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      一種醫(yī)療廢水快速消毒處理的方法

      文檔序號:4846077閱讀:952來源:國知局
      專利名稱:一種醫(yī)療廢水快速消毒處理的方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明屬于環(huán)境保護、特殊行業(yè)廢水處理等應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域,主要涉及一種對醫(yī)療廢水 消毒處理的方法,特別是涉及到一種在輸送管道中臭氧與水混合生成羥基自由基溶液進行 醫(yī)療廢水快速消毒的方法。
      背景技術(shù)
      醫(yī)療廢水中的病原微生物主要有病原性細菌,腸道病毒、蠕蟲卵和原蟲四類。具體 包括沙門氏菌屬痢疾桿菌、霍亂弧菌、致病性大腸桿菌、傳染性肝炎病毒、脊髓灰質(zhì)炎病毒、 柯薩基病毒、蛔蟲卵、鉤蟲卵、血吸蟲卵、阿米巴原蟲。我國大多數(shù)醫(yī)療廢水中細菌總數(shù)每 毫升達幾百萬至幾千萬個,其中大腸菌群數(shù)每毫升污水大多在20萬個以上,腸道致病菌檢 出率達30% 100%,醫(yī)院每天排出成百上千噸含有傳染性病原菌的醫(yī)療廢水,這些廢水如 不及時處理,通過市政污水管道進入污水處理廠后,造成處理后水的質(zhì)量下降,影響人民身 體健康。而對于這些最危險的多種疾病的潛在傳染源,只有通過污水處理,從污水中檢驗 出,才可被發(fā)現(xiàn)和制止。防治醫(yī)療廢水污染是醫(yī)療廢水防治的首要目標。具體而言,就是 要使醫(yī)療廢水排放達到國家規(guī)定的標準。2005年我國制定的醫(yī)療機構(gòu)水污染物排放標準 (GB18466-2005)中的《綜合醫(yī)療機構(gòu)和其他醫(yī)療機構(gòu)水污染排放限值(日均值)》,規(guī)定(1) 不得檢出腸道致病菌、腸道病毒。(2)糞大腸菌群數(shù)每升不得大于500個。(3)總余氯(采 用含氯消毒劑進行消毒的工藝):不得大于0. 5mg/L (排放標準消毒接觸池接觸時間3 Ih, 接觸池總余氯3 10mg/L)。目前殺滅致病菌的藥劑主要有八種(1)漂白粉;(2)漂白晶;(3)次氯酸鈉;(4) 液氯;(5)臭氧;(5)電解法二氧化氯;(7)化學(xué)法二氧化氯;(8)紫外線消毒。醫(yī)療廢水處 理站常用液氯消毒法或次氯酸鈉消毒法,小型醫(yī)院的污水地亦可采用漂白粉消毒法。采用 液氯消毒法,應(yīng)用加氯機,以定時定量加氯法投放液氯。經(jīng)一級處理的污水,加氯量可定為 20 30mg/L ;經(jīng)二級處理的污水,加氯量可定為10 20mg/L。實際加氯量按出口污水中余 氯量進行調(diào)整。采用氯酸鈉消毒法可電解高濃度的氯化鈉溶液,產(chǎn)生次氯酸鈉深液。亦可 直接應(yīng)用次氯酸鈉溶液,采用虹吸法投放到污水中時行消毒,加氯量參照液氯消毒法確定。 采用臭氧消毒法,通過臭氧對醫(yī)療廢水進行消毒處理,也可有效制止病毒的滅活作用。紫外 線消毒受透光度的制約,用于醫(yī)療廢水處理并不理想。消毒是用來抵抗各種方法處理后殘留細菌污染物的最后防御手段,氯氧消毒是目 前最先進的消毒手段。氧系消毒劑具有殺菌快速、徹底、廣譜等特點。氯系消毒劑是最常用 的消毒劑,在防止水傳播疾病中起重要作用。氯投加到不含有機物的純凈水中后,很快就形 成冷氯酸,冷氯酸殺滅大腸桿菌只需幾分鐘,但殺滅某些病毒卻要一個小時;如水中存在有 機物,氯會與這些物質(zhì)起反應(yīng),除非投氯量大,否則水中不會出現(xiàn)游離氯。消毒劑必須與細 菌有效接觸才能殺滅細菌,為了保證最佳效果的殺菌,要有一定的接觸時間,良好的混合是 提高殺菌效率的必要條件之一。氯氧消毒劑兼具各種消毒劑的優(yōu)點,具有互補和協(xié)同作用, 其殺菌速度、效率、廣譜性是任何一種單一型消毒劑所無法比擬的。當(dāng)混合消毒劑投加到水 體中后,強氧化性的CW2和O3最先發(fā)生作用,它們首先和水中的還原性物質(zhì)(有機物)反應(yīng),既消除了處理中可能產(chǎn)生的氯代有機物,又為混合消毒劑高效地發(fā)揮殺菌作用掃除了 障礙。在殺菌過程中O3和H2 O2會被很快消耗完畢,而C102、C12則能提供余氯持續(xù)殺菌作 用。接觸反應(yīng)完成以后余氯的存在是影響消毒效果及持續(xù)殺菌能力的主要因素。余氯不足 達不到預(yù)定的消毒目的,余氯量太高,造成消毒劑的浪費。應(yīng)根據(jù)醫(yī)院具體情況實現(xiàn)余氯的 自動控制。臭氧技術(shù)是既古老又嶄新的技術(shù),1840年德國化學(xué)家發(fā)明了這一技術(shù),1856年被 用于水處理消毒行業(yè)。目前,臭氧已廣泛用于水處理、空氣凈化、食品加工、醫(yī)療、醫(yī)藥、水產(chǎn) 養(yǎng)殖等領(lǐng)域,對這些行業(yè)的發(fā)展起到了極大的推動作用。臭氧可使用臭氧發(fā)生器制取,其生 成原理臭氧可通過高壓放電、電暈放電、電化學(xué)、光化學(xué)、原子輻射等方法得到,原理是利用 高壓電力或化學(xué)反應(yīng),使空氣中的部分氧氣分解后聚合為臭氧,是氧的同素異形轉(zhuǎn)變的一 種過程。臭氧是一種強氧化劑,滅菌過程屬生物化學(xué)氧化反應(yīng)。臭氧滅菌為溶菌級方法,殺 菌徹底,無殘留,殺菌廣譜,可殺滅細菌繁殖體和芽孢、病毒、真菌等,并可破壞肉毒桿菌毒 素。另外,O3對霉菌也有極強的殺滅作用。O3由于穩(wěn)定性差,很快會自行分解為氧氣或單個 氧原子,而單個氧原子能自行結(jié)合成氧分子,不存在任何有毒殘留物,所以,O3是一種無污 染的消毒劑。臭氧消毒作為氯消毒的替代方法,在飲用水處理中被越來越多地應(yīng)用。臭氧可溶于水,在常溫常壓下臭氧在水中的溶解度比氧高約13倍,比空氣高25 倍。但臭氧水溶液的穩(wěn)定性受水中所含雜質(zhì)的影響較大,特別是有金屬離子存在時,臭氧可 迅速分解為氧。在純水中分解較慢。臭氧分子結(jié)構(gòu)是不穩(wěn)定的,它在水中比在空氣中更容 易自行分解。臭氧雖然在水中的溶解度比氧大10倍,但是在實用上它的溶解度甚小,因為 它遵守亨利定律,其溶解度與體系中的分壓和總壓成比例。臭氧在空氣中的含量極低,故分 壓也極低,那就會迫使水中臭氧從水和空氣的界面上逸出,使水中臭氧濃度總是處于不斷 降低狀態(tài)。因此,研制出高濃度的臭氧發(fā)生器是使臭氧溶解度提高的有效途徑。

      發(fā)明內(nèi)容
      1、發(fā)明目的
      本發(fā)明的目的是為解決傳統(tǒng)含氯消毒劑處理醫(yī)療廢水導(dǎo)致出水水質(zhì)總余氯量增加,以 及傳統(tǒng)臭氧水濃度過低只適于飲用水消毒而廢水消毒效果不明顯的缺點,提出的一種醫(yī)療 廢水快速消毒處理的方法。2、技術(shù)方案
      本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的 一種醫(yī)療廢水快速消毒處理的方法,其特征在于
      O2分子通過強電離臭氧發(fā)生器,電力加工成03,臭氧O3濃度可達6(T200g/m3,O3通過與 泵抽入的醫(yī)療廢水在文丘里射流器匯合,快速流動的水通過文丘里射流器時,瞬時空化成 微細氣泡。當(dāng)氣泡直徑小到一定尺寸時,微細氣泡迅速膨脹、收縮至“爆炸”過程,在氣泡崩 潰前的瞬間,氣泡內(nèi)溫度和壓力急劇增加(Τ > 3000K, P > lOOOMPa),致使水分子處于激發(fā) 態(tài),產(chǎn)生自由基的濃度約在10_9(V/V),激勵水本身產(chǎn)生的羥基自由基量很少,是產(chǎn)生羥基的 次要方式。而產(chǎn)生高濃度羥基自由基的主要途徑是采用強電離放電加工的高濃度的臭氧與 激發(fā)態(tài)水的等離子體化學(xué)反應(yīng),從而實現(xiàn)了高濃度羥基自由基溶液(以羥基自由基為主,還 含有HO” OH—等其他自由基)的制備,其中臭氧的傳質(zhì)效率達到了 98%以上,羥基自由基濃 度可達;T8mg/L。羥基自由基的強氧化性可以在Hs內(nèi)完成對醫(yī)療廢水中的腸道致病菌、
      4腸道病毒等病原微生物的氧化滅活,將其主要分解為(X)2和H2O。 采用強電離放電制備羥基自由基溶液的等離子體化學(xué)反應(yīng)方式如下
      + 0'--O3O3 4■ e —O3. 一O3 --0' +O20' +H2O —2 OH'O3 4.H2O 一^ O2 +H2O2H2O;N — 2OH.H2O;N — H++ HO2-H2O;N + H2O-HO2+ H3O+O3 4.HO2-—HO2.+ O3. 一HO2'—H+ + 0,HO2-+ O3 --O2 +02.一+ (O2.-—+ O3--O2 +O3.—H2O2+ O2…“—0,,+ OH^HO3 4■ e —O3. 一O3.-—+ H+ --HO3-HO3'—O2+ OH'O2.-—+ HO3-—202+ 0H.。3、優(yōu)點及效果
      本發(fā)明的有益效果如下
      (1)加工羥基溶液的原料為氧和醫(yī)療廢水,成本低;
      (2)對醫(yī)療廢水中的致病微生物和糞大腸菌群進行滅活率達到99.99% ;
      (3)消毒時間短,僅為Γ58ο(4)病菌滅活后,主要被氧化分解為CO2和H2O,無二次污染,并進一步降低了出水 水質(zhì)的COD和BOD。


      圖1是本發(fā)明強電離放電臭氧發(fā)生器原理結(jié)構(gòu)圖; 圖2是本發(fā)明方法的具體實施步驟的示意圖。附圖標記說明
      1、預(yù)消毒處理的醫(yī)療廢水;2、控制閥;3、流量計;4、泵;5、文丘里射流器;6、強電離放 電臭氧發(fā)生器;7、氣液分離器;8、臭氧消除裝置;9、出水;10、高頻電壓控制器;11、高頻高 壓電源;12、高壓脈沖電壓傳感器;13、高壓脈沖電流傳感器;14、數(shù)字存儲示波器;15、高電 壓表;16、輸送管道;Α、原料氣體;B、新物質(zhì);C、放電間隙;D、放電極;Ε、接地極;F、電介質(zhì)。
      具體實施例方式
      下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的說明
      一種醫(yī)療廢水快速消毒處理的方法,如圖2中所示,該方法按以下步驟進行 (1)、將O2分子通過如圖1和圖2中所示的強電離放電臭氧發(fā)生器6,在電力系統(tǒng)的控 制下,產(chǎn)生強電離放電,將化加工成高濃度臭氧03,使其濃度達到60 200g/ m3 ; 5(2)、用泵4將經(jīng)過控制閥2和流量計3的預(yù)消毒處理的醫(yī)療廢水1抽入文丘里射流器 5中,與步驟(1)中產(chǎn)生的臭氧相接觸,臭氧的傳質(zhì)效率大于98%,生成比值濃度為3 8mg/ L的強氧化性的羥基自由基溶液,與醫(yī)療廢水中的病原微生物發(fā)生氧化滅活反應(yīng),反應(yīng)時間 為1 ^,然后進入氣液分離器7將剩余臭氧分離出來,剩余臭氧通過臭氧消除裝置8變?yōu)?氧氣后排出,經(jīng)上述消毒處理后的醫(yī)療廢水進入出水9中完成整個消毒處理過程。步驟(1)中電力系統(tǒng)由高頻電壓控制器10,高頻高壓電源11,高壓脈沖電壓傳感 器12,高壓脈沖電流傳感器13,數(shù)字存儲示波器14和高電壓表15構(gòu)成;高頻高壓電源11 一端連接高頻電壓控制器10,另一端分別連接高壓脈沖電壓傳感器12和高壓脈沖電流傳 感器13,高壓脈沖電壓傳感器12和高壓脈沖電流傳感器13均與數(shù)字存儲示波器14相連, 高壓脈沖電流傳感器13上還分別連接有強電離放電臭氧發(fā)生器6和高電壓表15。在步驟(2)中所述的文丘里射流器5里被激活的醫(yī)療廢水與步驟(1)中產(chǎn)生的高 濃度臭氧混合接觸。步驟(2)中所述的強氧化性的羥基自由基溶液與醫(yī)療廢水中的病原微生物發(fā)生氧 化滅活反應(yīng),是在輸送管道16的輸送過程中完成的,反應(yīng)時間為1 k,且運行距離為5 10m。出水9中病原微生物的滅活效率達到99. 99%,還能夠進一步降低出水水質(zhì)的COD 和 BOD。實施例1
      一種醫(yī)療廢水快速消毒處理的方法,該方法按以下步驟進行
      (1)、將O2分子通過強電離放電臭氧發(fā)生器6,在電力系統(tǒng)的控制下,產(chǎn)生強電離放電, 將A加工成高濃度臭氧03,使其濃度達到60g/ m3 ;
      (2)、用泵4將經(jīng)過流量計3的預(yù)消毒處理的醫(yī)療廢水1抽入文丘里射流器5中,與步 驟(1)中產(chǎn)生的臭氧相接觸,臭氧的傳質(zhì)效率大于98%,生成比值濃度為3mg/L的強氧化性 的羥基自由基溶液,在輸送管道16中與醫(yī)療廢水中的病原微生物發(fā)生氧化滅活反應(yīng),反應(yīng) 時間為5s,運行距離為10m,然后進入氣液分離器7將剩余臭氧分離出來,剩余臭氧通過臭 氧消除裝置8變?yōu)檠鯕夂笈懦?,?jīng)上述消毒處理后的醫(yī)療廢水進入出水9中完成整個消毒 處理過程。出水9中的致病微生物和糞大腸菌群滅活率達到99. 99%。實施例2
      一種醫(yī)療廢水快速消毒處理的方法,該方法按以下步驟進行
      (1)、將O2分子通過強電離放電臭氧發(fā)生器6,在電力系統(tǒng)的控制下,產(chǎn)生強電離放電, 將A加工成高濃度臭氧03,使其濃度達到200g/ m3 ;
      (2)、用泵4將經(jīng)過流量計3的預(yù)消毒處理的醫(yī)療廢水1抽入文丘里射流器5中,與步 驟(1)中產(chǎn)生的臭氧相接觸,臭氧的傳質(zhì)效率大于98%,生成比值濃度為8mg/L的強氧化性 的羥基自由基溶液,在輸送管道16中與醫(yī)療廢水中的病原微生物發(fā)生氧化滅活反應(yīng),反應(yīng) 時間為ls,運行距離為5m,然后進入氣液分離器7將剩余臭氧分離出來,剩余臭氧通過臭氧 消除裝置8變?yōu)檠鯕夂笈懦?,?jīng)上述消毒處理后的醫(yī)療廢水進入出水9中完成整個消毒處 理過程。出水9中的致病微生物和糞大腸菌群滅活率達到99. 99%。實施例3:
      一種醫(yī)療廢水快速消毒處理的方法,該方法按以下步驟進行(1)、將O2分子通過強電離放電臭氧發(fā)生器6,在電力系統(tǒng)的控制下,產(chǎn)生強電離放電, 將A加工成高濃度臭氧03,使其濃度達到IOOg/ m3 ;
      (2)、用泵4將經(jīng)過流量計3的預(yù)消毒處理的醫(yī)療廢水1抽入文丘里射流器5中,與步 驟(1)中產(chǎn)生的臭氧相接觸,臭氧的傳質(zhì)效率大于98%,生成比值濃度為5mg/L的強氧化性 的羥基自由基溶液,在輸送管道16中與醫(yī)療廢水中的病原微生物發(fā)生氧化滅活反應(yīng),反應(yīng) 時間為3s,運行距離為8m,然后進入氣液分離器7將剩余臭氧分離出來,剩余臭氧通過臭氧 消除裝置8變?yōu)檠鯕夂笈懦?,?jīng)上述消毒處理后的醫(yī)療廢水進入出水9中完成整個消毒處 理過程。出水9中的致病微生物和糞大腸菌群滅活率達到99. 99%。 本發(fā)明這種醫(yī)療廢水快速消毒處理的方法,臭氧傳質(zhì)效率高,避免了常用消毒劑 處理醫(yī)療廢水后總余氯過高的缺點,出水水質(zhì)高,多余的臭氧和羥基溶液瞬間分解,不造成 二次污染,適于推廣應(yīng)用。
      權(quán)利要求
      1.一種醫(yī)療廢水快速消毒處理的方法,其特征在于該方法按以下步驟進行(1)、將O2分子通過強電離放電臭氧發(fā)生器(6),在電力系統(tǒng)的控制下,產(chǎn)生強電離放 電,將化加工成高濃度臭氧03,使其濃度達到60 200g/ m3 ;(2)、用泵(4)將經(jīng)過控制閥(2)和流量計(3)的預(yù)消毒處理的醫(yī)療廢水(1)抽入文丘 里射流器(5)中,與步驟(1)中產(chǎn)生的臭氧相接觸,臭氧的傳質(zhì)效率大于98%,生成比值濃度 為3 8mg/L的強氧化性的羥基自由基溶液,與醫(yī)療廢水中的病原微生物發(fā)生氧化滅活反 應(yīng),反應(yīng)時間為1 5s,然后進入氣液分離器(7)將剩余臭氧分離出來,剩余臭氧進入臭氧 消除裝置(8)變?yōu)檠鯕夂笈懦?,?jīng)上述消毒處理后的醫(yī)療廢水進入出水(9)中完成整個消 毒處理過程。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種醫(yī)療廢水快速消毒處理的方法,其特征在于步驟(1) 中電力系統(tǒng)由高頻電壓控制器(10),高頻高壓電源(11),高壓脈沖電壓傳感器(12),高壓 脈沖電流傳感器(13),數(shù)字存儲示波器(14)和高電壓表(15)構(gòu)成;高頻高壓電源(11) 一 端連接高頻電壓控制器(10),另一端分別連接高壓脈沖電壓傳感器(12)和高壓脈沖電流 傳感器(13),高壓脈沖電壓傳感器(12)和高壓脈沖電流傳感器(13)均與數(shù)字存儲示波器 (14)相連,高壓脈沖電流傳感器(13)上還分別連接有強電離放電臭氧發(fā)生器(6)和高電壓 表(15)。
      3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中所述的一種醫(yī)療廢水快速消毒處理的方法,其特征在于在 步驟(2)中所述的文丘里射流器(5)里被激活的醫(yī)療廢水與步驟(1)中產(chǎn)生的高濃度臭氧 混合接觸。
      4.根據(jù)權(quán)利要求1或2中所述的一種醫(yī)療廢水快速消毒處理的方法,其特征在于步 驟(2)中所述的強氧化性的羥基自由基溶液與醫(yī)療廢水中的病原微生物發(fā)生氧化滅活反 應(yīng),是在輸送管道(16)的輸送過程中1 k內(nèi)完成的,且運行距離為5 10m。
      5.根據(jù)權(quán)利要求1或2中所述的一種醫(yī)療廢水快速消毒處理的方法,其特征在于出 水(9)中病原微生物的滅活效率達到99. 99%,還能夠進一步降低出水水質(zhì)的COD和B0D。
      全文摘要
      本發(fā)明屬于環(huán)境保護、特殊行業(yè)廢水處理等應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域,涉及到一種醫(yī)療廢水快速消毒處理的方法,本發(fā)明可在短距離5~10m的輸送管道內(nèi)快速完成羥基自由基溶液對醫(yī)療廢水的消毒處理,臭氧傳質(zhì)效率高,避免了常用消毒劑處理醫(yī)療廢水后總余氯過高的缺點,出水水質(zhì)高,多余的臭氧和羥基溶液瞬間分解,不造成二次污染,適于推廣應(yīng)用。
      文檔編號C02F1/78GK102060370SQ20101057163
      公開日2011年5月18日 申請日期2010年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月3日
      發(fā)明者張林楠, 李艷平, 沈欣軍, 王惠豐 申請人:沈陽工業(yè)大學(xué)
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