一种直饮水消杀净化工艺的制作方法

文档序号:37373572发布日期:2024-03-22 10:26阅读:10来源:国知局

本发明属于水处理,具体涉及一种生活用水的净化技术,尤其涉及一种直饮水消杀净化工艺。


背景技术:

1、目前在直饮水深度处理技术领域,现有技术最普遍采用的为臭氧消杀工艺,工艺流程为:地下水→多介质过滤器→超滤→纳滤→臭氧+紫外线→用户。臭氧杀菌因为工艺成本低,效率高,普遍应用于天然水、天然矿泉水杀菌消毒。但是以天然水为原水的饮用水来讲,水中的溴离子是自然存在且不可控制的,利用臭氧(o3)消毒时,臭氧会快速同溴离子反应生成溴酸盐(bro3-)。溴酸盐的产生量与原水中溴离子含量有关,同时,也同臭氧投加量密切相关。臭氧投加量越高,溴酸盐产生量也越高。使用臭氧杀菌工艺随时存在着溴酸盐超标的风险,溴酸盐在国际上被认定为2b级的潜在致癌物。饮用水的消毒杀菌技术,从以前的添加漂白粉氧化杀菌方法,过渡到二氧化氯消杀方法,然后到目前普遍采用的臭氧加紫外光杀菌技术,实际上他们都有其致命的缺点:漂白粉消毒引入大量钙离子和氯离子,无法作为直饮水;二氧化氯消毒法,氯气不但味道难闻溶解到水中的次氯酸对人体是极其有害致癌;臭氧杀菌,溶解到水体中的臭氧即使微量超标,一旦进入人体也有很大的致癌风险。总之,直饮水的消毒杀菌行业,到目前为止,还没有出现对人体完全无害的技术。

2、其次,对于饮用水中的重金属离子、氨氮、cod、磷、砷等微量有毒有害物的处理方式,通常有:吸附剂吸附法、离子交换树脂吸附再生法,还有反渗透技术和电渗析技术。目前环保市场上能较彻底降解水中的有毒有害离子,同时又能做到装备可长期使用的较好技术,不外乎是采用反渗透技术或电渗析技术。然而,它们都各有其不同的缺点:吸附法会带来后续固体垃圾或者再生工艺的麻烦;反渗透技术和电渗析技术都会有浓水需要再次处理,同时换膜成本高。

3、为了克服上述缺点,开发一种新型的具有很强消杀能力又不残留大量氧化剂、同时还能具有去除重金属离子、氨氮、cod、磷、砷等微量有毒有害物的新技术非常必要。为此,本发明针对饮用水的深度处理设计了一种直饮水消杀净化工艺来解决上述问题。


技术实现思路

1、本发明针对饮用水深度处理现有技术的缺陷,尤其针对直饮水的消毒杀菌和水中有毒有害物的深度处理,设计了一种直饮水消杀净化工艺。本方法可做到彻底去除水中的细菌和病毒,同时深度降解水中的有毒有害物,生产效率高,符合环保发展新趋势。本发明是采用如下技术方案来实现的:

2、一种直饮水消杀净化工艺,其特征在于:本发明工艺包括如下工艺步骤:

3、地下水(或其它水源水)→1.多介质过滤器→2.微电解→3.多介质过滤器→4.超滤(→5.离子膜立体电极电解+吸附)→6.纳滤→7.紫外光消杀→用户

4、进一步的,上述工艺步骤“2.微电解”,采用催化电极、低电流密度状态下的电解方式,优先选用具有高比表面积的“颗粒催化材料填充式立体电极”(如:专利“zl 2012 10398371.0”发明的采用活性炭、负载有催化剂的活性炭、生物炭材料、以及合金催化材料等填充的篮(框)式电极)或者炭毡、碳布等。

5、该步骤的作用是通过电极的催化剂的作用,在低电流密度状态下电解(避免大量氢气氧气的生成),在电极上产生足够的可灭菌消毒的活性氢氧自由基和其它活性氧分子迅速杀死细菌和病毒,同时水体中残留的微活性氧很少,能快速自行歧化分解掉;另外,在较高电压下,电能迅速击穿病毒或者细菌的细胞膜,快速杀灭细菌和病毒。其次,通过高比表面积电极催化材料的吸附作用,将水中的重金属离子、氨氮、cod、磷、砷等微量有毒有害物浓缩后,大幅降低其氧化还原过电位,最终把金属离子、氨氮、cod、磷、砷等微量有毒有害物还原或氧化成固体沉淀物或者气态物质去除,从而达到净化水的目的。

6、进一步的,上述工艺步骤“5.离子膜立体电极电解+吸附”是一步可选的步骤,主要针对含有氟离子和高氯酸根离子等的水源,该工艺步骤的方法采用专利202310526886.2、202310526967.2、202310527019.0、202321717232x发明的“一种工作介质填充式离子膜立体电极…”及其处理氟离子和高氯酸根离子等有毒有害物的方法。

7、进一步的,在上述可选工艺步骤“5.离子膜立体电极电解”的后面还可以增加一道利用树脂或其它吸附剂的“吸附”工艺,进一步深度降解有毒有害物。

8、进一步的,本发明最后一步工艺步骤7保留了传统工艺“紫外光消杀”,主要保证经过上述工艺步骤“2.微电解”的消杀后,水流长时间经过后续步骤时可能滋生的病菌进行把关消杀。

9、本发明的有益效果

10、本发明的有益效果在于:本发明针对目前饮用水市场普遍采用的二氧化氯消毒法、臭氧消毒法的缺点,设计了一种全新的直饮水消杀净化工艺

11、1、本发明创新性地在传统直饮水消杀净化工艺基础上,去掉了二氧化氯消毒或臭氧消毒步骤,创新性地引入了“微电解”消杀步骤及的方法,同时把专利“zl 2012 10398371.0”的高比表面积催化材料填充式立体电极的电解技术,与传统工艺结合起来,做到了不但能彻底消杀饮用水中的病毒和细菌,不会带来致癌物超标,同时兼具深度降解水中的重金属离子、氨氮、cod、磷、砷等微量有毒有害物的重要作用,为后续的膜处理工序大大减轻了处理负担,节约了换膜成本。

12、2、传统的纳滤膜是无法处理水源中的氟离子的,本发明针对含氟离子水源,创新性地在传统直饮水消杀净化工艺的超滤工序后面,引入了用于处理氟离子及高氯酸根离子等有害物的“离子膜立体电极电解”步骤,这为解决现有技术无法深度处理氟离子起到了关键作用。

13、3、本发明克服了现有技术:二氧化氯消毒法、臭氧消毒法的致癌风险,是一项对人体完全无害的绿色技术。

14、4、本发明不但能做到对饮用水中的病毒和细菌进行消杀,同时还能处理水源中的微量重金属离子、氨氮、cod、磷、砷等微量有毒有害物,大幅降低膜处理负担,降低维护成本。

15、5、本发明还可以把具有団族大分子结构的的水分子分离为小分子的水,同时可按用户需求,通过改变催化剂,最终得到小分子的对人体有益的富氢水或者是富氧水。



技术特征:

1.一种直饮水消杀净化工艺,其特征在于:本发明工艺包括如下工艺步骤:

2.根据权利要求1所述的一种直饮水消杀净化工艺,其特征在于:所述的工艺步骤“2.微电解”,采用催化电极、低电流密度状态下、避免产生大量氢气氧气的电解方式。

3.根据权利要求1所述的一种直饮水消杀净化工艺,其特征在于:所述的工艺步骤“2.微电解”,采用具有高比表面积的“颗粒催化材料填充式立体电极”(采用活性炭、负载有催化剂的活性炭、生物炭材料、以及合金催化材料类填充的篮(框)式电极)或者炭毡、碳布,使该步骤不但能达到在电极上消杀病毒与细菌的功能,还具备降解重金属离子污染物的功能。

4.根据权利要求1所述的一种直饮水消杀净化工艺,其特征在于:所述的工艺步骤“5.离子膜立体电极电解+吸附”是一步可选的步骤,主要针对含有氟离子和高氯酸根离子的水源,该工艺步骤的方法采用“一种工作介质填充式离子膜立体电极”的电解方式来处理氟离子和高氯酸根离子有毒有害物。

5.根据权利要求4所述的一种直饮水消杀净化工艺,其特征在于:所述的工艺步骤“5.离子膜立体电极电解+吸附”的后面增加一道利用树脂或其它吸附剂的“吸附”工艺,进一步深度降解有毒有害物。


技术总结
本发明设计了一种直饮水消杀净化工艺,创新性地引入了电催化消杀工艺步骤,提出了在传统饮用水工艺步骤中,去除二氧化氯或臭氧消杀工艺步骤,采用具有吸附和催化功能的催化材料“填充式立体电极”的”微电解池设计思路,做到了不但能彻底消杀饮用水中的病毒和细菌,不会带来致癌物超标,同时兼具深度降解水中的重金属离子、氨氮、COD、磷、砷等微量有毒有害物的功能;另外针对含氟离子水源,创新性地引入用于处理氟离子及高氯酸根离子等有害物的“离子膜立体电极电解”专利技术步骤,这为解决现有技术无法深度处理氟离子起到了关键作用。

技术研发人员:王麒钧,王海人,王麒宁
受保护的技术使用者:王麒钧
技术研发日:
技术公布日:2024/3/21
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