù)極相連，反應(yīng)器蓋上有出氣孔(11)，反應(yīng)器的底部有進氣口(10)與曝氣裝置相連。
2. 根據(jù)權(quán)利1要求所述的飲用水安全消毒的脈沖等離子體催化裝置，其特 征是所說的曝氣裝置包括流量計(4)和與之相連的空氣泵，曝氣裝置的流量計(4)與進氣口 (10)相連。
3. 根據(jù)權(quán)利1要求所述的飲用水安全消毒的脈沖等離子體催化裝置，其特 征是所說的曝氣裝置包括依次連接的流量計(4)、閥門(5)和氧氣瓶(6)，曝 氣裝置的流量計(4)與進氣口 (10)相連。
4. 根據(jù)權(quán)利1要求所述的飲用水安全消毒的脈沖等離子體催化裝置，其特 征是脈沖電源(1)為負(fù)高壓脈沖電源，電源電壓為一3000V到一6000V。
5. 根據(jù)權(quán)利1要求所述的飲用水安全消毒的脈沖等離子體催化裝置，其特 征是絕緣筒狀反應(yīng)器(12)的材料是聚乙烯，筒電極(2)的材料是鈦。
6. 權(quán)利要求1所述的裝置用于飲用水安全消毒的方法，其特征是將待處理 的飲用水注入反應(yīng)器中，并投加表面負(fù)載有金屬催化劑的活性炭，活性炭的濃 度為5-10g/L，針電極和筒電極接電壓為一3000V到一6000V脈沖電源，反應(yīng)器 中曝氣，對飲用水消毒。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于飲用水安全消毒的裝置及方法，其包括一個有蓋的絕緣筒狀反應(yīng)器、脈沖電源和曝空氣或曝氧氣的曝氣裝置，在反應(yīng)器蓋的中心處固定有針電極，緊貼反應(yīng)器內(nèi)壁裝置筒電極，筒電極和針電極分別與脈沖電源的正、負(fù)極相連，反應(yīng)器蓋上有出氣孔，反應(yīng)器的底部有進氣口與曝氣裝置相連。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，通過曝氣使活性炭流化起來，活性炭可富集細(xì)菌，負(fù)載在活性炭表面的催化劑可有效提高脈沖等離子體放電時活性物質(zhì)的產(chǎn)率和利用率，降低了運行成本。
文檔編號C02F1/467GK101417832SQ200810122389
公開日2009年4月29日 申請日期2008年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月24日
發(fā)明者勵 古, 張興旺, 青 辛, 雷樂成 申請人:浙江大學(xué)