一种建筑工地饮用水处理装置的制作方法

本发明涉及光电化学的净水技术领域，尤其涉及一种建筑工地饮用水处理装置。

背景技术：

近年来饮用水处理的趋势是使用膜分离来减少水中的污染物。膜的优点是能够产生一个恒定的和调整良好的质量的水。随着废液处理量的增加和电耗的减少，软化剂的能效越来越高，但向环境中添加盐的问题仍然存在。除了离子交换，化学沉淀法也经常被用于软化城市一级的水。这种软化，通常称为石灰软化，将石灰加入硬水中沉淀钙离子如碳酸钙和镁离子如氢氧化镁。然而，石灰软化的缺点包括产生大量的石灰泥流和需要使用的化学物质，如生石灰、混凝剂(铁或铝基)、纯碱和用于调节ph的酸。其他软化水的方法包括纳滤、电渗析、碳纳米管、电容去离子化、反渗透；尽管这些过程消耗大量的能量，且设备的操作和维护费用昂贵，主要是由于污垢引起的。因此，尤其是在偏远建筑工地无直接可饮用水源的情况下，有必要开发一种环境友好、成本效益高、能耗低的工艺，这将是水软化市场的理想补充。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决软化饮用水和饮用水的灭菌消毒问题，而提出的一种建筑工地饮用水处理装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种建筑工地饮用水处理装置，包括阳极室、阴极室和中间室，所述阳极室、阴极室和中间室通过非均相离子交换膜隔开；所述非均相离子交换膜包括设置在阳极室和中间室之间的阴离子交换膜，以及阴极室和中间室之间的阳离子交换膜；所述阳极室内插设有钛电极阳极，阴极室内有钛电极阴极，所述钛电极阳极和钛电极阴极与电源通过导线相连，在阳极室还插设有管状uv源，阳极表面设有溶胶-凝胶电极涂层，中间室下方装有入水口，阳极室下方装有出水口。

所述阳极室与中间室的体积比为3～3.5：1。

钛电极阳极和钛电极阴极均采用8*18目，金属丝直径0.01，开放面积67.24％的钛网点焊成圆柱体后热定型制成。

所述反应器主体为工程塑料制成。

所述溶胶-凝胶电极涂层的制备方法：

磁力搅拌5000ml0.1mol/l硝酸，缓慢加入417ml异丙醇钛，加入后立即形成浑浊的悬浮液，

将悬浮液连续搅拌3-4小时，使悬浮液胶化，形成微浑浊，带蓝色的溶胶，胶化后对溶胶进行透析，以获得高孔隙率的涂层，

透析过程使溶胶的ph值增加到所需值8，从而减少溶胶中胶体颗粒之间的静电斥力，使颗粒略有聚集，

光谱/por透析管的平宽为54毫米，分子量截断量为3500kd，在使用之前，管道在0.001medta和2％重量比的碳酸氢钠的水溶液中清洗，

溶胶形成后，通过浸渍涂层将其应用于钛电极上，涂覆后，电极在350℃的熔炉中加热3小时，以形成干凝胶涂层。

与现有技术相比，本发明提供了一种建筑工地饮用水处理装置，具备以下有益效果：

本发明结构简单，操作方便，环境友好、成本效益高、能耗低，该设备在进水浓度为7.8x104log、水力停留时间为1小时的条件下，使用大肠杆菌(atcc#15597tm)，pewt系统可清除3.9log细菌。这种去除率还可以通过优化反应器配置进行消毒进一步提高，该技术采用光电化学水处理装置软化硬水、去除微生物，可以确定在6小时的时间内，可以达到60％的硬水去除率。

附图说明

图1是光电化学饮用水处理装置结构示意图。

1、阴极室，2、中间室，3、阳极室，4、钛电极阳极，5、钛电极阴极，6、溶胶-凝胶电极涂层，7、uv源，8、出水口，9、入水口，10、电源，11、导线，12、阴离子交换膜，13、阳离子交换膜。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参照图1，一种建筑工地饮用水处理装置，包括阳极室、阴极室和中间室，所述阳极室、阴极室和中间室通过非均相离子交换膜隔开；所述非均相离子交换膜包括设置在阳极室3和中间室2之间的阴离子交换膜12，以及阴极室1和中间室3之间的阳离子交换膜13；所述阳极室内插设有钛电极阳极4，阴极室内有钛电极阴极5，所述钛电极阳极4和钛电极阴极5与电源10通过导线11相连，在阳极室3还插设有管状uv源7(紫外光)，阳极4表面设有溶胶-凝胶电极涂层6，中间室下方装有入水口9，阳极室下方装有出水口8，所述阳极室3与中间室2的体积分别设置为675毫升和200毫升，钛电极阳极4和钛电极阴极5均采用8*18目，金属丝直径0.01，开放面积67.24％的钛网点焊成圆柱体后热定型制成。

本发明中，在水软化过程中，钙、镁离子通过阳离子交换膜进入阴极室，氯离子和其他阴离子通过阴离子交换膜进入阳极室，在那里通过紫外光灭活任何致病菌，水中任何有机物的光化学氧化由tio2电极完成。光化学反应旨在氧化任何难降解有机物(如个人护理产品和/或药品)，并部分提供电子以去除硬度。为了加速这一过程，特别是当水中有机物浓度较低时，可以施加外部电位，电解水可以产生少量的氢气和氧气。

当开启紫外灯时，硬度去除增加到14％，并产生电流。当uv灯关闭时，没有硬度去除，也没有电流产生。这些结果表明，紫外光是pewt体系中软化水的重要成分。

在进水浓度为7.8x104log、水力停留时间为1小时的条件下，使用大肠杆菌，pewt系统可清除3.9log细菌。这种去除率可以通过优化反应器配置进行消毒来提高。

实验结果表明采用光电化学水处理装置软化硬水、去除微生物可以确定在6小时的时间内，可以达到60％的硬水去除率，用纯净水在1小时内可以获得3.9log的细菌去除率。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种建筑工地饮用水处理装置，包括阳极室(3)、阴极室(1)和中间室(2)，其特征在于：所述阳极室(3)、阴极室(1)和中间室(2)通过非均相离子交换膜隔开；

所述非均相离子交换膜包括设置在阳极室(3)和中间室(2)之间的阴离子交换膜(12)，以及阴极室(1)和中间室(3)之间的阳离子交换膜(13)；

所述阳极室内插设有钛电极阳极(4)，阴极室内有钛电极阴极(5)，

所述钛电极阳极(4)和钛电极阴极(5)与电源(10)通过导线(11)相连，

在阳极室(3)还插设有管状uv源(7)，

阳极(4)表面设有溶胶-凝胶电极涂层(6)，中间室下方装有入水口(9)，阳极室下方装有出水口(8)。

2.根据权利要求1所述的一种建筑工地饮用水处理装置，其特征在于，所述阳极室(3)与中间室(2)的体积比为3～3.5：1。

3.根据权利要求1所述的一种建筑工地饮用水处理装置，其特征在于：钛电极阳极(4)和钛电极阴极(5)均采用8*18目，金属丝直径0.01，开放面积67.24％的钛网点焊成圆柱体后热定型制成。

4.根据权利要求1所述的一种建筑工地饮用水处理装置，其特征在于：所述反应器主体为工程塑料制成。

5.根据权利要求1所述的一种建筑工地饮用水处理装置其特征在于，所述溶胶-凝胶电极涂层的制备方法：

磁力搅拌5000ml0.1mol/l硝酸，缓慢加入417ml异丙醇钛，加入后立即形成浑浊的悬浮液，

将悬浮液连续搅拌3-4小时，使悬浮液胶化，形成微浑浊，带蓝色的溶胶，胶化后对溶胶进行透析，以获得高孔隙率的涂层，

透析过程使溶胶的ph值增加到所需值8，从而减少溶胶中胶体颗粒之间的静电斥力，使颗粒略有聚集，

光谱/por透析管的平宽为54毫米，分子量截断量为3500kd，在使用之前，管道在0.001medta和2％重量比的碳酸氢钠的水溶液中清洗，

溶胶形成后，通过浸渍涂层将其应用于钛电极上，涂覆后，电极在350℃的熔炉中加热3小时，以形成干凝胶涂层。

技术总结
本发明公开了一种建筑工地饮用水处理装置，包括阳极室、阴极室和中间室，在阳极室还插设有管状UV源，阳极表面设有溶胶‑凝胶电极涂层，中间室下方装有入水口，阳极室下方装有出水口，所述阳极室与中间室的体积比为3～3.5：1。本发明结构简单，操作方便，环境友好、成本效益高、能耗低，该设备在进水浓度为7.8x104log、水力停留时间为1小时的条件下，使用大肠杆菌(ATCC#15597TM)，PEWT系统可清除3.9log细菌。这种去除率还可以通过优化反应器配置进行消毒进一步提高，该技术采用光电化学水处理装置软化硬水、去除微生物，可以确定在6小时的时间内，可以达到60％的硬水去除率。

技术研发人员：虞文明;王稷;汪亚伟;倪铭列
受保护的技术使用者：中国十七冶集团有限公司
技术研发日：2021.05.13
技术公布日：2021.07.23