专利名称：：一种饮用水的处理方法及其装置的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种水处理，尤其是涉及一种饮用水的处理方法及其装置。
背景技术：
：近年来，我国饮用水水源的污染日益加剧，如不经有效处理而直接饮用，将给人民的健康带来严重危害。目前，净水厂主要采用"混凝_过滤_氯消毒"的传统工艺，该工艺能有效去除水中的悬浮物、色度和病原菌，但对其中的重金属离子和溶解性有机物的去除效果有限。而且，在氯化消毒过程中有机物会与氯气反应而产生多种有毒有害副产物，如三卤甲烷(THMs)、卤代乙酸(HAAs)等。因此，寻求一种能同时去除有机污染物、病原体和重金属离子的饮用水深度处理方法非常重要。目前市面上用于饮用水深度处理的方法主要有微滤、超滤、反渗透、紫外光光解和活性碳吸附，但均存在功能单一、运行成本高等缺点。放电等离子体水处理技术是一种新型的水处理技术，不需要额外添加化学药剂，利用放电直接在水中产生等离子体，可在水中产生冲击波、紫外光等物理效应和多种化学活性物质，如羟基自由基卜0H)、过氧化氢01202)、臭氧(03)、氢原子(*H)等，这些物理效应和化学活性物质的联合作用可使水中的有机物发生彻底氧化分解，病原体细胞壁破坏和重金属离子还原。目前典型的放电水处理工艺有介质阻挡放电([l]M.Kuraica，B.Obradovic，D.Manojlovic，D.0stojic，J.Puric，Ozonizedwatergeneratorbasedoncoaxialdielectric-barrier-dischargeinair，Vac皿m，73(2004)705-708)、高压脉冲放电([2]SoonYongShim，Watertreatment即paratususingplasmareactorandmethodthereof,US0066228226B1,2001;[3]雷乐成，张兴旺，幸青，等.饮用水安全消毒的脉冲等离子体催化装置，中国专利CN201351129Y，2009)和辉光放电([4]高锦章，蒲陆梅，杨志明，等.等离子体饮用水净化装置，中国专利CN2737777Y，2005)等，受放电工艺及设备的局限，存在电源复杂，能量利用率低、电极腐蚀等缺点，不利于工业放大和优质饮用水的制备。
发明内容本发明的目的在于提供一种饮用水处理装置。本发明的另一目的在于提供一种饮用水的处理方法。所述饮用水处理装置设有反应容器、阴极、阳极、隔膜和电源。阴极和阳极设在反应容器内，阴极和阳极均固定在电极载体上，电极载体设在反应容器上部，阴极与电源负极电连接，阳极与电源正极电连接；隔膜底部固定在反应容器内底部，隔膜将反应容器分隔为阴极区和阳极区，在反应容器顶部设有进水口，在反应容器底部设有碱性水出水口和酸性水出水口。所述阳极最好为铂阳极、钛阳极或不锈钢阳极等，在阳极上可设有套管，套管上设有至少1个小孔，所述套管可为石英套管或玻璃套管。所述阴极可以是石墨阴极、不锈钢阴极或其它稳定材料阴极。3所述电极载体可为绝缘材料载体，尤其是采用聚四氟乙烯载体。所述隔膜可为多孔陶瓷隔膜，石英隔膜，玻璃隔膜或塑料隔膜等。所述电源可采用01500V直流电源或01500V直流脉冲电源。所述饮用水的处理方法，采用所述饮用水处理装置，包括以下步骤1)反应容器通水后，开启电源，对阴极和阳极施加电压，发生电解反应；2)对阴极和阳极施加的电压升高，焦耳热的作用使阳极外层小孔处液态水气化，小孔处气体被击穿，形成等离子体；3)利用放电对进水进行处理，当进水停留时间大于10min时，去除水中的有机物、病原体和重金属，在碱性水出水口和酸性水出水口分别获得pH>8.5的弱碱性水和pH<4.5的弱酸性水。在步骤1)中，所述施加电压最好为0400V。在步骤2)中，所述施加的电压升高最好为5001500V。本发明利用放电在水中直接产生等离子体，迅速高效地同步去除水中微量有机污染物、细菌等病原体以及重金属离子，所获得的弱碱性水具有小分子团特性，可作为饮用水等使用，所获得的弱酸性水可作为洗浴水等使用。本发明的工艺条件范围为常温常压条件，因此适用于小区供水以及家用饮用水，洗浴用水处理。图1为本发明的饮用水处理装置实施例的结构示意图。具体实施例方式以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。图1给出本发明的饮用水处理装置实施例的结构示意图，所述饮用水处理装置设有反应容器1、阴极2、阳极3和隔膜6，阴极2和阳极3设在反应容器1内，阴极2和阳极3均固定在电极载体12上，电极载体12设在反应容器1上部，阴极2与电源负极7电连接，阳极3与电源正极8电连接；隔膜6的底部固定在反应容器1内底部，隔膜6将反应容器1分隔为阴极区和阳极区，在反应容器1顶部设有进水口9，在反应容器1底部分别设有碱性水出水口IO和酸性水出水口11。阴极2可采用石墨阴极、不锈钢阴极等。阳极3可采用铂阳极、钛阳极或不锈钢阳极等，在阳极3外设有带有若干小孔的石英套管或玻璃套管5，带有若干小孔的石英套管或玻璃套管5包覆阳极3。电极载体12可采用聚四氟乙烯或其他绝缘材料。所述电极载体12可为绝缘材料载体，尤其是采用聚四氟乙烯载体。所述阴极可以是石墨阴极、不锈钢阴极或其它稳定材料阴极。所述隔膜材料可为多孔陶瓷，石英，玻璃及塑料。所述电源可采用01500V直流电源或直流脉冲电源。以下给出饮用水的处理方法实施例。实施例1反应容器中通水后，开启直流电源，给阴极和阳极施加400V电压，在反应容器中发生电解反应。继续升高电压到5001500V，小孔处气体被击穿，形成等离子体，对进水进行处理。实验条件容器体积为1L;大肠杆菌初始浓度为103CFU/ml;苯酚浓度为2mg/l;初始pH为6.5;银离子浓度为3mg/L;电流为25mA，电压为5001500V,恒电流模式。检测条件大肠杆菌用计数法测定，苯酚浓度用高效液相色谱测定，pH用酸度计测量，银离子浓度用原子吸收法测定。所得数据如表1所示。表1进水停留时间(min)025101520大肠杆菌浓度(103CFU/ml)1.00.20.090.0030.0010.001苯酚浓度(mg/L)2.01.00.40.10.020.00银离子浓度(mg/1)3.00.50.10.050.030.02pH(酸性出水口)6.55.34.74.03.83.7pH(碱性出水口)6.57.78.38.78.88.9实施例2反应容器中通水后，开启直流脉冲电源，对进水进行处理。实验条件容器体积为1L;大肠杆菌初始浓度为103CFU/ml;苯酚浓度为2mg/l;初始pH为6.5;银离子浓度为3mg/L;脉冲电压峰值为1000V;脉冲频率为3000赫兹；输入功率为50瓦。大肠杆菌用计数法测定，苯酚浓度用高效液相色谱测定，pH用酸度计测量，银离子浓度用原子吸收法测定。所得数据如表2所示。表2停留时间(min)025101520大肠杆菌浓度(103CFU/ml)1.00.10.070.0020.0010.00005苯酚浓度(mg/L)2.00.80.30.070.0080.000银离子浓度(mg/1)3.00.40.10.020.020.025<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>本发明利用放电等离子体的电化学过程，该过程同时具备物理效应和化学效应，物理效应产生紫外光和冲击波，化学过程形成多种活性物质，如H，0H，11202，激发态的原子、分子等。因而利用二者的协同作用，集光、电、化学氧化于一体，有效降解有机污染物，杀灭水中微生物。由于电极不与高活性的等离子体直接接触，因此没有电极损耗。电解的阴极还原可以去除水中重金属离子；电解后阴极和阳极分别产生弱碱性水和弱酸性水；同时，用等离子体辐射对水分子氢键的影响产生小分子团的活化水，成为优质饮用水。权利要求一种饮用水处理装置，其特征在于设有反应容器、阴极、阳极、隔膜和电源；阴极和阳极设在反应容器内，阴极和阳极均固定在电极载体上，电极载体设在反应容器上部，阴极与电源负极电连接，阳极与电源正极电连接；隔膜底部固定在反应容器内底部，隔膜将反应容器分隔为阴极区和阳极区，在反应容器顶部设有进水口，在反应容器底部设有碱性水出水口和酸性水出水口。2.如权利要求1所述的一种饮用水处理装置，其特征在于所述阳极为铂阳极、钛阳极或不锈钢阳极。3.如权利要求1或2所述的一种饮用水处理装置，其特征在于在阳极上设有套管，套管上设有至少1个小孔，所述套管最好为石英套管或玻璃套管。4.如权利要求1所述的一种饮用水处理装置，其特征在于所述阴极为石墨阴极或不锈钢阴极。5.如权利要求1所述的一种饮用水处理装置，其特征在于所述电极载体为绝缘材料载体，最好为聚四氟乙烯载体。6.如权利要求1所述的一种饮用水处理装置，其特征在于所述隔膜为多孔陶瓷隔膜，石英隔膜，玻璃隔膜或塑料隔膜。7.如权利要求1所述的一种饮用水处理装置，其特征在于所述电源为01500V直流电源或01500V直流脉冲电源。8.饮用水的处理方法，其特征在于采用如权利要求17所述饮用水处理装置，所述处理方法包括以下步骤1)反应容器通水后，开启电源，对阴极和阳极施加电压，发生电解反应；2)对阴极和阳极施加的电压升高，焦耳热的作用使阳极外层小孔处液态水气化，小孔处气体被击穿，形成等离子体；3)利用放电对进水进行处理，当进水停留时间大于10min时，去除水中的有机物、病原体和重金属，在碱性水出水口和酸性水出水口分别获得pH>8.5的弱碱性水和pH<4.5的弱酸性水。9.如权利要求8所述的饮用水的处理方法，其特征在于在步骤1)中，所述施加电压为0400V。10.如权利要求8所述的饮用水的处理方法，其特征在于在步骤2)中，所述施加的电压升高为5001500V。全文摘要一种饮用水的处理方法及其装置，涉及一种水处理。提供一种饮用水处理装置及处理方法。处理装置设有反应容器、阴极、阳极、隔膜和电源。阴极和阳极设在反应容器内并固定在电极载体上，电极载体设在反应容器上部；隔膜底部固定在反应容器内底部，隔膜将反应容器分隔为阴极区和阳极区，在反应容器顶部设有进水口，在反应容器底部设有碱性水和酸性水出水口。反应容器通水后，对阴极和阳极施加电压，发生电解反应，施加的电压升高，焦耳热的作用使阳极外层小孔处液态水气化，形成等离子体；对进水进行处理，当进水停留时间大于10min时，去除水中的有机物、病原体和重金属，在碱性水和酸性水出水口得弱碱性水和弱酸性水。文档编号C02F1/467GK101734763SQ20091011305公开日2010年6月16日申请日期2009年12月16日优先权日2009年12月16日发明者王蕾申请人:厦门理工学院