专利名称：一种无菌饮用水自制机及无菌饮用水的制备方法
技术领域：
本发明涉及饮水机领域，具体地，涉及一种无菌饮用水自制机及无菌饮用水的制备方法。
背景技术：
世界上水质污染严重，加热消毒已经不能有效清除饮用水中的有害化学物质。因此，一种冷消毒技术，能有效地杀灭水中微生物和去除水中有害化学物质，还能除去异味，又不去除水中矿物质的水处理方法是理想的水处理方法。目前多数家庭和办公室用水处理方法是加热，除加热外主要是采用超滤(可以清除水中微生物，但不可以清除水中有害化学物质)和反渗透(可以清除水中微生物和有害化学物质，但也同时将水中的矿物质清除)。反渗透是最有效的水净化方法，但反渗透所制的水电导率极低，接近于纯水，失去了对人体有益的矿物质。使用反渗透结合矿化柱可以部分恢复水中的矿化物质，但矿化柱和矿化后的水容易长细菌，不能达到制造无菌水的目的。另外，使用反渗透方法，每制一份水失去三份水，没有达到节约水的目的。臭氧消毒结合前置和后置活性碳过滤柱是目前大规模制造饮用水的有效方法。然而，臭氧消毒的方法主要是靠微孔曝气将臭氧传递到水中，微孔曝气装置长期使用容易堵，不稳定。因此，采用不使用微孔曝气装置的臭氧消毒方法是更稳定的臭氧消毒方法。另外，活性碳是细菌生长的载体之一，前置和后置活性碳柱容易生长细菌。因此，前置和后置活性碳柱的细菌生长减少了活性碳柱的滤水效率，形成饮用水的细菌污染。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种无菌饮用水自制机，采用其制备饮用水可以有效地去除水中的细菌、异味、残余氯和有害化学物质，又不去除水中矿物质，同时可以改善水质使口感更柔软。本发明的另一目的在于提供一种无菌饮用水的制备方法。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:一种无菌饮用水自制机，包括由主仓和副仓组成的机体；所述主仓上设置有进、出水口，主仓包括位于上部的气仓及位于下部的水仓，且所述水仓内设置有紫外灯；所述副仓包括位于主仓顶部的电器仓，所述电器仓内设置有驱动电机；所述电器仓底部外侧设置有与驱动电机转轴连接的多层网覆盖伞顶的多孔倒伞型气液传递装置；所述多层网覆盖伞顶的多孔倒伞型气液传递装置的伞顶置于水仓内；所述副仓内还设置有臭氧发生装置、臭氧尾气吸收和分解装置、循环水泵及活性炭过滤柱；所述臭氧发生装置、臭氧尾气吸收和分解装置分别通过管道与主仓的气仓连通，且所述臭氧发生装置的管道出口朝向多层网覆盖伞顶的多孔倒伞型气液传递装置的倒伞内；所述循环水泵的一端通过管道与活性炭过滤柱底部连接，另一端通过管道与水仓底部连通，所述活性碳过滤柱的顶部通过管道与气仓连通。进一步地，所述主 仓内还包括离心引力水提升筒，所述多层网覆盖伞顶的多孔倒伞型气液传递装置的伞顶位于离心引力水提升筒的顶部开口处上方；所述紫外灯位于离心引力水提升筒内部。进一步地，所述多层网覆盖伞顶的多孔倒伞型气液传递装置包括伞柄轴及与伞柄轴连接的伞型固定板，所述伞型固定板上设置有多个通气孔，还包括通过固定螺栓安装在伞型固定板外侧的多层塑料或金属孔网。进一步地，所述离心引力水提升筒包括导水筒主体、与导水筒主体顶部边缘连接的漏斗型的上缘导水板、与导水筒主体底部边缘连接的倒漏斗型的下缘导水板；在所述导水筒主体底部边缘还连接有底缘固定筒，所述底缘固定筒上设置有多个通水孔，且所述底缘固定筒通过固定卡与水仓底部卡接。进一步地，所述臭氧尾气吸收和分解装置包括活性炭柱或其他臭氧吸附剂柱或加热管或紫外灯或紫外灯结合光触媒柱或任意两种或多种组合。进一步地，所述电器仓上设置有定时旋钮开关及触动开关，所述定时旋钮开关与驱动电机及臭氧发生装置、紫外灯及循环水泵连接；所述触动开关上部安装有弹簧，用于与驱动电机连接。进一步地，所述水仓内还设置有加热管，所述机体上还设置有与加热管连接的加热开关。进一步地，所述驱动电机的顶部设置有散热风扇，且在散热风扇上方的电器仓上开有散热风扇进风口，在电器仓的侧面开有散热风扇出风口 ；所述电器仓底部边缘安装有密封硅胶圈；所述臭氧尾气吸收和分解装置的进气管道口与水仓之间设置有挡水板；所述主仓的进、出水口处设置有密封盖；所述机体上设置有提手；所述主仓下部设置有底座；所述紫外灯的底部通过紫外灯固定座固定在底座内。一种无菌饮用水的制备方法，包括如下步骤:(I)通过旋转的多层网覆盖伞顶的多孔倒伞型气液传递装置将气体臭氧拖入水中，形成水中稳定溶解臭氧，同时借助旋转产生的离心力促进水仓内的水循环；(2)水仓内部分溶解臭氧通过紫外灯照射形成羟基自由基；(3)含有溶解臭氧和羟基自由基的具有高级氧化能力的处理水循环冲洗活性炭过滤柱，得到的水即为无菌饮用水；(4)没有被利用的臭氧尾气经过臭氧尾气吸收和分解装置被全部消除。进一步地，所述步骤(I)中多层网覆盖伞顶的多孔倒伞型气液传递装置旋转时产生的离心力还带动离心引力水提升筒内的水上升，同时再通过水的重力进一步促进水仓内的水循环；所述步骤(3)中得到的制备好的无菌饮用水还可以被加温和加热。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:本发明涉及一种无菌饮用水自制机，该饮用水自制机是采用快速旋转的多层网覆盖伞顶的多孔倒伞型气液传递装置，将通入到封闭的主仓内的气体臭氧拖入水中形成稳定溶解臭氧杀菌和氧化去除有害化学物质，并借助多层网覆盖伞顶的多孔倒伞型气液传递装置旋转时的离心力和水的重力促进水仓内水的循环并进一步改善水的口感，水中形成的溶解臭氧，再由紫外线照射形成羟基自由基进一步杀灭水中的细菌，除掉水中的异味、残余氯和水中有害的化学物质。同时，上述含有溶解臭氧和羟基自由基的具有高级氧化能力的水，由循环水泵驱动不断冲洗活性 炭过滤柱以达到杀灭和清除活性碳柱中生长的细菌的目的，活性碳过滤柱的作用是过滤掉水中的有害物质达到无异味口感好的饮用水标准，没有被利用的臭氧尾气经过臭氧尾气吸收和分解装置被全部消除。经实验证明如下:(1)本发明的一种无菌饮用水自制机在关闭紫外灯时产生有效浓度的溶解臭氧，在开启紫外灯后大部分臭氧被转化为羟基自由基，提示臭氧和紫外共同作用形成高级氧化水处理方法，并产生了有高级氧化能力的水。实验结果还提示尾气中的臭氧经过臭氧尾气吸收和分解装置后无泄漏。(2)本发明的一种无菌饮用水自制机，同时开启臭氧、紫外和活性碳过滤柱10分钟后，可以保持水中无菌，提示开启的活性碳过滤柱过滤水中的有害物质并没有影响臭氧和紫外杀灭细菌的效果。(3)本发明的一种无菌饮用水自制机的臭氧和紫外所形成的高级氧化方法可以有效的氧化绝大部分农药，开启活性碳过滤柱后100%去除水中残留的农药。(4)本发明的一种无菌饮用水自制机的臭氧和紫外所形成的高级氧化方法可以有效的去除水中的重金属离子砷。(5)本发明的一种无菌饮用水自制机无论在开启或关闭活性碳过滤柱的情况下均未产生过量的溴酸盐，提示本机使用的臭氧量安全。(6)本发明的一种无菌饮用水自制机无论在开启或关闭活性碳过滤柱的情况下均使人感觉不到自来水中氯气及游离氯的存在，提示本机可以有效去除水中氯气及游离氯，口感好。(7)本发明的一种无菌饮用水自制机无论在开启或关闭活性碳过滤柱的情况下均使人感觉不到自来水中异味的存在，提示本机可以有效去除水中异味，口感好。(8)本发明的一种无菌饮用水自制机模拟长期运行后，水质检测符合相应的国家标准。(9)本发明的一种无菌饮用水自制机采用的多层网覆盖伞顶的多孔倒伞型气液传递装置的气液传递的方法可以改变水质的口感，使得入口感更柔软，处理后的水质与矿泉水的口感几乎相当，证实采用的多层网覆盖伞顶的多孔倒伞型气液传递装置的气液传递的方法可改善水质口感更柔软。下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本发明的无菌饮用水自制机的整机结构示意图；图2为本发明的无菌饮用水自制机原理图；图3为多层网覆盖伞顶的多孔倒伞型气液传递装置结构示意图；图3a为图3中A-A部放大图；图4为离心引力水提升筒结构示意图；图4a为图4中的B-B部放大图；图4b为图4中的C-C部放大图；图5为电器仓结构示意图；图5a为图5中的D-D部放大图；图6为机体结构示意图(不含电器仓);
图7为多层网覆盖伞顶的多孔倒伞型气液传递装置的传递原理图；图8为传统曝气装置的传递原理图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。如图1、2所示，本发明的一种无菌饮用水自制机，包括由主仓I和副仓2组成的机体；主仓I上设置有进、出水口 3，主仓I包括位于上部的气仓4及位于下部的水仓5，且水仓5内设置有紫外灯6 ;副仓2包括位于主仓I顶部的电器仓7,电器仓7内设置有驱动电机8 ;电器仓7底部外侧设置有与驱动电机8转轴连接的多层网覆盖伞顶的多孔倒伞型气液传递装置9 ;多层网覆盖伞顶的多孔倒伞型气液传递装置9的伞顶置于水仓5内；副仓2内还设置有臭氧发生装置10、臭氧尾气吸收和分解装置11、循环水泵12及活性炭过滤柱13 ;臭氧发生装置10、臭氧尾气吸收和分解装置11分别通过管道与主仓I的气仓4连通，且臭氧发生装置10的管道出口 14朝向多层网覆盖伞顶的多孔倒伞型气液传递装置9的倒伞内；循环水泵12的一端通过管道与活性炭过滤柱13底部连接，另一端通过管道与水仓5底部连通，活性碳过滤柱13的顶部通过管道与气仓4连通。主仓I内还包括离心引力水提升筒15，多层网覆盖伞顶的多孔倒伞型气液传递装置9的伞顶位于离心引力水提升筒15的顶部开口处上方；紫外灯6位于离心引力水提升筒15内部。本发明的无菌饮用水自制机工作原理及无菌饮用水的制备方法为:如图2所示，电器仓7内的驱动电机8带动多层网覆盖伞顶的多孔倒伞型气液传递装置9旋转，由臭氧发生装置10制造的气体臭氧通过旋转的多层网覆盖伞顶的多孔倒伞型气液传递装置9拖入水中产生微小气泡，形成水中溶解臭氧，其旋转时产生的离心力可促进水仓5内的水循环；离心引力水提升筒15内的水借助多层网覆盖伞顶的多孔倒伞型气液传递装置9旋转时产生的离心引力向上运动，并结合水的重力来进一步促进水循环；水仓5内部分溶解臭氧通过紫外照射形成羟基自由基，含有溶解臭氧和羟基自由基的具有高级氧化能力的处理水通过循环水泵12带动循环冲洗活性炭过滤柱13，得到的水即为无菌饮用水；没有被利用的臭氧尾气经过臭氧尾气吸收和分解装置11被全部消除。本发明的无菌饮用水自制机，其优选的具体结构如下:如图3、3a所示，多层网覆盖伞顶的多孔倒伞型气液传递装置包括伞柄轴91及与伞柄轴91连接的伞型固定板92，伞型固定板92上设置有多个通气孔93，还包括通过固定螺栓94安装在伞型固定板92外侧的多层塑料或金属孔网95。如图4、4a、4b所示，离心引力水提升筒包括导水筒主体151、与导水筒主体151顶部边缘连接的漏斗型的上缘导水板152、与导水筒主体151底部边缘连接的倒漏斗型的下缘导水板153 ;在导水筒主体151底部边缘还连接有底缘固定筒154，底缘固定筒154上设置有多个通水孔155，且底缘固定筒154通过固定卡与水仓底部卡接。臭氧尾气吸收和分解装置包括活性炭柱或其他臭氧吸附剂柱或加热管或紫外灯或紫外灯结合光触媒柱或任意两种或多种组合。如图l、2、5、5a所 示，电器仓7上设置有定时旋钮开关16及触动开关17，定时旋钮开关16与驱动电机及臭氧发生装置、紫外灯及循环水泵连接(图中未示出)；触动开关17上部安装有弹簧，用于与驱动电机连接。如图1、2、6所示水仓5内还设置有加热管18，机体上还设置有与加热管18连接的加热开关19。其中，加热开关19可根据水的体积和所需要的温度来控制加热的时间(加温-40°C ;加热_70°C ;煮沸_100°C )，另外，加热功能是在完成臭氧和活性炭净化功能后的附加功能。如图1、2、5、6所示，驱动电机8的顶部设置有散热风扇20，且在散热风扇20上方的电器仓7上开有散热风扇进风口 21，在电器仓7的侧面开有散热风扇出风口 22 ;电器仓7底部边缘安装有密封硅胶圈23 ;臭氧尾气吸收和分解装置11的进气管道口 24与水仓5之间设置有挡水板25 ;主仓I的进、出水口 3处设置有密封盖26 ;电器仓7上设置有电器仓提手27，无菌水自制机的侧面设置有水仓提手28 ;主仓I下部设置有底座29 ;紫外灯6的底部通过紫外灯固定座30固定在底座29内。上述无菌饮用水自制机的制造步骤包括:(I)制造多层网覆盖伞顶的多孔倒伞型气液传递装置采用塑料棒机床加工作为伞柄轴91，塑料板折弯焊接成伞形固定板92，并在伞形固定板92上按照规定的尺寸打孔作为通气孔93，利用固定螺栓94在伞形固定板92上安装多层塑料或金属孔网95，将伞柄轴91与伞形固定板92的伞形内缘焊接，完成多层网覆盖伞顶的多孔倒伞型气液传递装置制作，如图3所示。(2)制作离心引力水提升筒上缘导水板152固定在导水筒主体151顶部边缘，下缘导水板153固定在导水筒主体151底部边缘，在导水筒主体151底部边缘连接有底缘固定筒154，底缘固定筒154上设置有多个规则通水孔155，完成离心引力水提升筒的制作，如图4所示。(3)制造顶部电器仓采用塑料材料制作电器元件固定板，将驱动电机8、臭氧发生装置10、臭氧尾气吸收和分解装置11、臭氧尾气入口挡水板25固定于电器元件固定板上，在固定板上安装臭氧尾气入口(进气管道口 24)和臭氧进气口(管道出口 14)，将进气管道口 24与臭氧尾气吸收和分解装置11连接，将管道出口 14与臭氧发生装置10连接，将散热风扇20安装在驱动电机8的顶部，将多层网覆盖伞顶的多孔倒伞型气液传递装置9安装在驱动电机8的底部，米用塑料材料制作顶部电器仓外壳，在电器仓外壳上开设散热风扇进风口 21和散热风扇出风口 22,在电器仓外壳顶部安装电器仓提手27和定时旋钮开关16,在电器仓外壳底部边缘安装密封娃胶圈23和触动开关17,电器仓外壳与电器兀件固定板连接形成电器仓7,完成顶部电器仓的制作，如图5所示。(4)制作其他机体部分采用塑料材质制作主仓I外壳、底座29，将主仓I外壳安装在底座29内部，将紫外灯6通过紫外灯固定座30固定于底座29和主仓I外壳的底部，将循环水泵12 —端通过管道与水仓底部连通；另一端与活性炭过滤柱13底端相连，活性炭过滤柱13顶端通过管道与气仓相连通，进、出水口 3位于水仓的上部，进、出水口 3顶部有密封盖26，水仓提手28固定于主仓I的外壳侧面，完成其他机体部分的制作，如图6所不。以下通过实验例来 进一步说明本发明的有益效果:
实验例1目的:本发明的一种无菌饮用水自制机的高级氧化处理方法氧化能力实验。方法:使用本发明的一种无菌饮用水自制机，打开或关闭紫外灯，循环水泵开启和臭氧、紫外同时运行。溶解臭氧(O3)是强氧化剂，与碘化钾(KI)水溶液反应游离出碘单质。用淀粉溶液作为指示剂，碘单质与淀粉反应显现蓝色，用一定浓度硫代硫酸钠(Na2S2O3)标准溶液进行滴定，根据硫代硫酸钠标准溶液的消耗量便可计算出臭氧量。其反应式为:03+2KI+H20-02+I2+2K0H (I)I2+2Na2S203-2NaI+Na2S406 (2)表I实验基本参数记录表
权利要求
1.一种无菌饮用水自制机，其特征在于，包括由主仓和副仓组成的机体； 所述主仓上设置有进、出水口，主仓包括位于上部的气仓及位于下部的水仓，且所述水仓内设置有紫外灯； 所述副仓包括位于主仓顶部的电器仓，所述电器仓内设置有驱动电机；所述电器仓底部外侧设置有与驱动电机转轴连接的多层网覆盖伞顶的多孔倒伞型气液传递装置；所述多层网覆盖伞顶的多孔倒伞型气液传递装置的伞顶置于水仓内； 所述副仓内还设置有臭氧发生装置、臭氧尾气吸收和分解装置、循环水泵及活性炭过滤柱； 所述臭氧发生装置、臭氧尾气吸收和分解装置分别通过管道与主仓的气仓连通，且所述臭氧发生装置的管道出口朝向多层网覆盖伞顶的多孔倒伞型气液传递装置的倒伞内； 所述循环水泵的一端通过管道与活性炭过滤柱底部连接，另一端通过管道与水仓底部连通，所述活性碳过滤柱的顶部通过管道与气仓连通。
2.根据权利要求1所述的无菌饮用水自制机，其特征在于，所述主仓内还包括离心引力水提升筒，所述多层网覆盖伞顶的多孔倒伞型气液传递装置的伞顶位于离心引力水提升筒的顶部开口处上方；所述紫外灯位于离心引力水提升筒内部。
3.根据权利要求1或2所述的无菌饮用水自制机，其特征在于，所述多层网覆盖伞顶的多孔倒伞型气液传递装置包括伞柄轴及与伞柄轴连接的伞型固定板，所述伞型固定板上设置有多个通气孔，还包括通过固定螺栓安装在伞型固定板外侧的多层塑料或金属孔网。
4.根据权利要求2所述的无菌饮用水自制机，其特征在于，所述离心引力水提升筒包括导水筒主体、与导水筒主体顶部边缘连接的漏斗型的上缘导水板、与导水筒主体底部边缘连接的倒漏斗型的下缘导水板； 在所述导水筒主体底部边缘还连接有底缘固定筒，所述底缘固定筒上设置有多个通水孔，且所述底缘固定筒通过固定卡与水仓底部卡接。
5.根据权利要求1或2所述的无菌饮用水自制机，其特征在于，所述臭氧尾气吸收和分解装置包括活性炭柱或其他臭氧吸附剂柱或加热管或紫外灯或紫外灯结合光触媒柱或任意两种或多种组合。
6.根据权利要求1或2所述的无菌饮用水自制机，其特征在于，所述电器仓上设置有定时旋钮开关及触动开关，所述定时旋钮开关与驱动电机及臭氧发生装置、紫外灯及循环水泵连接；所述触动开关上部安装有弹簧，用于与驱动电机连接。
7.根据权利要求1或2所述的无菌饮用水自制机，其特征在于，所述水仓内还设置有只用来加热制备好的无菌饮用水的加热管，所述机体上还设置有与加热管连接的加热开关。
8.根据权利要求1或2所述的无菌饮用水自制机，其特征在于，所述驱动电机的顶部设置有散热风扇，且在散热风扇上方的电器仓上开有散热风扇进风口，在电器仓的侧面开有散热风扇出风口； 所述电器仓底部边缘安装有密封硅胶圈； 所述臭氧尾气吸收和分解装置的进气管道口与水仓之间设置有挡水板； 所述主仓的进、出水口处设置有密封盖； 所述机体上设置有提手； 所述主仓下部设置有底座；所述紫外灯的底部通过紫外灯固定座固定在底座内。
9.一种无菌饮用水的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)通过旋转的多层网覆盖伞顶的多孔倒伞型气液传递装置将气体臭氧拖入水中，形成水中稳定溶解臭氧，同时借助旋转产生的离心力促进水仓内的水循环； (2)水仓内部分溶解臭氧通过紫外灯照射形成羟基自由基； (3)含有溶解臭氧和羟基自由基的具有高级氧化能力的处理水循环冲洗活性炭过滤柱，得到的水即为无菌饮用水； (4)没有被利用的臭氧尾气经过臭氧尾气吸收和分解装置被全部消除。
10.根据权利要求9所述的无菌饮用水的制备方法，其特征在于，所述步骤(I)中多层网覆盖伞顶的多孔倒伞型气液传递装置旋转时产生的离心力还带动离心引力水提升筒内的水上升，同时再通过水的重力进一步促进水仓内的水循环； 所述步骤⑶中 得到的制备好的无菌饮用水还可以被加温和加热。
全文摘要
本发明公开了一种无菌饮用水自制机及无菌饮用水的制备方法，由臭氧发生装置制造的气体臭氧通过旋转的多层网覆盖伞顶的多孔倒伞型气液传递装置拖入水中形成水中溶解臭氧，借助多层网覆盖伞顶的多孔倒伞型气液传递装置旋转时的离心引力及水的重力促进水仓内水的循环，水仓内部分溶解臭氧通过紫外灯照射形成羟基自由基，含有溶解臭氧和羟基自由基的具有高级氧化能力的处理水通过循环水泵带动循环冲洗活性炭过滤柱，得到无菌饮用水；制备好的无菌饮用水还可以被加温加热；没有被利用的臭氧尾气经臭氧尾气吸收和分解装置被全部消除；本发明可以有效地去除水中的细菌、异味、残余氯和有害化学物质，又不去除水中矿物质，同时可以改善水质使口感更柔软。
文档编号C02F9/08GK103214126SQ20121001677
公开日2013年7月24日 申请日期2012年1月18日 优先权日2012年1月18日
发明者梁书博 申请人:宁波惠士康健康科技有限公司