專利名稱：水處理模塊及其水處理器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及對民用或工業(yè)用水的處理，更具體指一種水處理模塊及其水處理器。
背景技術：
二氧化鈦的光催化特性在1972年由日本藤嶼昭教授發(fā)現(xiàn)，至今已得到廣泛的研究和應用。光催化的基本原理是當半導體氧化物(如二氧化鈦)納米粒子受到大于禁帶寬度能量的光子照射后，電子從價帶躍遷到導帶，產(chǎn)生了電子-空穴對，電子具有還原性，空穴具有氧化性，空穴與氧化物半導體納米粒子表面的OH-反應生成氧化性很高的OH自由基，活潑的OH自由基可以把許多難降解的有機物氧化為CO2和H2O等無機物。
納米二氧化鈦可廣泛用于染料廢水、農(nóng)藥廢水、表面活性劑、含氮有機物、氯化物、氟里昂、工業(yè)酸洗廢水以及含油廢水等的光催化降解，把其降解為CO2、H2O和其它小分子無機物，從而實現(xiàn)凈化污水的功能。
同時，納米二氧化鈦具有很強的抗菌性，對綠膿桿菌、大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、真菌等有強殺菌力。
目前處理廢水的二氧化鈦光催化反應器可分為懸浮體系和固定體系，可用于工業(yè)廢水、生活廢水中有機物的處理。懸浮體系是直接將納米二氧化鈦與有機污染物廢液混合，通過攪拌或鼓空氣使其均勻分散。用懸浮體系光催化反應器處理廢水的缺點是只能一次性處理，二氧化鈦難以回收，不宜重復使用。而固定體系是將納米二氧化鈦負載于載體上，用于連續(xù)處理污染物，可重復使用。但傳統(tǒng)的固定體系光催化反應器接觸比表面積由于很小，因此處理水的效率很低。此外，上述兩種體系由于均工業(yè)化程度低，而難以在水處理中大規(guī)模推廣使用的缺點。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是針對傳統(tǒng)對水處理中使用的二氧化鈦催化反應器存在的上述缺點，提供一種接觸比表面積大、處理效率高、且易大規(guī)模推廣使用的水處理模塊及其水處理器。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案一種水處理模塊，該水處理模塊至少包括一個水處理填料床，水處理填料床為一中間具有空腔的框架結構，填料床內填設有金屬網(wǎng)狀骨架結構海綿填料體；一個紫外光源，紫外光源置于水處理填料床內的空腔內。
所述的水處理填料床的框架結構為一水平截面形狀呈矩形的柱狀體。
所述的水處理填料床的框架結構為一水平截面形狀呈圓形或橢圓形的柱狀體。
所述的水處理填料床的框架結構為一水平截面形狀呈不規(guī)則或規(guī)則的多邊形的柱狀體。
所述的紫外光源為中壓紫外線燈、高壓汞燈、黑光燈、紫外線殺菌燈的任何一種。
所述的紫外光源的波長為380nm-250nm之間。
一種水處理器，包括一容置水處理模塊的腔體，腔體具有進水口和出水口；至少一個水處理模塊，水處理模塊固定置于上述的腔體內。
所述的腔體內容置數(shù)個水處理模塊時，數(shù)個水處理模塊呈規(guī)則排列或不規(guī)則排列。
所述的腔體的進水口或出水口可通過水管相銜接，進水口與出水口可位于同一水平位置，或者進水口的水平位置高于出水口的水平位置。
所述的水處理模塊之間設置有密封板；所述的腔體上還設有保護罩。
在本發(fā)明的上述技術方案中，將水處理模塊設計為一個水處理填料床，水處理填料床為一中間具有空腔的框架結構，填料床內填設有金屬網(wǎng)狀骨架結構海綿填料體，并將紫外光源置于水處理填料床內的空腔內。而水處理器則包括了容置該水處理模塊的腔體，腔體具有進水口和出水口，水處理模塊固定置于上述的腔體內。因此可見，本發(fā)明的水處理模塊設計為模塊化，而水處理器則由數(shù)個水處理模塊組合排列而成，如同搭積木一樣，工業(yè)化程度得到了較大的提高，易大規(guī)模推廣使用；此外，它克服了懸浮體系光催化反應器處理廢水的二氧化鈦難以回收、不宜重復使用的缺點，同時也克服了固定體系光催化反應器接觸比表面積很小，處理水的效率很低的缺點。


圖1是本發(fā)明的水處理模塊結構剖視示意圖。
圖2是圖1的俯視示意圖。
圖3是本發(fā)明的水處理模塊另一實施例剖視示意圖。
圖4是圖3的俯視示意圖。
圖5是本發(fā)明的水處理模塊又一實施例剖視示意圖。
圖6是圖5的俯視示意圖。
圖7是本發(fā)明的水處理模塊再一實施例剖視示意圖。
圖8是圖3的俯視示意圖。
圖9是利用本發(fā)明水處理模塊設計的水處理器結構剖視示意圖。
圖10圖9的側視、半剖結構示意圖。
圖11是圖9的俯視示意圖。
圖12是利用本發(fā)明水處理模塊設計的水處理器另一實施例結構剖視示意圖。
圖13圖12的側視、半剖結構示意圖。
圖14是圖12的俯視示意圖。
圖15是利用本發(fā)明水處理模塊設計的水處理器又一實施例結構剖視示意圖。
圖16圖15的側視、半剖結構示意圖。
圖17是圖15的俯視示意圖。
圖18是利用本發(fā)明水處理模塊設計的水處理器再一實施例結構剖視示意圖。
圖19圖18的側視、半剖結構示意圖。
圖20是圖18的俯視示意圖。
具體實施例方式
為進一步說明本實用新型的上述目的、技術方案和效果，以下通過實施例結合上述各圖對本實用新型進行詳細的描述。
實施例1請參閱圖1、圖2所示，在該實施例中，水處理模塊10包括一個水處理填料床11，水處理填料床11為一中間具有空腔12的框架結構，填料床11內填設有金屬網(wǎng)狀骨架結構海綿填料體，水處理填料床11的框架結構為一水平截面形狀呈矩形的柱狀體；一個紫外光源13，紫外光源13插置于水處理填料床11內的空腔12內。
實施例2請參閱圖3、圖4所示，在該實施例中，水處理模塊10包括
一個水處理填料床11，水處理填料床11為一中間具有空腔12的框架結構，填料床11內填設有金屬網(wǎng)狀骨架結構海綿填料體，所述的水處理填料床11的框架結構為一水平截面形狀呈圓形或橢圓形(圖中未示意)的柱狀體；一個紫外光源13，紫外光源13插置于水處理填料床11內的空腔12內。
實施例3請參閱圖5、圖6所示，在該實施例中，水處理模塊10包括一個水處理填料床11，水處理填料床11為一中間具有空腔12的框架結構，填料床內11填設有金屬網(wǎng)狀骨架結構海綿填料體，所述的水處理填料床11的框架結構為一水平截面形狀呈長條形的柱狀體；其中有三個紫外光源13插置于水處理填料床11內的空腔12內，當然也可以根據(jù)需要插置若干個紫外光源。
實施例4請參閱圖7、圖8所示，該實施例所示意的水處理模塊10的結構與實施例3的結構結構和形狀基本相同，也有三個紫外光源13插置于水處理填料床11內的空腔12內，區(qū)別是每一紫外光源13之間有隔斷，當然紫外光源的數(shù)量也可以根據(jù)需要來設置。
當然，所述的水處理填料床11的框架結構的水平截面形狀也可呈不規(guī)則或規(guī)則的多邊形的柱狀體。
上述諸實施例的紫外光源采用為中壓紫外線燈、高壓汞燈、黑光燈、紫外線殺菌燈等的任何一種。
需要說明的是，水處理填料床11由兩部分組成，一部分是十二面體金屬網(wǎng)狀骨架結構海綿填料體，十二面體金屬網(wǎng)狀骨架結構海綿填料體就填設于填料床11內；另一部分就是支撐該填料體的框架結構，框架結構是一些剛性支撐件組成，其作用是對十二面體金屬網(wǎng)狀骨架結構海綿填料體進行固定和支撐。十二面體金屬網(wǎng)狀骨架結構海綿填料體的表面加載了銳鈦型(Anatase，簡稱A型)二氧化鈦納米材料，并形成穩(wěn)定牢固的結構，持久耐用，不易脫落，該銳鈦型二氧化鈦納米材料的厚度為1nm～200nm。該十二面體金屬網(wǎng)狀骨架結構海綿填料體的厚度范圍為1毫米～20毫米，氣孔數(shù)為3ppi～100ppi，其比表面積是一般平面填料的50倍～200倍，可達900m2/m3～18000m2/m3。海綿填料體商品名稱為銳鈦型納米二氧化鈦金屬海綿，它由Metalfoam Products Inc.公司生產(chǎn)，型號為MP-Ti-05，其相關技術已申請了專利。填料體的金屬重量面密度一般為350g/m2以上。紫外光源13的燈管外壁至填料體的距離范圍一般為1毫米～200毫米，紫外光源13能夠為納米二氧化鈦的光催化作用提供穩(wěn)定、持續(xù)的紫外光，該紫外光源的波長一般定義為380nm～250nm之間，紫外光源13可以選用高壓汞燈、黑光燈及紫外線殺菌燈等。紫外光源13一般由逆變電源DC6V-12V或AC120V、AC220V配套提供獲得高頻電源，通過根據(jù)光源的燈管長度、燈管功率和紫外線幅照強度的不同，其管電壓可由100V至1500V，或更高，頻率一般為20Khz以上。納米二氧化鈦的在紫外光照射下產(chǎn)生強烈的氧化能力，能夠迅速而有效地分解污水中的各種污染物，這種光催化作用的反應速度很快。
關于利用上述水處理模塊所設計的水處理器描述如下實施例5請繼續(xù)參閱圖9-圖11所示，在該實施例中，水處理器20包括一容置水處理模塊10的腔體21，腔體21具有進水口22和出水口23；九個水處理模塊10均固定置于上述的腔體21內，九個水處理模塊10呈規(guī)則排列，各水處理模塊10采用上述水處理模塊的實施例1所示的形狀。進水口22和出水口23位于同一水平位置。
實施例6請繼續(xù)參閱圖12-圖14所示，該實施例所示的水處理器20與實施例5所示的結構基本相同，但所采用的水處理模塊10為實施例3的形狀。
實施例7請參閱圖15-17所示，在該實施例中，水處理器20包括一容置水處理模塊10的腔體21，腔體21具有進水口22和出水口23；
三十六個水處理模塊10均固定置于上述的腔體21內，三十六個水處理模塊10呈規(guī)則排列，各水處理模塊10也是采用上述水處理模塊的實施例1所示的形狀，但進水口22和出水口23位于不同的水平位置，進水口22水平位置高于出水口23的位置。
在該實施例中，填料床的體積相對較大，待處理水體在填料床的停留時間更長，提高了水處理的能力，進水口和出水口錯開不在同一個水平面上，增加水流在填料床中流動的距離，也增加水流與填料床的接觸處理時間。
實施例8請參閱圖18-20所示，在該實施例中，水處理器20包括一容置水處理模塊10的腔體21，腔體21具有進水口22和出水口23；三十六個水處理模塊10均固定置于上述的腔體21內，三十六個水處理模塊10呈規(guī)則排列，各水處理模塊10也是采用上述水處理模塊的實施例1所示的形狀，進水口22和出水口23位于同一的水平位置，但進水口22和出水口23位于較高的水平位置。
在該實施例中，填料床的體積也相對較大，待處理水體在填料床的停留時間更長，提高了水處理的能力，進水口和出水口在同一個水平面上，但填料床中間的上部被隔開，水流從隔板的下部通過，這樣增加水流在填料床中流動的距離，也增加水流與填料床的接觸處理時間。
在上述水處理器的各實施例中，所述的腔體內的數(shù)個水處理模塊10是呈規(guī)則排列的，但也可采用不規(guī)則排列。
此外，所述的水處理模塊10之間還設置有密封板24，所述的腔體21上還設有保護罩25。
上述水處理器中的各個處理模塊10之間是獨立放置與固定的，在需要的時候，可以對它們單獨抽出進行維護或更換，整個水處理器可以置于水路的管線中，需要凈化處理的水從進水口流入，經(jīng)過個水處理模塊時，其中的污染物經(jīng)填料床加載的納米二氧化鈦的光催化作用得到迅速而有效地處理，之后從出水口流出到下游中?？梢栽谒幚砥髦蟹胖酶嗟乃幚砟K來增大在線水處理。也可把多個在線水處理器串連于水管路中，以提高水處理的效果。
本發(fā)明的水處理器的可以分散地置于管線中實現(xiàn)水的在線處理，這樣可以不必集中進行處理。在水路的布置中，可以每隔一定的距離，如100米，布置多個在線水處理器，在線水處理器中的水處理模塊的數(shù)目，以及各個水處理器之間的間隔距離，可以根據(jù)水體的流量、污染情況、凈化處理需要達到的效果等實際情況來進行確定。
由于水處理模塊中的泡沫填料比表面積很高，大大增加了其表面加載的納米二氧化鈦與水體接觸的面積，提高了水處理的效率，因此完全能夠實現(xiàn)水的在線處理。
此外，本發(fā)明的水處理模塊及其水處理器是模塊式、積木化制造和放置，拆裝方便并易于維護，更為經(jīng)濟和可比量生產(chǎn)，并可以進行系列化和標準化設計與制造。在各應用中，可以不需要特別的定制設計，而是選用合適的某一系列標準模塊組合得到。
當然，本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實質精神范圍內，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本發(fā)明權利要求書的范圍內。
權利要求
1.一種水處理模塊，其特征在于，該水處理模塊至少包括一個水處理填料床，水處理填料床為一中間具有空腔的框架結構，填料床內填設有金屬網(wǎng)狀骨架結構海綿填料體；一個紫外光源，紫外光源置于水處理填料床內的空腔內。
2.如權利要求1所述的水處理模塊，其特征在于所述的水處理填料床的框架結構為一水平截面形狀呈矩形的柱狀體。
3.如權利要求1所述的水處理模塊，其特征在于所述的水處理填料床的框架結構為一水平截面形狀呈圓形或橢圓形的柱狀體。
4.如權利要求1所述的水處理模塊，其特征在于所述的水處理填料床的框架結構為一水平截面形狀呈不規(guī)則或規(guī)則的多邊形的柱狀體。
5.如權利要求1-4任一項所述的水處理模塊，其特征在于所述的紫外光源為中壓紫外線燈、高壓汞燈、黑光燈、紫外線殺菌燈的任何一種。
6.如權利要求5所述的水處理模塊，其特征在于所述的紫外光源的波長為380nm-250nm之間。
7.一種水處理器，其特征在于，包括一容置水處理模塊的腔體，腔體具有進水口和出水口；至少一個水處理模塊，水處理模塊固定置于上述的腔體內。
8.如權利要求7所述的水處理器，其特征在于所述的腔體內容置數(shù)個水處理模塊時，數(shù)個水處理模塊呈規(guī)則排列或不規(guī)則排列。
9.如權利要求7或8所述的水處理器，其特征在于所述的腔體的進水口或出水口可通過水管相銜接，進水口與出水口可位于同一水平位置，或者進水口的水平位置高于出水口的水平位置。
10.如權利要求7或8所述的水處理器，其特征在于所述的水處理模塊之間設置有密封板；所述的腔體上還設有保護罩。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水處理模塊及其水處理器，將水處理模塊設計為一個水處理填料床，水處理填料床為一中間具有空腔的框架結構，并將紫外光源置于水處理填料床內的空腔內。而水處理器則包括了容置該水處理模塊的腔體，腔體具有進水口和出水口，水處理模塊固定置于上述的腔體內。本發(fā)明的水處理模塊設計為模塊化，而水處理器則由數(shù)個水處理模塊組合排列而成，如同搭積木一樣，工業(yè)化程度得到了較大的提高，易大規(guī)模推廣使用；它克服了懸浮體系光催化反應器處理廢水的二氧化鈦難以回收、不宜重復使用的缺點，并克服了固定體系光催化反應器接觸比表面積很小，處理水的效率很低的缺點。
文檔編號C02F3/10GK1847159SQ20051002487
公開日2006年10月18日 申請日期2005年4月5日 優(yōu)先權日2005年4月5日
發(fā)明者張德麟, 薛攀霆 申請人:張德麟, 薛攀霆