专利名称：利用臭氧和紫外线对有害物质进行处理的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用臭氧和紫外线对有害物质进行处理的装置，在该装置中完全除去在含有有机物质的处理水中混合臭氧所产生的气泡，由此在透射紫外线时，可利用具有高的臭氧分解率的紫外线。
背景技术：
目前，世界正关注着包括环境激素在内的有害物质的处理方案。作为其典型的例子，二恶英为由具有类似毒性的多种化合物组成的环境激素的一种。具有多氯二苯并对二恶英(polychlorateddibenzo-p-dioxin，PCDDs)这样长命名的二恶英具有75个异构体，而二恶英类似物质之一的多氯二苯并呋喃(PCDFs)具有135个异构体。另外，一种类似物质PCBs则具有209个异构体，一般被称为二恶英指上述的二恶英和呋喃。除此之外，作为类似物质还包括DDTs、HCB等。具有毒性的是，在75种二恶英中有7种，在135种多氯二苯并呋喃中有10种，209种PCBs(多氯联苯类)中有28种。因此，在210种二恶英中有17种具有高毒性，在加上其它主要类似物质时，在419种中就有45种具有高毒性。
在环境中循环的二恶英的98.8％，在燃烧包括有如PCBs等有机氯类化合物的垃圾时产生，特别是在燃烧医院垃圾(61.9％)和城市垃圾(36.5％)时产生，除此之外，在制造除草剂、杀菌剂、纸浆、纸、PVC的过程和金属的提炼过程，以及烟的排烟、汽车排气、废水等中也有少量产生。
被排出去的二恶英有下述循环路径，首先污染农畜产物和鱼贝类等食物，通过这些食物进入人体，再通过人体的排泄物排出到环境中。另外，含有二恶英等的有害物质的排泄物会集中到粪尿处理厂或公共下水道，或者在全国的单独的净化槽和合并净化槽中进入河流，再流入大海。
二恶英在人体内与被称为Ah受体(Ah recepter)的细胞组织的一个部位相结合，引起健康障碍。如果在自然界中产生一次，则不易分解，稳定地存在，且如果进入生物体内，则不易排泄，其不溶于水，但溶于脂肪，容易堆积在生物体的脂肪组织中。如果二恶英进入人体内，则损伤肝脏、肾，引起免疫低下、皮肤病、癌、畸形儿、遗传基因异常、性格异常、情绪不安等。特别是具有遗传毒性，所以还有经过数年至数十年后，或者到子女和孙子辈开始显现毒性的可能。二恶英具有一旦出现症状则导致几乎无法恢复的致命危害的特征。
如果只靠抑制这样的二恶英的产生量，则并不能充分地减少在环境中存在的二恶英的量。其原因在于，已经产生的二恶英并没有消除，在环境中进行循环。因此，如果在抑制二恶英的产生量的同时，不消除在环境中循环的二恶英，则不能减少在自然界中存在的二恶英的总量。
为了消除这样的二恶英，在韩国第2001-0089727号发明专利公开公报中公开有下述技术，即，使经过微细气泡处理的臭氧与含有二恶英、PCB等有害物质的作为处理对象的污水接触，对含在作为处理对象的污水的有害物质进行氧化分解，利用紫外线对包含没有参与氧化分解的残留臭氧的、臭氧处理后的作为处理对象的污水进行照射处理。
但是，上述韩国第2001-0089727号发明专利公开公报中的技术因为将经过气泡处理的臭氧长时间地与污水接触，由此利用臭氧的氧化能力来除去含在污水中的有害物质，所以存在因与污水接触的臭氧的处理时间较长而导致的处理有害物质的消耗时间长的缺点。另外，即使对处理后的水照射紫外线，因臭氧引起的气泡，紫外线也无法透射到整个污水，仅在紫外线透射一侧的臭氧分解为过氧化氢和OH根离子，由此提高二恶英等的分解效率，越是远离紫外线透射部位，二恶英等的分解效率越低。
为了解决上述问题，现有技术中公开有以下技术，如图1所示，在曝气筒的下侧，给处理水投入臭氧的同时利用安装在曝气筒外侧的紫外灯透射紫外线，产生过氧化氢和OH根离子，由此除去包括二恶英的各种有害物质。
但是，上述技术因为在曝气筒的下侧，将处理水和臭氧混合而供给曝气筒，所以存在下述问题。即，在曝气筒内部进行混合的臭氧将会产生大量的气泡，在透射紫外线时，因气泡紫外线被反射，不能均匀地到达曝气筒内，因此不能按照一定的比率除去有机物质。另外，因为通过臭氧的对有机物质的处理和通过紫外线的臭氧的分解同时进行，所以不被臭氧分解的有机物质的残渣会附着在紫外灯的外壁上，这会降低紫外线的透射性，另外，还发生处理附着残渣的费用。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于，提供一种利用臭氧和紫外线对有害物质进行处理的装置，在该装置中完全除去在含有有机物质的处理水中混合臭氧所产生的气泡，由此在透射紫外线时，可利用具有高的臭氧分解率的紫外线。
为达到上述目的的本发明涉及一种利用臭氧和紫外线对有害物质进行处理的装置，其包括第一水挡板，将流入的未经处理的水阻断为流入部和排出部；第一吸入口，在流入部吸入流入到水路的未经处理的水；第一未处理水提供装置，由第一泵构成，用来使未经处理的水流入到第一吸入口；第一真空管，在其一侧上吸入臭氧，在其另一侧上将流入的臭氧排出；第一喷射器，与第一未处理水提供装置和第一真空管连接，给未经处理的水混合臭氧；第一管道，设置在所述第一喷射器和所述第一未处理水提供装置之间；第一临界管，位于排出部，将在第一喷射器中混合的臭氧水进行喷射；第一曝气筒，其上侧和侧面环绕第一临界管的外部，其下侧延伸到排出部；第一臭氧收集部，其位于第一曝气筒的上侧，收集在通过第一临界管时被气化的臭氧气体；U形第一水收集器，在第一曝气筒的内部环绕第一临界管的下侧而向上侧延伸；紫外灯，在第一水收集器和第一曝气筒之间产生紫外线。
优选地，可以设置第二吸入口，位于流入部，且吸入未经处理的水；第二未处理水提供装置，由第二泵构成，用来使未经处理的水流入到第二吸入口；第二真空管，在其一侧上吸入第一臭氧收集部收集的臭氧，在其另一侧上供给流入的臭氧；第二喷射器，与第二未处理水提供装置和第二真空管连接，给未经处理的水混合臭氧；第二管道，设置在所述第二喷射器和所述第二未处理水提供装置之间；第二临界管，将在第二喷射器中混合的臭氧水进行喷射；第二曝气筒，其上侧和侧面环绕第二临界管的外部，其下侧延伸到流入部；第二臭氧收集部，其位于第二曝气筒的上侧，在通过第二临界管时收集残留气体；U形第二水收集器，在第二曝气筒的内部环绕第二临界管的下侧而向上侧延伸。还可以设置紫外灯，在第二水收集器和第二曝气筒之间产生紫外线。
优选地，进一步包括臭氧分解装置，其一侧延伸到第二臭氧收集部，其内部装有活性炭，在通过活性炭时除去在第二臭氧收集部收集的残留气体。
优选地，在第一、第二管道的一侧分别设置第一、第二水压计，在第一水压计的一侧设置传感器，用来在超过水压计设定范围时，中止系统的操作。
优选地，在第一喷射器中形成有喷射器缩小管，与第一管道的排出部连接的上侧的颈部逐渐缩小；喷射器扩大管，与第一临界管的流入部连接的下侧的颈部逐渐扩大；吸入管，在喷射器缩小管和喷射器扩大管之间吸入在第一真空管排出的臭氧。
优选地，在第一水收集器和第二水收集器的底部设置有排水口，用来除去含在未经处理的水中的凝胶状物质或固体物质。
图1为现有技术的利用臭氧和紫外线的处理装置的截面图；图2为本发明的一个实施例的利用臭氧和紫外线对有害物质进行处理的装置的立体图；图3为图2的截面图；图4为本发明的喷射器的内部截面图；图5为本发明的曝气筒的作用截面图；
图6为本发明的另一个实施例的利用臭氧和紫外线对有害物质进行处理的装置的立体图；图7为图6的截面图。
具体实施例方式
下面，参照附图详细说明本发明的优选实施例。
图2为本发明的一个实施例的利用臭氧和紫外线对有害物质进行处理的装置的立体图，图3为图2的截面图，图4为本发明的喷射器的内部截面图，图5为本发明的曝气筒的作用截面图，图6为本发明的另一个实施例的利用臭氧和紫外线对有害物质进行处理的装置的立体图，图7为图6的截面图。
参照图2～图5，详细说明本发明的一个实施例的利用臭氧和紫外线对有害物质进行处理的装置。
如图2～图3所示，如果在上水管道或污水管道1中流入未经处理的水，则第一泵4进行动作，使未经处理的水吸入到第一吸入口3，用扬程压力23M～25M来使吸入的未经处理的水流经第一管道5后流入第一喷射器6。此时，用设置在第一管道一侧的第一水压计检测通过的未经处理的水的压力，在未经处理的水的压力超过基准范围时，使设置在第一水压计7一侧的传感器进行操作，自动停止处理装置的操作。
另一方面，将会与未经处理的水进行混合的臭氧通过第一真空管12流入第一喷射器6，流入的臭氧优选为具有3％(30,000ppm)～12％(120,000ppm)浓度的臭氧气体。此时，可以通过设置在第一真空管12一侧的监视器15确认流入喷射器的臭氧的浓度。
如图4所示，第一喷射器6包括喷射器缩小管43，与第一管道5连接的上侧的颈部逐渐缩小；喷射器扩大管44，与第一临界管连接的下侧的颈部逐渐扩大；吸入管45，在喷射器缩小管43和喷射器扩大管44之间流入在第一真空管12排出的臭氧。因此，通过第一管道流入第一喷射器6的未经处理的水在流经喷射器缩小管43的缩小颈部时流速会加快，瞬间性地发生真空现象(以下称为临界现象)，强有力地吸入和混合流入吸入管45的臭氧。其中，临界现象是指，由供给第一喷射器6的未经处理的水的压力和因流入第一喷射器6的未经处理的水而吸入的臭氧的压力使第一临界管内部瞬间形成真空现象，且通过其内部的未经处理的水瞬间发生爆发的现象，是一种前述的“空穴现象”。这种临界现象因流入第一临界管9内部的臭氧的压力和速度的作用发生得更加激烈。
另一方面，可以通过设置在第一喷射器6一侧的第一正负压力计13对通过第一真空管12流入的臭氧的正压和因通过第一管道流入的未经处理的水而吸入未经处理水的负压进行测量，调节未经处理的水和臭氧的压力和速度，以使更好地实现“空穴”现象。
之后，流经喷射器扩大管44的臭氧水在流经逐渐扩大的颈部时，其强的流速转变为压力，使混合的臭氧加压溶解，被溶解的臭氧与包含在未经处理的水的氧化物质、有机物质进行反应，进行杀菌处理。
通过如上所述的过程，在第一喷射器6内部吸入、被混合的臭氧水通过从设置在排出部17的第一曝气筒10的上侧向内部延伸的第一临界管9排出，并被设置在第一临界管9的下侧的U形的第一水收集器14碰撞，分解为微小的水分子，同时与未混合的臭氧气体相混合。而朝向第一水收集器14的上侧移动并且未混合的臭氧气体将形成为气泡，被形成在排出部的第一曝气筒10上侧的第一臭氧收集部11收集，通过第二真空管32向外部排出。通过这样的过程，包含在未经处理的水的氧化物质、有机物质与臭氧进行反应的同时，完全被杀菌。
如图5所示，被第一水收集器14碰撞的臭氧水沿着U形槽向上侧移动，包含在臭氧水的小气泡相互碰撞后逐渐形成为大的气泡，同时收集在第一臭氧收集部11中。另一方面，气泡被除去的臭氧水在第一水接收器14和第一曝气筒10之间向下流动，暴露于紫外灯16所产生的紫外线中。暴露于紫外线的臭氧与水进行反应，以过氧化氢(H2O2作为中间物质，形成OH根离子。臭氧分解形成的OH根离子基于较高氧化还原电位的强氧化能力与包括二恶英的残留有机物质进行反应，将其完全除去。或者，同时形成的过氧化氢会分解为对人体无害的水和氧。另一方面，第一水收集器14可以以调整其大小的方式使用，如在未经处理的水的污染严重时可以具有宽的旁道，在污染较少时可以具有小的旁道。
这样通过紫外灯16的经过处理的水通过位于第一曝气筒10的下侧的排出部17排出到外部。其中，在排出部17中可以形成第二水挡板42，以使排出水达到一定量后进行排出，在排出部17的下侧可设置静止混合器41，以使排出水均匀混合。此时，优选在第一水挡板2的上侧设置再循环部19，用来将排出部17的水再循环到流入部1，以使在流入部1中没有供给未经处理的水时仍然使处理装置进行操作。
另一方面，有害物质被臭氧进行处理后变成凝胶状物或者固体物质的残渣在第一水收集器14的下侧通过排水口18被排到外部。这种排水口18，在第一水收集器14的侧面下侧具有约2厘米的口径时，即使用盖不挡住排水口18也可在第一水收集器14的内部产生涡流，自动排出凝胶状物或者固体物质。
通过如上所述的过程，包括二恶英的未经处理的水第一次地在从其中除去因臭氧被溶解而可被臭氧处理的有机物质，在通过第一水收集器时，在完全去除未经处理的水中的气泡的状态下暴露于紫外线。因此，被紫外线分解的臭氧的量变多，由此可形成大量的OH根离子，可显著加快包括二恶英的难分解性有害物质的处理速度。
参照图6和图7，详细说明本发明的另一个实施例的利用臭氧和紫外线对有害物质进行处理的装置。
如图所示，为了处理在第一曝气筒10上侧的第一臭氧收集部11收集的臭氧，在第一实施例的利用臭氧和紫外线对有害物质进行处理的装置中可设置由臭氧收集部收集的臭氧的再处理装置。
即，使第二泵24进行动作，将上水管道或者污水管道1的未经处理的水吸入到第二吸入口23，通过第二管道25将吸入的未经处理的水流入第二喷射器26。此时，流入第二喷射器26的未经处理的水的压力被设置在第二管道一侧的第二水压计27检测。
另一方面，在第一臭氧收集部11中收集的臭氧通过第二真空管32流入第二喷射器，并基于因通过第二临界管29的未经处理的水的较强压力和速度的作用而产生的真空现象被吸入，与未经处理的水进行混合。这种第二喷射器26与上述的第一喷射器6形状相同，为了对被流入的臭氧的压力进行调节，可在第二真空管上设置泵。
在第二喷射器26上，与第一喷射器相同作用，因流入第二喷射器26内部的未经处理的强压和速度发生临界现象，由于该临界现象通过第二管道25流入到第二喷射器的未经处理的水与第一喷射器相同地强有力地吸入和混合臭氧，由此发生“空穴”现象。此时，可以通过设置在第二喷射器26一侧的第二正负压力计33对通过第二真空管32流入的臭氧的正压和因通过第二管道流入的未经处理的水而吸入未经处理水的负压进行测量，调节未经处理的水的速度和压力，以使更好地形成“空穴”现象。
通过如上所述的过程，在第二喷射器26内部吸入、被混合的臭氧水通过从设置在流入部1的第二曝气筒30的上侧向内部延伸的第二临界管29排出。臭氧水与设置在第二临界管29的下侧的U形的第二水收集器34碰撞，分解为微小的水分子，同时与未混合的臭氧气体相混合。而未混合的臭氧气体将形成为气泡，被形成在第二曝气筒30上侧的第二臭氧收集部31收集，并向外部排出。
通过这样的过程，大量包含臭氧的臭氧水通过第二临界管29排到上水管道或污水管道1，由此与未经装置的未经处理水进行混合，通过溶解在臭氧水的臭氧作用在未经处理的水中进行杀菌作用。
移动到第二水收集器34的上侧的臭氧水在臭氧气体被除去的状态下在第二水接收器34和第二曝气筒30之间向下流动，暴露于设置在第二水接收器34和第二曝气筒30之间的紫外灯16所产生的紫外线中。暴露于紫外线的臭氧与水进行反应，以过氧化氢(H2O2)作为中间物质，形成OH根离子。臭氧分解形成的OH根离子基于较高氧化还原电位的强氧化能力与包括二恶英的残留有机物质进行反应，将其完全除去。或者，同时形成的过氧化氢会分解为对人体无害的水和氧。
另一方面，为了完美地处理在第二喷射器26中未完全混合的臭氧，在第二臭氧收集部31中收集的气体将会通过从第二臭氧收集部31上侧延伸的第三真空管36被流入到内部安装有活性炭(图中未示出)的臭氧分解装置35，在该装置中臭氧完全被除去，排放出净化氧。此时，在第二臭氧收集部31的一侧设置有臭氧检测传感器(图中未示出)和用来确认该情况的监视器15″，由此可以确认流入臭氧分解装置的包括在气体中的臭氧的浓度。
通过如上所述的过程，利用在第一臭氧收集部中收集的大量的臭氧对在流入部中抽吸的未经处理的水进行处理，并将其重新排到流入部，由此可在不设置另外的臭氧排出装置的情况下处理臭氧，与此同时，通过除去各种有机物质和作为难分解性物质的二恶英，可降低污染物质。
根据本发明，具有如下优点，即流经上水管道和下水管道的未经处理的水不仅由于空穴现象而爆发，由此氧化分解污染物质，而且未经处理的水喷射于臭氧中，由此提高臭氧的溶解率，并可除去包含在臭氧水的气泡。
另外，本发明还具有如下优点，即在不含气泡的臭氧水中透射紫外线，将包含在臭氧水的臭氧分解为过氧化氢(H2O2)和OH根离子，这与设置紫外灯的距离无关。由此，可提高对如二恶英这样的难分解性有害物质的分解能力。
另外，本发明还具有如下优点，即因为不需要在储存包括在未经处理的水中的各种有害物质的情况下进行处理，所以可对未经处理的水进行实时的处理。
另外，本发明还具有如下优点，即因为利用少量的残留臭氧对未经处理的水进行再处理，不需要另外设置残留臭氧处理设备，所以可预防环境污染，明显降低设备费用和设备维护费用。
如上所述的本发明并不限于上述的实施例和附图，在不脱离本发明的技术构思的范围内，本发明所属技术领域的普通技术人员可做出的各种替换、变形和变更应涵盖在本发明的范围。
权利要求
1.一种利用臭氧和紫外线对有害物质进行处理的装置，其特征在于，包括第一水挡板，设置在流入部和排出部之间，阻止所述流入部的未经处理的水进入排出部；第一吸入口，在所述流入部吸入流入到所述水路的未经处理的水；第一未处理水提供装置，由第一泵构成，用来使未经处理的水流入到所述第一吸入口；第一真空管，在其一侧吸入臭氧，在其另一侧将流入的臭氧排出；第一喷射器，与所述第一未处理水提供装置和第一真空管连接，给所述未经处理的水混合所述臭氧；第一管道，设置在所述第一喷射器和所述第一未处理水提供装置之间；第一临界管，位于所述排出部，将在所述第一喷射器中混合的臭氧水进行喷射；第一曝气筒，其上侧和侧面环绕所述第一临界管的外部，其下侧延伸到所述排出部；第一臭氧收集部，其位于所述第一曝气筒的上侧，收集在通过所述第一临界管时被气化的臭氧气体；U形第一水收集器，在所述第一曝气筒的内部环绕所述第一临界管的下侧并向上侧延伸；紫外灯，在所述第一水收集器和第一曝气筒之间产生紫外线。
2.如权利要求1所述的利用臭氧和紫外线对有害物质进行处理的装置，其特征在于，进一步设置有第二吸入口，位于所述流入部，且吸入所述未经处理的水；第二未处理水提供装置，由第二泵构成，用来使未经处理的水流入到所述第二吸入口；第二真空管，在其一侧上吸入所述第一臭氧收集部收集的臭氧，在其另一侧上供给流入的臭氧；第二喷射器，与所述第二未处理水提供装置和第二真空管连接，给所述未经处理的水混合臭氧；第二管道，设置在所述第二喷射器和所述第二未处理水提供装置之间；第二临界管，将在所述第二喷射器中混合的臭氧水进行喷射；第二曝气筒，其上侧和侧面环绕所述第二临界管的外部，其下侧延伸到所述流入部；第二臭氧收集部，其位于所述第二曝气筒的上侧，在通过所述第二临界管时收集残留气体；U形第二水收集器，在第二曝气筒的内部环绕所述第二临界管的下侧并向上侧延伸。
3.如权利要求2所述的利用臭氧和紫外线对有害物质进行处理的装置，其特征在于，进一步设置有紫外灯，在所述第二水收集器和第二曝气筒之间产生紫外线。
4.如权利要求1或2所述的利用臭氧和紫外线对有害物质进行处理的装置，其特征在于，在所述第一水收集器和第二水收集器的底部设置有排水口。
5.如权利要求2所述的利用臭氧和紫外线对有害物质进行处理的装置，其特征在于，进一步包括臭氧分解装置，其内部装有活性炭，其一侧延伸到所述第二臭氧收集部，在通过活性炭时除去在所述第二臭氧收集部收集的残留气体。
6.如权利要求1所述的利用臭氧和紫外线对有害物质进行处理的装置，其特征在于，在所述第一管道的一侧设置有第一水压计，在所述第一水压计的一侧设置有传感器，用来在超过所述水压计设定范围时，中止系统的操作。
7.如权利要求1所述的利用臭氧和紫外线对有害物质进行处理的装置，其特征在于，在所述第一喷射器中形成有喷射器缩小管，与第一管道的排出部连接的上侧的颈部逐渐缩小；喷射器扩大管，与所述第一临界管的流入部连接的下侧的颈部逐渐扩大；吸入管，在喷射器缩小管和喷射器扩大管之间吸入在第一真空管排出的臭氧。
8.如权利要求1所述的利用臭氧和紫外线对有害物质进行处理的装置，其特征在于，在所述第一喷射器的一侧设置有第一正负压力计，用来测量通过所述第一真空管流入的臭氧的正压和通过所述第一管道流入的未经处理的水的负压。
9.如权利要求1所述的利用臭氧和紫外线对有害物质进行处理的装置，其特征在于，设置有传感器，用来测量流入所述第一真空管一侧的臭氧气体的浓度。
全文摘要
本发明提供一种利用臭氧和紫外线对有害物质进行处理的装置，在该装置中完全除去在含有有机物质的处理水中混合臭氧所产生的气泡，由此在透射紫外线时，可利用具有高的臭氧分解率的紫外线。包括第一水挡板、第一吸入口、第一未处理水提供装置、第一管道、第一真空管、第一喷射器、第一临界管、第一曝气筒、第一臭氧收集部、U形第一水收集器和紫外灯。还可以包括第二吸入口、第二未处理水提供装置、第二管道、第二真空管、第二喷射器、第二临界管、第二曝气筒、第二臭氧收集部、U形第二水收集器。
文档编号C02F1/32GK1824612SQ20051013294
公开日2006年8月30日 申请日期2005年12月29日 优先权日2004年12月31日
发明者宋在允, 申垠雨 申请人:宋在允