專利名稱：菌毒污水凈化器及其凈化工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種菌毒污水凈化器及其凈化工藝方法，屬于污水處理設(shè)備和凈化水的技術(shù)領(lǐng)域。
目前，由于人口增長(zhǎng)以及工業(yè)的污染，使水源問題日趨緊張，因此節(jié)約用水，積極有效地治理污水和工業(yè)中廢液也是迫切的任務(wù)。而河水、地下水源常含有不少病菌，常受工業(yè)廢液的污染，必須經(jīng)過嚴(yán)格的消毒凈化處理方能供給城市居民飲用，通常都使用氯氣消毒處理，可是仍有不夠完善的情況。經(jīng)過多次反復(fù)研究認(rèn)為采用CLO2作為消毒凈水劑，其效果尤為顯著，但目前尚無專門制造CLO2的專用設(shè)備，用氯氣消毒水時(shí)，例如處理含有酚類物質(zhì)的污水，常會(huì)產(chǎn)生令人厭惡的氯酚氣味，CLO2氧化力比氯氣強(qiáng)，可以脫去水中的色和味。
水源中常受有機(jī)物污染，常發(fā)現(xiàn)有機(jī)物與氯結(jié)合形成氯化有機(jī)碳?xì)浠衔?，?jīng)過化驗(yàn)已證實(shí)是強(qiáng)致癌物質(zhì)，使用CLO2可以避免形成這類致癌物質(zhì)。
本發(fā)明的目的是要提供一種菌毒污水凈化器它可以克服上述的不足，利用離子交換隔膜電解和電滲工藝相結(jié)合，得出CLO2用來凈化污水廢液。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種適用的工藝方法，可以生產(chǎn)CLO2，有效地凈化污水。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，由低壓電源供電給CLO2電解發(fā)生器的陽極和陰極，在具有陽極的左電解室中添加20-40%NaCL溶液，而在右電解室中添加清水(蒸餾水)，左、右電解室之間有一層陽離子透過隔膜，使鈉離子通過此隔膜移向右電解室的陰極區(qū)，在左電解室內(nèi)這加裝一中性電極，可加速其電解作用和增強(qiáng)電滲的效果，污水廢料用泵輸入一個(gè)三通左部，CLO2由左電解室送入三通上部，由于負(fù)壓作用使三通上部的彈簧和半球形密封部被頂開，使污水和CLO2匯合一同由三通右部輸送到凈化反應(yīng)器，凈化反應(yīng)器的中部裝有混合器，它由兩個(gè)園錐形管體組成，在混合器內(nèi)由于液流的紊流作用，進(jìn)一步起到攪拌的作用。于是使污水得到凈化。
凈化反應(yīng)器的上部裝有傳感器，它可以控制凈化作用，它把信號(hào)輸入給監(jiān)控器由監(jiān)控器調(diào)控電解發(fā)生器的電源槽電壓和電流強(qiáng)度來控制二氧化氯的產(chǎn)量，這是所謂源控制方法，而在三通管道中添裝調(diào)量閥，控制其吸入濃度，這是所謂流控制方法。這兩種相結(jié)合也是本工藝的特點(diǎn)。
附

圖1.菌毒污水凈化器的原理圖附圖2.二氧化氯電解發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖附圖3.異形三通(管)的剖視圖附圖4.凈化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的示意圖茲結(jié)合附圖對(duì)菌毒污水凈化器的結(jié)構(gòu)以及其凈化工藝的原理進(jìn)一步詳細(xì)敘述圖1是菌毒污水凈化器的結(jié)構(gòu)原理圖，可控硅整流低壓電源(2)把市用電220V，50HZ電源經(jīng)過可控硅調(diào)壓器整流為6-12V，0-1000A的連續(xù)可調(diào)電流輸出，其正極接線柱由電源線(14)連接到陽極電極(30)，其負(fù)極由電源線(13)連接于陰極電極(22)。隔膜電解發(fā)生器(3)為一密閉耐腐蝕的箱體結(jié)構(gòu)，陽離子透過隔膜(21)把發(fā)生器(3)分隔為左電解室和右電解室，左電解室中灌注20-40%NaCL溶液，陽極電解室上方有兩個(gè)口(43)和(19)，鹽液貯存槽(48)，通過管子(49)和接口(43)相連接，由閥(49)控制添加NaCL溶液之?dāng)?shù)量。另一個(gè)接口(19)連接一CLO2排管(11)，管(11)另一端連接于三通(7)。右電解室中添加純水(蒸餾水)，電解時(shí)使陽離子從陽極區(qū)通過陽離子隔膜(21)移向右電解室，三通(7)的左部經(jīng)過一個(gè)泵(8)而與污水廢液源相接通，三通(7)的右部通向一個(gè)凈化反應(yīng)器(5)，三通(7)的左右部分又互相連接于調(diào)量閥(47)，電解發(fā)生器(3)的右電解室上部也有兩個(gè)接口(44)和(58)，接口(58)通過管子和閥(51)連接到一個(gè)去離子水貯槽(50)，右電解室上部的另一個(gè)接口(44)通過管(55)可以排放電解室中的氫氣。
凈化反應(yīng)器(5)有一個(gè)接口(46)，連接一個(gè)電磁閥(6)，凈化后的水由此向外排放。測(cè)量和監(jiān)控系統(tǒng)(1)是一個(gè)公知的比例脈沖監(jiān)控器(1)，電源(2)以導(dǎo)線(12)連接于監(jiān)控器(1)，監(jiān)控器(1)又以導(dǎo)線(9)連接一個(gè)傳感器(4)，此傳感器(4)裝在凈化反應(yīng)器(5)內(nèi)上部，傳感器(4)用于測(cè)定凈化污水的殘余氯含量反饋給監(jiān)控器(1)，而由監(jiān)控器(1)調(diào)節(jié)可控硅調(diào)壓器電源(2)的電流，進(jìn)一步調(diào)節(jié)CLO2發(fā)生器(3)產(chǎn)生的CLO2濃度，電磁閥(6)通過導(dǎo)線(16)與電源(2)相連，監(jiān)控器(1)發(fā)出信號(hào)可使電磁閥(6)開啟或關(guān)閉。凈化反應(yīng)器(5)右下側(cè)也有一個(gè)接口(38)，連接管子和排污閥(56)，用來排出反應(yīng)器(5)內(nèi)貯積的污水。左電解室的左側(cè)也有二個(gè)接口，依次連接一個(gè)泄水閥(52)和一個(gè)溢流閥(53)，右電解室的右側(cè)也有兩個(gè)接口，依次以管子連接一個(gè)閥(54)和(55)，閥(55)是陰極電解室的溢流閥，閥(55)是用來排出電解室中的廢液。
圖2是CLO2電解發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖。電解發(fā)生器(3)分為上下兩部分，上部機(jī)殼(18)和下部機(jī)殼(27)用螺栓(29)螺母(28)固定，下部機(jī)殼(27)底部有三個(gè)槽，陽極電極(30)、中性電極(31)和陰極電極(22)依次插裝在槽中，由下部機(jī)殼(27)底部外面用螺釘(26)和(24)把電極(30)(22)固定，電源線(13)(14)就連接在螺釘(26)(24)上面。下部機(jī)殼(27)底部有兩個(gè)接口(23)和(25)，平時(shí)接口(23)(25)都緊閉，只有在清理機(jī)殼內(nèi)部時(shí)才開啟，可以排泄清洗機(jī)殼內(nèi)的污水和渣滓。上部機(jī)殼(18)的頂部有4個(gè)接口(43)(19)(44)和(58)。接口(43)用于添加20-40%NaCL溶液，接口(58)用于添加蒸餾水(清水)，接口(19)用于排出CLO2，另一個(gè)接口(44)用來排出氫氣。CLO2由管道(11)輸送到三通(7)，發(fā)生器的機(jī)殼被分隔為左右兩個(gè)電解室，中間有肋隔開，用螺釘(20)固定兩層離子透過隔膜(21)，在電離作用下，左電解室內(nèi)的Na+陽離子就通過此薄膜而滲入右電解室，中性電極(31)其電位比正電極(30)低，因而使陽離子向右移動(dòng)，而右電解室的負(fù)電極(22)對(duì)陽離子的流向起主導(dǎo)作用。
附圖3是異形三通的剖視圖。三通(7)的左部是文氏管殼，其內(nèi)徑逐漸縮小，而右剖有一段是內(nèi)徑逐漸增大，三通(7)上部的直徑較小，其中裝有彈簧(34)和半球形密封(33)。再從圖1可知，污水或廢液由管道(15)輸送到管道(7)的左部，而三通上部以管道(11)連通到電解發(fā)生器(3)的接口(19)上，于是CLO2就由管道(11)流入三通(7)的上部。在管內(nèi)發(fā)生負(fù)壓的情況下，彈簧被頂開，密封(33)下降，于是CLO2和污水就在三通(7)中匯合，再從三通(7)右部一同流入凈化反應(yīng)器(5)中去。
附圖4是凈化反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)圖。凈化反應(yīng)器的上殼(35)和下殼(39)用螺栓(41)和螺母(42)固定連成一體，下殼(39)左側(cè)裝有管子(40)，該管子(40)與三通(7)的右端相連接，管子(40)右端向上彎曲連接于混合器(36)的底部。混合器(36)用螺釘(37)固定在底座(45)上，管子(40)右端裝在底座(45)內(nèi)，下殼(39)底部有接口(38)，上殼右側(cè)有接口(46)，凈化后的水由此流出。污水和CLO2是在混合器內(nèi)攪拌均勻，并發(fā)生凈化的化學(xué)反應(yīng)。
圖3中的電解發(fā)生器(3)其槽電壓為6-12伏，陽極電流密度為1-20A/dm2，陽極與陰極面積比為1∶1-20，陽極板的極水比為0.1-0.8dm2/L(溶液)。
陽極和陰極面積可按下例公式計(jì)算F陽極＝F/i陽＝W·λ F陰極＝F陰極/M其中，F(xiàn)陽極-陽極板的總面積(dm2)F陰極-陰極板的總面積(dm2)i陽-陽極電流密度(A/dm2)λ-陽極板的極水比(dm2/L(溶液))I-總電流(A)M-陽極板與陰極板面積比在電解發(fā)生器(3)中，在陽極和陽離子隔膜之間加裝中性電極(31)，加快了陽離子在電場(chǎng)作用下的電滲速度，加大陰極板的面積，相對(duì)提高陽極電流密度，提高二氧化氯的產(chǎn)量。
凈化過程的電化學(xué)反應(yīng)如下
陰極附近次生反應(yīng)陰極室之陰極反應(yīng)
陰極附近尚有經(jīng)過電解以后，陽極室產(chǎn)生CLO2，其次尚有微量的CL2，O3，H2O2等氣體，被吸入調(diào)節(jié)器之文氏管(即三通(7))吸溶于待處理的污水中，其吸入濃度可經(jīng)調(diào)量閥(47)調(diào)解。
溶解二氧化氯的污水進(jìn)入密閉的反應(yīng)器，其溶解度為2.9g/升，比氯氣的溶解度大約大5倍，凈化反應(yīng)器是一個(gè)園筒形，其中部的混合器(36)由收縮管和擴(kuò)散管組成，其性能與文氏管相近，在擴(kuò)散管內(nèi)形成負(fù)壓，而在混合器(36)外形成快速循環(huán)區(qū)，起到快速攪拌作用，縮短反應(yīng)時(shí)間，了也增強(qiáng)了凈化效果。
測(cè)量監(jiān)控器(1)通過一個(gè)插在凈化反應(yīng)器(5)中的二氧化氯傳感器，顯示其數(shù)值，并經(jīng)過脈沖控制器控制可控硅整流低壓電源的輸出端電流強(qiáng)度，從而控制了陽極的電流密度，達(dá)到控制發(fā)生器二氧化氯的產(chǎn)量要求。
總而言之，凈化工藝是利用低壓電源220V，0-1000A供電給電解發(fā)生器的陽極和陰極，電解發(fā)生器的左電解室中添加20-40% NaCL溶液，而在右電解室中添加純水(蒸餾水)，電解時(shí)陽離子通過電解室內(nèi)的隔膜流向陰極，最后CLO2由左電解室流向三通管與污水廢液混合再流入凈化反應(yīng)器，由于其紊流產(chǎn)生攪拌作用，使凈水由反應(yīng)器右側(cè)流出。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本菌毒污水凈化器以及凈化工藝方法具有下例的優(yōu)點(diǎn)1.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，凈化效果好，能消滅多種病菌，尤其是可以清除許多致癌物質(zhì)。
2.與現(xiàn)有的次氯酸鈉發(fā)生器相比，它顯著地降低了電耗鹽耗，生產(chǎn)1Kg二氧化氯，耗電3.5-5KWh，耗鹽量為1.2-3Kg，而生產(chǎn)1Kg次氯酸鈉，電耗為4.5-6KWh，鹽耗為4-6Kg。
3.二氧化氯中有效成份為263%，因?yàn)镃L的百分比是52.6%，在凈化反應(yīng)中CL由正四價(jià)變?yōu)樨?fù)一價(jià)，它的當(dāng)量?jī)r(jià)為5，而5×52.6%＝263% CLO2與O3，CL2，H2O2的協(xié)同作用，增強(qiáng)了殺菌效果，遠(yuǎn)比單一的次氯酸鈉效果好。
4.凈化效果好，不會(huì)產(chǎn)生致癌物質(zhì)，CLO2為氧化反應(yīng)，不是親電的氯化反應(yīng)，與次氯酸鈉相比，在水體中的有機(jī)物不易產(chǎn)生氯代碳?xì)浠衔?也就是不易產(chǎn)生THM致畸致癌物質(zhì))。
5.與次氯酸鈉相比，使用CLO2較為優(yōu)越，它不受PH值和氨類物質(zhì)影響，因?yàn)镃LO2在水中不會(huì)發(fā)生水解，而氯化消毒在含有機(jī)物高的水體中，例如在蛋白質(zhì)含量高的情況下，加氯量若增到20-30倍才能達(dá)到同樣的效果。
6.CLO2溶解度高易于爆炸也不易運(yùn)輸，更不耐光照。采用文氏管結(jié)構(gòu)再送入密閉反應(yīng)器中可避免上述的缺點(diǎn)。
7.特定水體菌毒殺滅標(biāo)準(zhǔn)均與加入CLO2之濃度呈對(duì)應(yīng)關(guān)系，或在儀表上顯示其數(shù)值或?qū)㈦娪嵦?hào)輸入監(jiān)控器，在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，避免了計(jì)數(shù)化驗(yàn)等煩瑣工作，同時(shí)避免了不達(dá)標(biāo)事故的發(fā)生。
權(quán)利要求
1.一種菌毒污水凈化器，其特征在于它由電解發(fā)生器和凈化反應(yīng)器組成。A.電解發(fā)生器(3)的上部機(jī)殼(18)和下部機(jī)殼(27)用螺栓(29)螺母(28)固定，下部機(jī)殼(27)底部有三個(gè)槽，槽中裝有陽性電極(30)中性電極(31)和陰性電極(22)，電極(30)(22)用(26)(24)固定，電源線(13)(14)依次接在螺釘(26)(24)上面，機(jī)殼(18)有排出CLO的接口(19)，由管道(11)連接于三通(7)，發(fā)生器(3)分為左右兩個(gè)室，中間用螺釘(20)固定兩層陽離子透過膜(21)，傳感器(4)裝在凈化反應(yīng)器(5)內(nèi)上部。B.凈化器(5)的上殼(35)和下殼(39)用螺栓(41)和螺母(42)固定成一體，下殼(39)左側(cè)有管子(40)與三通(7)相連接，管子(40)右端向上彎曲連接于混合器(36)底部，上殼右側(cè)有排水凈水用的流出接口(46)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凈化器，其特征在于三通(7)的左部是文氏管殼，其內(nèi)徑逐漸縮小，而右部?jī)?nèi)徑逐漸增大，三通(7)上部?jī)?nèi)徑較小，其中裝有彈簧(34)和半球形密封(33)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凈化器，其特征在于電解發(fā)生器(3)的下部機(jī)殼(27)的底部有兩個(gè)接口(23)(25)。
4.一種凈化污水的工藝方法，其特征在于利用低壓電源220V，0-1000A供電給電解發(fā)生器的陽極和陰極，電解發(fā)生器的左電解室中添加20-40%NaCL溶液，而在右電解室中添加純水(蒸餾水)，電解時(shí)陽離子通過電解室內(nèi)的隔膜流向陰極，最后CLO2由左電解室流向三通管與污水廢液混合再流入凈反應(yīng)器，由于其紊流產(chǎn)生攪拌作用，使凈水由反應(yīng)器右側(cè)流出。
全文摘要
一種菌毒污水凈化器及凈化工藝方法，其電解發(fā)生器中裝有陽電極、陰電極和中性電極，由低壓電源供電，陽極區(qū)添加20—40％NaCl溶液，陰極區(qū)添加純水，電解時(shí)使陽離子經(jīng)過隔膜流向陰極，其ClO
文檔編號(hào)C02F1/469GK1075699SQ9210115
公開日1993年9月1日 申請(qǐng)日期1992年2月28日 優(yōu)先權(quán)日1992年2月28日
發(fā)明者王百城 申請(qǐng)人:王百城