專(zhuān)利名稱(chēng)：連續(xù)式智能控制光催化水質(zhì)深度凈化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種連續(xù)式智能控制光催化水質(zhì)深度凈化裝置。
背景技術(shù)：
眾所周知，采用氯氣作氧化劑對(duì)自來(lái)水進(jìn)行消毒、殺菌有它致命弱點(diǎn)，即會(huì)生成中間產(chǎn)物三氯甲烷、氯乙烷、四氯化碳等多種含氯有機(jī)物，這些帶來(lái)二次污染的有機(jī)物大多是優(yōu)先控制污染物，飲用后會(huì)危害人體健康。用臭氧對(duì)自來(lái)水進(jìn)行消毒、殺菌比氯氣安全，但也會(huì)形成一些有毒性的中間產(chǎn)物，而且臭氧維持時(shí)間短、水質(zhì)口感不好，成本高。用活性炭吸附、高分子濾芯過(guò)濾等方法進(jìn)行深度處理，只能對(duì)水中大顆粒懸浮物、無(wú)機(jī)離子和部分有機(jī)物去除，對(duì)三氯甲烷、氯乙烷、四氯化碳等小分子有機(jī)物去除效率低，且需要經(jīng)常更換濾芯。所以，上述方法的水體深度處理效果均不理想，處理后的水質(zhì)基本不能達(dá)到直接飲用標(biāo)準(zhǔn)。用RO反滲透法進(jìn)行自來(lái)水深度處理，雖然可以達(dá)到直飲水標(biāo)準(zhǔn)，但也存在三氯甲烷去除效率低、人體所需微量元素被過(guò)濾去除、處理后的水質(zhì)呈弱酸性、水損失很大、投資大、運(yùn)行成本高等問(wèn)題。也因如此，光催化水處理技術(shù)得到了很快發(fā)展。
半導(dǎo)體光催化劑在紫外光照射下，生成強(qiáng)氧化劑OH-，OH-和H2O分子氧化成·OH自由基，而·OH自由基的氧化能力是水體中存在的氧化劑中除氟外最強(qiáng)的，能氧化大多數(shù)的有機(jī)污染物及部分無(wú)機(jī)污染物，并將其最終降解為CO2、H2O等無(wú)害物質(zhì)，使水質(zhì)深度凈化達(dá)到直飲水標(biāo)準(zhǔn)。目前，國(guó)內(nèi)外光催化水質(zhì)深度處理根據(jù)催化劑反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)大體可分為懸浮體系和固定型結(jié)構(gòu)。懸浮體系反應(yīng)器催化劑回收困難而難于大規(guī)模實(shí)用化，固定型結(jié)構(gòu)多采用載體鍍膜或涂抹方式，存在接觸表面積小效率低的問(wèn)題。日本公開(kāi)特許平4-141294用多孔燒結(jié)材料或光導(dǎo)纖維作為催化劑載體，增大表面積，但很大部分光照不到，且價(jià)格昂貴不實(shí)用。中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利95244568公開(kāi)了一種固定膜光催化氧化水質(zhì)深度凈化器，中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利96251030公開(kāi)了一種光催化水質(zhì)處理器，發(fā)明專(zhuān)利CN1257838公開(kāi)了可連續(xù)光催化凈化含有機(jī)污染物廢水及飲用水的方法和設(shè)備采用懸浮體系實(shí)現(xiàn)連續(xù)處理，這些專(zhuān)利有一些共同點(diǎn)就是(1)需要外加攪拌器從而帶來(lái)污染源、噪音、故障率上升；(2)反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，難于做到連續(xù)處理；(3)催化劑載體、燈管保護(hù)管及上下端等密封困難；(4)處理能力小，擴(kuò)容困難；(5)由于未實(shí)現(xiàn)智能控制，則存在燈壞了還繼續(xù)運(yùn)行的可能，會(huì)造成誤飲未處理水質(zhì)的問(wèn)題，實(shí)際應(yīng)用很難保證安全；(6)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不便安裝和維護(hù)。
發(fā)明的內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)(1)需要外加攪拌器從而帶來(lái)污染源、噪音、故障率上升；(2)反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，難于做到連續(xù)處理；(3)催化劑載體、燈管保護(hù)管及上下端等密封困難；(4)處理能力小，擴(kuò)容困難；(5)由于未實(shí)現(xiàn)智能控制，則存在燈壞了還繼續(xù)運(yùn)行的可能，會(huì)造成誤飲未處理水質(zhì)的問(wèn)題，實(shí)際應(yīng)用很難保證安全；(6)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不便安裝和維護(hù)的缺點(diǎn)，提供一種能連續(xù)處理、實(shí)現(xiàn)智能控制、自由擴(kuò)容、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)特別密封要求、安全、靜態(tài)運(yùn)行、制造和運(yùn)行成本低、水質(zhì)凈化效果好的連續(xù)式智能控制光催化水質(zhì)深度凈化裝置。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種連續(xù)式智能控制光催化水質(zhì)深度凈化裝置，它包括箱體(儲(chǔ)水箱)、光催化立式反應(yīng)器、自動(dòng)調(diào)節(jié)閥、前置過(guò)濾器、水位控制器、集線(xiàn)器；其持征是光催化立式反應(yīng)器包括反應(yīng)器殼體、紫外燈、光電傳感器、地步密封的燈外玻璃套管、光催化劑薄膜載；反應(yīng)器殼體呈園筒形，紫外燈用固定塞固定在地步密封的玻璃套管內(nèi)并一起固定在反應(yīng)器殼體的中央，與反應(yīng)器外殼底部采用槽式鎖定，上部用橡皮螺釘與活動(dòng)蓋的鎖定頭固定；光催化劑薄膜載體置于反應(yīng)器殼體內(nèi)側(cè)槽內(nèi)，底部用密封墊密封；活動(dòng)蓋用固定螺栓、鎖定頭固定在殼體上部；光電傳感器用固定塞固定在玻璃套管與紫外之間；集線(xiàn)器為燈的控制線(xiàn)和光電傳感器電源和控制信號(hào)接線(xiàn)端；殼體的底部設(shè)置一個(gè)進(jìn)水口，上側(cè)設(shè)置一個(gè)出水口；外側(cè)中部設(shè)置有安放支架；光催化立式反應(yīng)器處于箱體11的中部，安放支架與凈化裝置的支架連接并固定于箱體上；有一個(gè)自動(dòng)均壓分配器4通過(guò)焊接或螺栓固定在箱體的底部，通過(guò)傳輸管將幾個(gè)光催化立式反應(yīng)器并聯(lián)并供水(當(dāng)只有一個(gè)反應(yīng)器時(shí)取消自動(dòng)均壓分配器)；進(jìn)水口連接自動(dòng)調(diào)節(jié)閥，再連接前置過(guò)濾器，最后從箱體一側(cè)連接到自動(dòng)均壓分配器上；箱體的另一側(cè)安裝出水口，箱體下部安裝排污口，箱體頂部有一個(gè)箱蓋；設(shè)置一個(gè)PLC智能控制器，集線(xiàn)器為PLC智能控制器、水位控制器，自動(dòng)調(diào)節(jié)閥的接線(xiàn)端，并與立式反應(yīng)器的集線(xiàn)器電連接；水位控制器固定在箱體的側(cè)壁并處于箱體水中的適當(dāng)高度；水位控制器發(fā)出的信號(hào)通過(guò)集線(xiàn)器給PLC智能控制器，紫外燈的控制線(xiàn)和光電傳感器電源和控制信號(hào)通過(guò)集線(xiàn)器發(fā)給PLC控制器，PLC控制器控制調(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟或關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)智能控制；上述裝置復(fù)式集成，可進(jìn)行多級(jí)擴(kuò)容，容量不限。
所述的前置過(guò)濾器優(yōu)選為活性炭和高分子濾芯二級(jí)過(guò)濾。
所述的反應(yīng)器催化劑載體采用插件式組件，當(dāng)用外殼鍍光催化劑膜為載體時(shí)，可省去催化劑載體。
所述反應(yīng)器的玻璃套管和催化劑載體之間的間隙ΔR即處理水體厚度為2mm～30mm。優(yōu)選為2mm～5mm。
所述反應(yīng)器的光催化劑選用二氧化鈦、金屬或非金屬摻雜改性二氧化鈦的一種或他們的結(jié)合。
所述反應(yīng)器的載體、外殼材料選為玻璃、不銹鋼或無(wú)毒塑料。
所述反應(yīng)器的紫外燈光源選自235.7nm～365.0nm的UV光源。
連續(xù)式智能控制光催化水質(zhì)深度凈化裝置的運(yùn)行過(guò)程如下待處理水體從進(jìn)水口通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)閥流入前置過(guò)濾器進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理后的水體到自動(dòng)均壓分配器按一定的流量和流速經(jīng)傳輸管分配給反應(yīng)器，從反應(yīng)器底部進(jìn)口以所設(shè)定的單位體積水量緩慢上升，經(jīng)過(guò)光催化劑的時(shí)間為3～10min，優(yōu)選3～5min(單位時(shí)間處理的水量要根據(jù)紫外燈功率和催化劑型號(hào)確定)，充分與光催化劑薄膜載體表面接觸，在燈光照射下進(jìn)行光催化深度凈化處理，被凈化后的優(yōu)質(zhì)水體通過(guò)反應(yīng)器出水口流到儲(chǔ)水箱里，出水口應(yīng)比進(jìn)水口流量大，避免溢出。當(dāng)水位到達(dá)一定位置時(shí)，水位控制器發(fā)出信號(hào)通過(guò)集線(xiàn)器給PLC控制器，PLC控制器自動(dòng)關(guān)閉調(diào)節(jié)閥，當(dāng)紫外燈熄滅時(shí)，光電傳感器將信號(hào)通過(guò)集線(xiàn)器和集線(xiàn)器發(fā)給PLC控制器，自動(dòng)關(guān)閉調(diào)節(jié)閥，避免生產(chǎn)不合格的水，實(shí)現(xiàn)智能控制。
反應(yīng)器多級(jí)組合后，構(gòu)成大容量裝置，可用于小區(qū)自來(lái)水處理和工業(yè)水處理。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果是(1)這種處理方法本身無(wú)毒，不產(chǎn)生二次污染；處理后的自來(lái)水能保留對(duì)人體健康有益的微量元素、呈弱堿性，亞硝酸鹽遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于自來(lái)水指標(biāo)、總α、β放射性均達(dá)到直飲水標(biāo)準(zhǔn)，長(zhǎng)期飲用具有一定的保健作用；不需添加其他任何化學(xué)藥品，在紫外燈和自由基的雙重作用下保證無(wú)菌。
(2)連續(xù)運(yùn)行工作方式，實(shí)現(xiàn)智能控制，保證處理后的水的安全性。
(3)進(jìn)水通過(guò)分配器均壓，積木式結(jié)構(gòu)，可單體家庭使用，也可復(fù)合擴(kuò)容，用于小區(qū)自來(lái)水處理和工業(yè)水處理。
(4)反應(yīng)器催化劑載體采用插件式組件，非常方便，催化劑載體、燈管保護(hù)管及上下端等無(wú)需特別密封要求。
(5)制造和運(yùn)行費(fèi)用低、效果好、占地面積小、操作簡(jiǎn)便、無(wú)需攪拌器，靜態(tài)運(yùn)行無(wú)噪音。
圖面說(shuō)明

圖1連續(xù)式智能控制光催化水質(zhì)深度凈化裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2光催化立式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意(剖面)圖。
圖3光催化立式反應(yīng)器俯視圖。
具體實(shí)施的方式下面的實(shí)施例將進(jìn)一步說(shuō)本發(fā)明，但對(duì)本發(fā)明不應(yīng)該構(gòu)成限制。
實(shí)施例1圖1、2、3所示的一種連續(xù)式智能控制光催化水質(zhì)深度凈化裝置，它包括箱體(儲(chǔ)水箱)11、光催化立式反應(yīng)器8、自動(dòng)調(diào)節(jié)閥2、前置過(guò)濾器3、水位控制器5、集線(xiàn)器6；光催化立式反應(yīng)器包括反應(yīng)器殼體8-15、紫外燈8-1、光電傳感器8-2、地步密封的燈外玻璃套管8-3、光催化劑薄膜載體8-4；反應(yīng)器殼體8-15呈園筒形，紫外燈8-1用固定塞8-7固定在地步密封的玻璃套管8-3內(nèi)并一起固定在反應(yīng)器殼體8-15的中央，與反應(yīng)器外殼8-15底部采用槽式鎖定，上部用橡皮螺釘8-6與活動(dòng)蓋8-12的鎖定頭8-14固定；光催化劑薄膜載體8-4置于反應(yīng)器殼體8-15內(nèi)側(cè)底部槽內(nèi)，用密封墊8-5密封；活動(dòng)蓋8-12用固定螺栓8-13、鎖定頭8-14固定在殼體8-15上部；光電傳感器8-2用固定塞8-7固定在玻璃套管8-3與紫外燈8-1之間；集線(xiàn)器8-8為燈8-1的控制線(xiàn)8-11和光電傳感器8-2電源和控制信號(hào)接線(xiàn)端；殼體8-15的底部設(shè)置一個(gè)進(jìn)水口8-9，上側(cè)設(shè)置一個(gè)出水口8-10；外側(cè)中部設(shè)置有安放支架8-16；光催化立式反應(yīng)器8處于箱體11的中部，安放支架8-16與凈化裝置的支架9連接并固定于箱體上；進(jìn)水口1連接自動(dòng)調(diào)節(jié)閥2，再連接前置過(guò)濾器3，最后從箱體一側(cè)連接到光催化立式反應(yīng)器8上，不設(shè)自動(dòng)均壓分配器；箱體的另一側(cè)安裝出水口13，箱體下部安裝排污口14，箱體頂部有一個(gè)箱蓋12；設(shè)置一個(gè)PLC智能控制器7，集線(xiàn)器6為PLC智能控制器7、水位控制器5，自動(dòng)調(diào)節(jié)閥2的接線(xiàn)端，并與立式反應(yīng)器的集線(xiàn)器8-8電連接；水位控制器5固定在箱體的側(cè)壁并處于箱體11水中的適當(dāng)高度；水位控制器5發(fā)出的信號(hào)通過(guò)集線(xiàn)器6給PLC智能控制器7，燈8-1的控制線(xiàn)8-11和光電傳感器8-2電源和控制信號(hào)通過(guò)集線(xiàn)器8-8和集線(xiàn)器6發(fā)給PLC控制器7，PLC控制器7控制調(diào)節(jié)閥2的開(kāi)啟或關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)智能控制。
前置過(guò)濾器3為活性炭和高分子濾芯二級(jí)過(guò)濾。反應(yīng)器8催化劑載體8-4采用插件式組件。反應(yīng)器8的玻璃套管8-3和催化劑載體8-4之間的間隙ΔR即處理水體厚度為3mm。反應(yīng)器8的光催化劑選用二氧化鈦。反應(yīng)器8的載體8-4、外殼8-15材料為玻璃。反應(yīng)器8的紫外燈光源用20瓦波長(zhǎng)365.0nm光源。
自來(lái)水經(jīng)本裝置凈化處理后的檢測(cè)指標(biāo)見(jiàn)表1所示，該指標(biāo)達(dá)到了世界衛(wèi)生組織WHO的直飲水指標(biāo)。
表1用實(shí)施例1深度凈化的自來(lái)水技術(shù)指標(biāo)
實(shí)施例2在實(shí)施例1結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，用一個(gè)自動(dòng)均壓分配器4，通過(guò)傳輸管10并聯(lián)4級(jí)共5個(gè)反應(yīng)器，組成一個(gè)單體，再把2個(gè)單體并接(復(fù)試結(jié)構(gòu))進(jìn)行擴(kuò)容(相當(dāng)于小區(qū)用)，選用釩離子摻雜改性二氧化鈦光催化劑，用30瓦波長(zhǎng)365.0nm紫外燈，反應(yīng)器內(nèi)所處理水體厚度ΔR值為3mm，自來(lái)水經(jīng)處理后符合直接飲用標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)式智能控制光催化水質(zhì)深度凈化裝置，它包括箱體(11)、光催化立式反應(yīng)器(8)、自動(dòng)調(diào)節(jié)閥(2)、前置過(guò)濾器(3)、水位控制器(5)、集線(xiàn)器(6)；其持征是光催化立式反應(yīng)器包括反應(yīng)器殼體(8-15)、紫外燈(8-1)、光電傳感器(8-2)、地步密封的燈外玻璃套管(8-3)、光催化劑薄膜載體(8-4)；反應(yīng)器殼體(8-15)呈園筒形，紫外燈(8-用固定塞(8-7)固定在地步密封的玻璃套管(8-3)內(nèi)并一起固定在反應(yīng)器殼體(8-15)的中央，與反應(yīng)器外殼(8-15)底部采用槽式鎖定，上部用橡皮螺釘(8-6)與活動(dòng)蓋(8-12)的鎖定頭(8-14)固定；光催化劑薄膜載體(8-4)置于反應(yīng)器殼體(8-15)內(nèi)側(cè)槽內(nèi)，底部用密封墊(8-5)密封；活動(dòng)蓋(8-12)用固定螺栓(8-13)、鎖定頭(8-14)固定在殼體(8-15)上部；光電傳感器(8-2)用固定塞(8-7)固定在玻璃套管(8-3)與紫外燈(8-1)之間；集線(xiàn)器(8-8)為燈(8-1)的控制線(xiàn)(8-11)和光電傳感器(8-2)電源和控制信號(hào)接線(xiàn)端；殼體(8-15)的底部設(shè)置一個(gè)進(jìn)水口(8-9)，上側(cè)設(shè)置一個(gè)出水口(8-10)；外側(cè)中部設(shè)置有安放支架(8-16)；光催化立式反應(yīng)器(8)處于箱體11的中部，安放支架(8-16)與凈化裝置的支架(9)連接并固定于箱體上；有一個(gè)自動(dòng)均壓分配器(4)通過(guò)焊接或螺栓固定在箱體的底部，通過(guò)傳輸管(10)將幾個(gè)光催化立式反應(yīng)器(8)并聯(lián)并供水(當(dāng)只有一個(gè)反應(yīng)器時(shí)取消自動(dòng)均壓分配器)；進(jìn)水口1連接自動(dòng)調(diào)節(jié)閥(2)，再連接前置過(guò)濾器(3)，最后從箱體一側(cè)連接到自動(dòng)均壓分配器(4)上；箱體的另一側(cè)安裝出水口(13)，箱體下部安裝排污口(14)，箱體頂部有一個(gè)箱蓋(12)；設(shè)置一個(gè)PLC智能控制器(7)，集線(xiàn)器(6)為PLC智能控制器(7)、水位控制器(5)，自動(dòng)調(diào)節(jié)閥(2)的接線(xiàn)端，并與立式反應(yīng)器的集線(xiàn)器(8-8)電連接；水位控制器(5)固定在箱體的側(cè)壁并處于箱體(11)水中的適當(dāng)高度；水位控制器(5)發(fā)出的信號(hào)通過(guò)集線(xiàn)器(6)給PLC智能控制器(7)，燈(8-1)的控制線(xiàn)(8-11)和光電傳感器(8-2)電源和控制信號(hào)通過(guò)集線(xiàn)器(8-8)和集線(xiàn)器(6)發(fā)給PLC控制器(7)，PLC控制器(7)控制調(diào)節(jié)閥(2)的開(kāi)啟或關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)智能控制；上述裝置復(fù)式集成，可進(jìn)行多級(jí)擴(kuò)容，容量不限。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種連續(xù)式智能控制光催化水質(zhì)深度凈化裝置，其持征是前置過(guò)濾器(3)為活性炭和高分子濾芯二級(jí)過(guò)濾。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種連續(xù)式智能控制光催化水質(zhì)深度凈化裝置，其持征是反應(yīng)器(8)催化劑載體(8-4)采用插件式組件或用外殼(8-15)鍍光催化劑膜為載體，省去催化劑載體(8-4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種連續(xù)式智能控制光催化水質(zhì)深度凈化裝置，其持征是反應(yīng)器(8)的玻璃套管(8-3)和催化劑載體(8-4)之間的間隙ΔR即處理水體厚度為2mm～30mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的一種連續(xù)式智能控制光催化水質(zhì)深度凈化裝置，其持征是反應(yīng)器(8)的玻璃套管(8-3)和催化劑載體(8-4)之間的間隙ΔR即處理水體厚度為2mm～5mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種連續(xù)式智能控制光催化水質(zhì)深度凈化裝置，其持征是反應(yīng)器(8)的光催化劑選用二氧化鈦、金屬或非金屬摻雜改性二氧化鈦的一種或他們的結(jié)合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種連續(xù)式智能控制光催化水質(zhì)深度凈化裝置，其持征是反應(yīng)器(8)的載體(8-4)、外殼(8-15)材料選自玻璃、不銹鋼或無(wú)毒塑料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-4、6-7中所述的任何一種連續(xù)式智能控制光催化水質(zhì)深度凈化裝置，其持征是反應(yīng)器(8)的紫外燈光源選自235.7nm～365.0nm的UV光源。
全文摘要
一種連續(xù)式智能控制光催化水質(zhì)深度凈化裝置，包括箱體(11)、光催化立式反應(yīng)器(8)、自動(dòng)調(diào)節(jié)閥(2)、前置過(guò)濾器(3)、水位控制器(5)、集線(xiàn)器(6)等；其特征是光催化立式反應(yīng)器包括反應(yīng)器殼體(8－15)、紫外燈(8－1)、光電傳感器(8－2)、玻璃套管(8－3)、光催化劑薄膜載體(8－4)等；光催化立式反應(yīng)器處于箱體的中部；設(shè)置一個(gè)PLC智能控制器(7)，將水位控制器發(fā)出的信號(hào)和紫外燈和光電傳感器電源和控制信號(hào)轉(zhuǎn)換，控制調(diào)節(jié)閥(2)的開(kāi)啟或關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)智能控制。用本發(fā)明處理水質(zhì)，不產(chǎn)生二次污染，連續(xù)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)智能控制，可復(fù)合擴(kuò)容，催化劑載體采用插件式組件，非常方便，催化劑載體、燈管保護(hù)管及上下端等無(wú)需特別密封要求。
文檔編號(hào)B01J21/06GK1502562SQ02152040
公開(kāi)日2004年6月9日 申請(qǐng)日期2002年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月26日
發(fā)明者何明興, 王良焱, 李新軍, 張開(kāi)堅(jiān), 鄭少健, 黃琮, 張琦, 梁園園 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所