一种强化氯胺消毒水处理装置制造方法
【专利摘要】一种强化氯胺消毒水处理装置，涉及水处理。设有氯胺溶液储备池、第一循环泵、第一阀门、流量计、第二阀门、第三阀门、第二循环泵、第四阀门、超声波处理器；所述第一循环泵的入口设于氯胺溶液储备池中，第一循环泵的出口依次经第一阀门和流量计接入反应池中，反应池的底部一侧设有冷却水进水口，反应池的底部设有循环水出口，循环水出口依次经第二阀门、第二循环泵和第四阀门接入反应池中，循环水出口依次经第二阀门和第三阀门排出反应池外，反应池的顶部一侧设有冷却水出水口；超声波处理器的超声换能器伸入反应池内的待测溶液中。可解决现有净水技术对无法有效去除水体中微量有机污染物TCS的问题。
【专利说明】一种强化氯胺消毒水处理装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及水处理，尤其是涉及市政给排水和环境工程的一种强化氯胺消毒 水处理装置。
【背景技术】
[0002] 在饮用水消毒中为了降低消毒副产物浓度，氯胺常常用来替代自由氯消毒[1]，但 是由于氯胺氧化性较弱，致使其对于有机物所需的氧化时间较长，去除能力较差 [2]，导致其 使用效果不令人满意。由于饮用水中个人护理用品等微量有机物的危害日益突出，因此，该 发明技术可广泛应用于饮用水的深度处理，同时也可应用于对水中有毒、难生物降解微量 有机污染物的去除。
[0003] 氯胺是一种绿色消毒剂，其消毒过程中较少消毒副产物的产生，常用来替代自由 氯消毒，然而其氧化性较弱，难以去除水中有机物。超声波技术是近几年新型的一种水处理 技术，在去除水中污染物尤其是难降解的污染物效果显著 [3~5]。
[0004] 三氯生（2, 4, 4' -三氯-2' -羟基二苯醚，Triclosan，TCS)是一种普遍存在的水 环境污染物[6]。研究者对地表水源中TCS的分布情况进行了大量调查，结果表明：大部分 的地表水有TCS残留（ μ g/L-ng/L)，TCS的检出浓度甚至高达5160ng/Lm，表明此类物质已 严重威胁着饮用水的水质安全。然而，研究表明现有水处理工艺对TCS的去除效果不佳，且 有其他次生产物生成 [8]，从而对饮用水水质安全构成极大威胁，因而，对它的去除控制是非 常有必要的。
[0005] 参考文献：
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[0008] [3] Adolfsson-Erici M，Pettersson M，Parkkonen J. Triclosan, a commonly used bactericide found in human milk and in the aquatic environment in Sweden[J] · Chemosphere2002, 46:1485 - 1489。
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【发明内容】
[0014] 本实用新型的目的在于针对现有的水处理工艺中氯胺消毒无法有效去除水体中 的TCS等问题，提供一种强化氯胺消毒水处理装置，本实用新型主要适用于市政给排水和 环境工程，采用超声波处理器与氯胺联用的方法，可对水体中的TCS进行有效去除。
[0015] 本实用新型设有氯胺溶液储备池、第一循环泵、第一阀门、流量计、第二阀门、第三 阀门、第二循环泵、第四阀门、超声波处理器；
[0016] 所述第一循环泵的入口设于氯胺溶液储备池中，第一循环泵的出口依次经第一阀 门和流量计接入反应池中，反应池的底部一侧设有冷却水进水口，反应池的底部设有循环 水出口，循环水出口依次经第二阀门、第二循环泵和第四阀门接入反应池中，循环水出口依 次经第二阀门和第三阀门排出反应池外，反应池的顶部一侧设有冷却水出水口；超声波处 理器的超声换能器伸入反应池内的待测溶液中。
[0017] 所述超声波处理器的频率可为20kHz，所述超声换能器伸入反应池内的待测溶液 液面2?5cm，可用冰浴保证溶液稳定温度。
[0018] 采用本实用新型用于水处理的方法如下：
[0019] 在装有待测溶液的氯胺溶液储备池中加入氯胺溶液，再将超声波处理器的超声换 能器深入氯胺溶液液面2?5cm，用冰浴维持氯胺溶液稳定的温度；开启超声波处理器，在 超声波的作用下氯胺溶液会发生超声空化效应同时会生成羟基自由基（0H ·)，从而除去水 中的TCS，完成水处理。
[0020] 本实用新型采用超声与氯胺联用工艺，除了超声波对目标物质具有一定的破坏作 用外，更重要的是氯胺在超声波的作用下能较快分解为次氯酸，次氯酸将目标物质氧化成 小分子，使其更易于被超声波去除，另外，超声波与氯胺联用工艺的对目标污染物的降解程 度较高，氧化产物通常为易被生物降解的小分子量含氧化合物，或二氧化碳和水。
[0021] 本实用新型可以解决现有净水技术对无法有效去除水体中微量有机污染物TCS 的问题，具有工艺简单、时间短，对目标物降解矿化度高，对环境要求较低等优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 图1为本实用新型实施例的结构组成示意图。
[0023] 图2为超声波对氯胺的影响。
[0024] 图3为超声波功率对TCS去除的影响。
[0025] 图4为氯胺浓度对TCS去除的影响。
[0026] 图5为初始浓度对TCS去除的影响。
[0027] 图6为pH值对TCS去除的影响。
[0028] 图7为自由基捕获剂对TCS去除的影响。
【具体实施方式】
[0029] 以下实施例将结合附图对本实用新型作进一步的说明。
[0030] 参见图1，本实用新型实施例设有氯胺溶液储备池1、第一循环泵2、第一阀门3、流 量计4、第二阀门5、第三阀门6、第二循环泵7、第四阀门8、超声波处理器B。
[0031] 所述第一循环泵2的入口设于氯胺溶液储备池1中，第一循环泵2的出口依次经 第一阀门3和流量计4接入反应池 A中，反应池 A的底部一侧设有冷却水进水口 9,反应池 A的底部设有循环水出口 A1，循环水出口 A1依次经第二阀门5、第二循环泵7和第四阀门8 接入反应池 A中，循环水出口 A1依次经第二阀门5和第三阀门6排出反应池 A外，反应池 A的顶部一侧设有冷却水出水口 10 ;所述超声波处理器B的超声换能器11伸入反应池 A内 的待测溶液中。
[0032] 所述超声波处理器的频率可为20kHz，所述超声换能器伸入反应池 A内的待测溶 液液面2?5cm，可用冰浴保证溶液稳定温度。
[0033] 采用本实用新型进行水处理的方法如下：
[0034] 在装有待测溶液的氯胺溶液储备池中加入氯胺溶液，再将超声波处理器的超声换 能器深入氯胺溶液液面2?5cm，用冰浴维持氯胺溶液稳定的温度；开启超声波处理器，在 超声波的作用下氯胺溶液会发生超声空化效应同时会生成羟基自由基（0H ·)，从而除去水 中的TCS，完成水处理。
[0035] 以下给出运行条件优化及影响因素：
[0036] 1超声波对溶液中氯胺溶度的影响
[0037] 试验中取两杯1L纯水，各投加氯胺溶液至2. 65mg/L，其中一杯氯胺溶液在600w超 声波条件下，另一杯静止放置，整个过程冰浴，最后在设定的时间点测定溶液中氯胺浓度。 考察超声波对溶液中氯胺浓度的影响，结果见图2。由图2可知，在30min、60min、90min时， 超声波条件下仅比静止氯胺剩余率低6. 8%、11. 3%、9. 8%。氯胺静止放置120min溶液中 氯胺剩余率为96. 6%，氯胺在超声波条件下120min溶液中氯胺剩余率为86. 8%。两者仅 差9. 8%，结果表明超声波对溶液中氯胺浓度影响较小，氯胺在超声波条件下大部分得以保 存下来，同时也表明氯胺在超声波条件下相对稳定。
[0038] 2超声波功率对TCS去除的影响
[0039] 试验中取1L初始浓度为200 μ g/L的TCS溶液，投加3mg/L的氯胺溶液，调节超声 波处理器功率，考察超声波功率对TCS去除的影响，结果见图3。
[0040] 由图3可知，提高超声波功率能增加联用工艺对TCS的去除率。当超声波功率 为240W时，反应120min后TCS的去除率只有55. 5%，而当超声波功率为360W、480W、 600W时，反应120min后TCS的去除率提高为65. 7%、80. 2%、83. 5%。试验表明，提高超 声波功率能增加 TCS的去除率。由于在超声波作用下，水溶液发生空化效应促使水分子 分解成轻基自由基（· 0H)和氢原子（· H) (Adewuyi Y. G. Sonochemistry: environmental science and engineering applications, Ind. Eng. Chem. Res. 2001, 40(22):4681 - 4715 ； Adewuyi Y. G. Sonochemistry in environmental remediation. 1. Combinative and hybrid sonophotochemical oxidation processes for the treatment of pollutants in water, Environ. Sci. Technol. 2005, 39 (10) : 3409 - 3420)，其反应可以表达为式（1)。
[0041] Η20 -Η· + ·0Η (1)
[0042] 当超声波功率增加，提高了超声波分解水分子的速度，从而增加了溶液中· OH浓 度提高了 TCS的去除率。TCS降解曲线呈现出一级反应的特征。
[0043] 不同功率下联合工艺降解TCS曲线一级动力学参数见表1。
[0044] 表 1
[0045]
【权利要求】
1. 一种强化氯胺消毒水处理装置，其特征在于设有氯胺溶液储备池、第一循环泵、第一 阀门、流量计、第二阀门、第三阀门、第二循环泵、第四阀门、超声波处理器； 所述第一循环泵的入口设于氯胺溶液储备池中，第一循环泵的出口依次经第一阀门和 流量计接入反应池中，反应池的底部一侧设有冷却水进水口，反应池的底部设有循环水出 口，循环水出口依次经第二阀门、第二循环泵和第四阀门接入反应池中，循环水出口依次经 第二阀门和第三阀门排出反应池外，反应池的顶部一侧设有冷却水出水口；超声波处理器 的超声换能器伸入反应池内的待测溶液中。
2. 如权利要求1所述一种强化氯胺消毒水处理装置，其特征在于所述超声波处理器的 频率为20kHz。
3. 如权利要求1所述一种强化氯胺消毒水处理装置，其特征在于所述超声换能器伸入 反应池内的待测溶液液面2?5cm，用冰浴保证溶液稳定温度。
【文档编号】C02F1/76GK203946937SQ201420164097
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年4月4日 优先权日:2014年4月4日
【发明者】李青松, 周生辉, 陈国元, 马晓雁, 金伟伟, 何文龙 申请人:厦门理工学院