專利名稱：一種水處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及水處理設(shè)備，尤其涉及一種超聲滅藻電催化滅菌水處理裝置。

背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代人生活質(zhì)量的提高，人們越來越重視生活的品質(zhì)，對水體清潔度的重視程度也隨之加深，尤其近些年連續(xù)出現(xiàn)了前所未聞人和動物交叉?zhèn)魅镜腟RRS和禽流感等傳染性疾病，讓人們感受到與生活息息相關(guān)的水、空氣以及其他方面的衛(wèi)生環(huán)境的安全是必須加以足夠重視的。不僅如此，地表水(海洋、江河)中含有大量的腐殖質(zhì)、細菌、各類浮游動植物，由于人類向水體排入了大量的生活和生產(chǎn)廢水，水體組分發(fā)生了變化，破壞了生態(tài)平衡，某些生物會肆無忌憚的大量繁殖，這樣給當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境、漁業(yè)帶來毀滅性的災(zāi)難，為此，很多政府部門都花費人力、物力進行清理，同時采取某些水處理技術(shù)來對水體進行消毒。但是目前的消毒技術(shù)僅是非常有限的幾種，還需要新技術(shù)進行補充和發(fā)展。下面我們介紹一下常見的消毒方法 1)液氯消毒氯在常溫下是一種黃綠色氣體，具有刺激性氣味，氧化能力很強，其消毒主要是靠氯與水反應(yīng)生成了次氯酸，該物質(zhì)能夠穿透帶有負電荷的細菌，破壞細菌體內(nèi)的酶系統(tǒng)，從而導(dǎo)致細菌的死亡。該技術(shù)是目前全國使用最廣泛也是使用時間最久的技術(shù)。該方法具有低成本、易操作、效果好的優(yōu)點。但是近年來，研究學(xué)者發(fā)現(xiàn)在有機物的存在下，氯會與這些物質(zhì)反應(yīng)生成氯仿、溴仿等等消毒副產(chǎn)物，這些副產(chǎn)物被懷疑對人體具有一定的致癌性。因此，該技術(shù)受到了大家的質(zhì)疑，國家也嚴格的規(guī)定了嚴格的標準來控制加入的氯量以及剩余氯量，采用該技術(shù)的一些廠家紛紛更換了其他新型的消毒技術(shù)。
2)臭氧消毒臭氧是一種強氧化劑，是三個氧原子構(gòu)成，氧化能力僅次于氟。能與眾多的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，且消毒速度比液氯法快很多。臭氧不僅能殺滅生物，還對水中的鐵、鎂離子、色度和臭味有去除的作用。同時不會產(chǎn)生三鹵甲烷、鹵乙酸等消毒副產(chǎn)物，臭氧主要是通過直接氧化和產(chǎn)生羥基自由基的間接氧化來破壞微生物的結(jié)構(gòu)，從而達到消毒的目的的。但是臭氧會與水體中的溴化物發(fā)生反應(yīng)生成副產(chǎn)物溴酸鹽，以及臭氧具有難聞的氣味，沒有溶解到水中的臭氧揮發(fā)到空氣中會有害于工作人員的健康，且臭氧技術(shù)的初期設(shè)備投資較大，電耗也很大。目前該技術(shù)有取代液氯技術(shù)的趨勢，在歐洲已經(jīng)得到廣泛使用，在我國的部分水廠也有應(yīng)用。
3)二氧化氯消毒二氧化氯常溫下為帶淺綠的黃橙色、有辛辣味的有毒氣體，刺激性比氯更大。最初用于造紙業(yè)的除色和漂白。二氧化氯和臭氧一樣都能夠除鐵、錳、色度和臭味。在對有機物的氧化過程中，不會生成有機氯代物，可以控制生成的三鹵甲烷。二氧化氯是國際上公認的一種高效消毒劑，它可以殺滅一切微生物，包括細菌繁殖體、病毒，甚至芽胞，這是由于它對細胞壁有較強的吸附穿透能力，可有效的氧化細胞內(nèi)酶，還可以抑制體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成來破壞有機物。二氧化氯不穩(wěn)定，須在線制備，避免了運輸儲存等一系列問題，且成本較臭氧低。但是氣態(tài)的二氧化氯是劇毒的化合物，對人體危害極大，使用不夠安全，且消毒后與液氯一樣也會有二次污染物產(chǎn)生。這在較大程度上限制了該技術(shù)的廣泛應(yīng)用。
4)紫外消毒紫外線是一種波長為100～400nm的不可見光線，該范圍內(nèi)波長又分為A、B、C、D四個波段，UV-A320-400nm，UV-B275-320nm，UV-C200-275nm，UV-D100-200nm。其中只有200-280nm范圍是殺菌的波段。紫外線消毒技術(shù)是大致歸為物理作用，使用安全，不會產(chǎn)生明顯的化學(xué)作用，因此沒有消毒副產(chǎn)物產(chǎn)生，比較安全、可靠。紫外線殺菌是由于生物體能夠吸收能量，引起DNA的破壞，破壞了核酸的正常功能，從而引起生物體的死亡。紫外線消毒不受溫度和PH的影響，消毒效果很好。殺菌時間與其他常規(guī)技術(shù)相比是最短的。歐美很多國家政府部門都推薦紫外消毒技術(shù)作為飲用水以及污水處理上的主導(dǎo)技術(shù)。但是紫外線的劑量與水體的色度、濁度和懸浮物濃度有很大的關(guān)聯(lián)，水質(zhì)越渾、水的顏色越深，紫外線的照射越少，從而影響消毒效果。同時，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)被紫外殺滅的細菌還存在復(fù)活的現(xiàn)象，殺菌不夠徹底。上述技術(shù)中臭氧、二氧化氯和紫外都是近些年才得到發(fā)展應(yīng)用的新型技術(shù)，由于存在各自的缺點，很多使用單位采用兩種技術(shù)聯(lián)合的方式，以保證滅菌效果。但是這樣無疑增加了初期投資和運行成本，而且有些技術(shù)上的固有缺陷是無法彌補的。超聲滅藻電催化滅菌水處理技術(shù)是一種相對新型的消毒技術(shù)，不僅可以殺菌，還可以殺滅水中稍大個體比如浮游動植物。該技術(shù)是電催化和超聲技術(shù)的集成體，電催化初期投資和運行能耗都小于臭氧、紫外消毒技術(shù)，超聲滅菌只是輔助性技術(shù)，因此超聲滅藻電催化滅菌水處理技術(shù)不會增加相應(yīng)的費用，而且該技術(shù)主要是通過其中在線產(chǎn)生的羥基自由基來殺滅生物的，該自由基具有極強的氧化性，可瞬間氧化細胞壁進而對生物造成傷害和死亡。同時在電極表面上可發(fā)生生物和其他污染物質(zhì)的直接氧化。
原理闡述某些電極材料在電場中有“空穴”效應(yīng)，也就是說在達到一定強度的電場時，價帶電子會越過禁帶進入導(dǎo)帶，同時在價帶上形成電激空穴，該空穴有很強的俘獲電子的能力，可以奪取材料表面溶劑和有機物的電子而發(fā)生氧化還原反應(yīng)。在水溶液中，就表現(xiàn)為水分子失去一個電子形成強氧化性自由基羥基。羥基自由基有效活性時間短，在與化學(xué)物質(zhì)發(fā)生鏈式反應(yīng)后如有剩余，羥基分解可為氧氣和水，完全無毒害，對周圍環(huán)境不產(chǎn)生任何不利作用。與微生物作用時間小于10s，反應(yīng)后有機物徹底分解為水和二氧化碳，同樣是安全健康的。羥基自由基，是人類目前知道的最具有活性的物質(zhì)。羥基對微生物具有很強的殺滅作用，其具體作用有(1)脂質(zhì)過氧化(2)氨基酸氧化分解(3)蛋白質(zhì)構(gòu)象改變(4)脫氧核糖核酸(DNA)氧化損傷(5)細胞色素脫色。水中的浮游動植物、細菌、弧菌和孢子等的主要成分為糖類、脂類、蛋白質(zhì)、核酸以及對生物體內(nèi)的生化反應(yīng)起催化和調(diào)節(jié)作用的物質(zhì)——酶等。羥基對微生物細胞的強氧化作用可以以極快的速度殺滅生物。羥基自由基參與的化學(xué)反應(yīng)是屬于游離基反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)速度極快。對C-H、C-C鍵的有機物質(zhì)的反應(yīng)速率常數(shù)大多在109L/(mol·s)以上，達到或者超過擴散速率極限值[1010L/(mol·s)]，比臭氧的反應(yīng)速率常數(shù)又高出7個數(shù)量級?；瘜W(xué)反應(yīng)時間小于1s，生化反應(yīng)時間1～10s。
超聲滅菌技術(shù)超聲波在液體中傳播時，會產(chǎn)生一種特殊的現(xiàn)象-空化。超聲波的頻率達到某一值后，會出現(xiàn)大量的微小氣泡，這些氣泡的產(chǎn)生、生長、爆破部是非常迅速的，在氣泡爆破的瞬間，可以產(chǎn)生5000度以上的高溫以及上千個大氣壓的高壓，在這種特殊的環(huán)境下，會發(fā)生一系列物理、化學(xué)和生物效應(yīng)。細菌在這種情況下會受到強烈的撕裂和破壞作用，不僅會發(fā)生死亡，還會發(fā)生溶解現(xiàn)象，細胞形態(tài)會受到破壞。該技術(shù)無二次污染，安全，可靠。但是超聲波初期投資大，能耗大，占地大，因此限制了其自身的發(fā)展。但是如果將其作為一個技術(shù)的有效補充，它就可以發(fā)揮強有力的作用。
超聲滅藻電催化滅菌水處理裝置采用了獨特的結(jié)構(gòu)設(shè)計，將兩種技術(shù)巧妙的融合在了一起，使兩種技術(shù)都得到更大程度的發(fā)揮，滅菌除藻效果進一步得到提高，系統(tǒng)的安全、可靠性也得到了保障，降低設(shè)備的維護運行成本，而且該設(shè)備不會產(chǎn)生任何的消毒副產(chǎn)物，對于環(huán)境是完全友好型的。

實用新型內(nèi)容有鑒于此，本實用新型在于提供一種水處理裝置，以解決上述水處理技術(shù)中，無法同時適用于淡水和海水體系、不能有效殺滅細菌和藍藻的問題。
為解決上述問題，本實用新型采取如下方案一種水處理裝置，其特征在于包括有殼體、檢測器、電極固定支架、電極組、控制器以及電源，其中，殼體為內(nèi)部中空結(jié)構(gòu)且設(shè)置有進水口和出水口；在靠近進水口的殼體內(nèi)部設(shè)置有可檢測進入殼體溶液的電導(dǎo)值或鹽度值的檢測器，殼體內(nèi)部還安設(shè)有電極固定支架，電極固定支架上安裝有至少一組以上的電極組；檢測器與控制器做電氣連接，將檢測信號傳送給控制器，控制器控制電極的極性及電路連接，電源給檢測器、控制器、電極供電。
較佳地，本實用新型還可以包括以下技術(shù)特征 所述殼體內(nèi)靠近出水口和進水口的兩端部分別安裝有超聲發(fā)生器殼體、反射體，超聲發(fā)生器殼體和反射體將電極組夾在中間；超聲發(fā)生器殼體安裝有至少一個超聲換能器。
所述電極組的電極形狀為板狀或者不規(guī)則形狀。
所述超聲波反射體的形狀為三棱柱形或者圓弧形，棱柱的棱邊或圓弧朝向超聲發(fā)生器的方向凸出。
靠近所述出水口的殼體內(nèi)部還安裝有用于檢測催化后溶液中氯含量的電位計、余氯電極、余氯變送器、流量變送器中的一種或一種以上，并與控制器做電氣連接。
所述處理裝置的電源與處理單元一體，采用處理單元作為電源冷卻系統(tǒng)的一部分。其電源無獨立的風(fēng)扇、水冷卻系統(tǒng)，直接利用處理裝置中的流體作為其散熱流體，處理單元的殼體作為作為電源的熱傳導(dǎo)體。電源直接安裝在處理單元的箱體上，使電源與處理裝置有機的結(jié)合在一起，減少了安裝空間，提高了散熱效率，增強了電源的效率，提高了電源的壽命，同時，電源的熱效用，有效地提高了系統(tǒng)的滅菌效果。這是本使用新型的一大創(chuàng)新點。
本實用新型中的裝置，可同時應(yīng)用到海水或淡水中滅菌除藻，具有良好的殺菌除藻效果，并可實現(xiàn)自動除垢，且應(yīng)用范圍廣；并加入超聲發(fā)生器，不但有效滅藻還可以起到清洗催化電極的作用和強化了催化作用；設(shè)備簡單，且應(yīng)用范圍廣泛。

圖1是本實用新型實施例一結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本實用新型實施例二結(jié)構(gòu)示意圖；； 圖3是本實用新型實施例三結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是圖1中A向的示意圖； 圖5是本實用新型實施例中板狀電極組排列示意圖； 圖6是超聲換能器發(fā)射的超聲波傳輸方向示意圖； 圖7是超聲反射體所反射的超聲波傳輸方向示意圖； 圖8是本實用新型的控制原理圖； 圖9是本實用新型的控制流程圖； 圖10是超聲反射體三菱柱排列結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖標記列示如下 1-進水口，2-檢測器，3-電極固定支架，4-電極組，5-殼體，6-出水口，7-傳感器，8-反射體，9-密封墊，10-陽極，11-陰極，12-輔助電極，13-超聲換能器，14-超聲發(fā)生器殼體，15-電源。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進一步詳細說明，參見圖1至9 按本實用新型實施的一種水處理裝置，包括有殼體5、檢測器2、電極固定支架3、電極組4、控制器以及電源15，其中，殼體5為內(nèi)部中空結(jié)構(gòu)且設(shè)置有進水口1和出水口6。實施一、實施二、實施三的結(jié)構(gòu)大致相同，不同之處僅在于進水口1和出水口6在殼體5的不同位置，如圖1，實施一是側(cè)面進水側(cè)面出水，圖2所示實施二為底部進水頂部出水的方式，如圖3，實施三為底部進水側(cè)面出水。
檢測器2設(shè)置在靠近進水口1的殼體5內(nèi)部，起檢測進入殼體5溶液的電導(dǎo)值或鹽度值的作用，檢測器2為電導(dǎo)率或鹽度感應(yīng)式電導(dǎo)或鹽度傳感器或變送器。殼體5內(nèi)部還安設(shè)有電極固定支架3，電極固定支架3上安裝有至少一組以上的電極組4，電極組4由陽極10、陰極11、輔助電極12或陽極10、陰極11組成，極形狀可以為板狀或者不規(guī)則形狀。陽極10至少是以金屬鐵、銅、鋅、鉛、錫、鋁、鈦中的一種或其合金為基體，在其表面涂覆含有金屬Au、Ag、Pb、Si、Sn、Pt、Ir、Sb、In、Ge、Ru、Rh、Pd、Ta、Zr、Ti或Os及稀土材料及其氧化物中至少一種的電極構(gòu)件。所述輔助電極12和陰極11至少是以金屬鐵、銅、鋅、鉛、錫、鋁、鈦中的一種或其合金為基體，在其表面涂覆至少一種Au、Ag、Ta或Ti的氧化物的電極構(gòu)件。
裝置還包括控制器和電源15，控制器與檢測器2與做電氣連接，控制器接收檢測器2的檢測信號，并控制電極的極性及電路連接。電源15給檢測器2、控制器、電極供電，電源15直接安裝在殼體5外，與處理單元有機的結(jié)合在一起。電極組4內(nèi)的電極與電源15連接，電源15輸出端i、iii、vii、iv為輸出端；電極、陰極11、輔助電極12通過接線端子分別與電源15的輸出端i、ii、iii、iii、v連接。
為了利用超聲有效滅藻，且起到清洗催化電極的作用和強化了催化作用，殼體5內(nèi)靠近出水口6和進水口1的兩端分別安裝有超聲發(fā)生器殼體14、反射體8，超聲發(fā)生器殼體14和反射體8將電極組4夾在中間，超聲發(fā)生器殼體14安裝有至少一個超聲換能器13，超聲發(fā)生器殼體14與箱體之間連接有密封墊9。超聲波反射體8的形狀為三棱柱形或者圓弧形，棱柱的棱邊或圓弧朝向超聲發(fā)生器的方向凸出。超聲反射體8的材料至少包括塑料、金屬鈦、鈦合金、不銹鋼、碳鋼或銅合金的一種材料構(gòu)件。
在靠近出水口6的殼體5內(nèi)部還安裝有傳感器7，用于檢測催化后溶液中氯含量，傳感器7為電位計、余氯電極、余氯變送器、流量變送器中的一種或一種以上，并與控制器做電氣連接。
在海水、淡水和倒極電催化運行時，控制器根據(jù)相應(yīng)工作模式接通電源15的相應(yīng)的輸出端子使裝置在相應(yīng)的模式下穩(wěn)定、可靠地運行。
對使用本實用新型中裝置進行淡水、海水中滅菌除藻實驗分析結(jié)果如下 試驗與使用條件100M3水箱，試驗水體為自然水，水質(zhì)指標參見表1； 實驗用自然水水質(zhì) 表1 結(jié)果計算 結(jié)果的測定方法，參照GB15979，采用經(jīng)過超聲滅藻電催化滅菌水處理裝置處理前后的水樣各1.00ml，用經(jīng)過滅菌的瓊脂培養(yǎng)基，置于35±2℃培養(yǎng)48小時，計數(shù)細菌菌落數(shù)目，以式計算殺菌效率η，測試取3組平行樣，求取平均值。
η＝{(M-N)/M}×100％ 其中N為催化處理后的水樣的菌落數(shù)， M為催化處理前的水樣的菌落數(shù)。
滅藻結(jié)果的測定方法，采用多種方法進行對比評估，將處理后的水體，與未經(jīng)處理的水體，自然放置5天，然后測試兩種水體中的藻類的數(shù)量評價對藻類的殺滅效果。
試驗結(jié)果 采用處理能力為200M3/hr的箱式超聲滅藻電催化滅菌水處理裝置，用100M3的水進行滅菌試驗，水體水泵按照200M3/hr的流量輸送進入裝置處理，按3種電流密度各運行，陽極10作為催化陽極10，以電極作為陰極11，分別參照GB15979測試原水和處理后的水體中細菌總數(shù)，根據(jù)上式計算殺菌效率η，結(jié)果列于表2，根據(jù)多種方法對藻類的去除進行分析，結(jié)果列于表3，表明經(jīng)超聲強化超聲滅藻電催化滅菌水處理裝置處理水體，工作電壓不大于100V，具有良好是殺菌效果。

表2不同電流密度條件下殺菌效果
表3不同電流密度條件下滅藻效果 通過上述的試驗可明顯得出本實用新型裝置的殺菌除藻效果，且可同時應(yīng)用到海水或淡水中滅菌除藻，并可實現(xiàn)自動除垢，且應(yīng)用范圍廣；并加入超聲發(fā)生器，通過超聲波有效破壞各種細菌和藻類細胞；設(shè)備簡單，且應(yīng)用范圍廣泛。
以上所揭露的僅為本實用新型的較佳實施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本實用新型之權(quán)利范圍，因此依本實用新型申請專利范圍所作的等效變化，仍屬本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種水處理裝置，其特征在于包括有殼體、檢測器、電極固定支架、電極組、控制器以及電源，其中，殼體為內(nèi)部中空結(jié)構(gòu)且設(shè)置有進水口和出水口；在靠近進水口的殼體內(nèi)部設(shè)置有可檢測進入殼體溶液的電導(dǎo)值或鹽度值的檢測器，殼體內(nèi)部還安設(shè)有電極固定支架，電極固定支架上安裝有至少一組的電極組；檢測器與控制器做電氣連接，將檢測信號傳送給控制器，控制器控制電極的極性及電路連接，電源與檢測器、控制器、電極連接供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水處理裝置，其特征在于所述殼體內(nèi)靠近出水口和進水口的兩端部分別安裝有超聲發(fā)生器殼體、反射體，超聲發(fā)生器殼體和反射體將電極組夾在中間；超聲發(fā)生器殼體安裝有至少一個超聲換能器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水處理裝置，其特征在于所述電極組的電極形狀為板狀或者不規(guī)則形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種水處理裝置，其特征在于所述超聲波反射體的形狀為三棱柱形或者圓弧形，棱柱的棱邊或圓弧朝向超聲發(fā)生器的方向凸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水處理裝置，其特征在于靠近所述出水口的殼體內(nèi)部還安裝有用于檢測催化后溶液中氯含量的電位計、余氯電極、余氯變送器、流量變送器中的一種以上，并與控制器做電氣連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述檢測器為電導(dǎo)率或鹽度感應(yīng)式電導(dǎo)或鹽度傳感器或變送器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的陽極至少是以金屬鐵、銅、鋅、鉛、錫、鋁、鈦中的一種或其合金為基體，在其表面涂覆含有金屬Au、Ag、Pb、Si、Sn、Pt、Ir、Sb、In、Ge、Ru、Rh、Pd、Ta、Zr、Ti或Os及稀土材料及其氧化物中至少一種的電極構(gòu)件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述輔助電極和陰極至少是以金屬鐵、銅、鋅、鉛、錫、鋁、鈦中的一種或其合金為基體，在其表面涂覆至少一種Au、Ag、Ta或Ti的氧化物的電極構(gòu)件。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括
所述處理裝置的電源與處理單元一體，采用處理單元作為電源冷卻系統(tǒng)的一部分，其電源無獨立的冷卻系統(tǒng)。
專利摘要本實用新型涉及一種水處理裝置，包括有殼體、檢測器、電極固定支架、電極組、控制器以及電源，其中，殼體為內(nèi)部中空結(jié)構(gòu)且設(shè)置有進水口和出水口；在靠近進水口的殼體內(nèi)部設(shè)置有可檢測進入殼體溶液的電導(dǎo)值或鹽度值的檢測器，殼體內(nèi)部還安設(shè)有電極固定支架，電極固定支架上安裝有至少一組以上的電極組；檢測器與控制器做電氣連接，將檢測信號傳送給控制器，控制器控制電極的極性及電路連接，電源給檢測器、控制器、電極供電。本實用新型中的裝置，可同時應(yīng)用到海水或淡水中滅菌除藻，具有良好的殺菌除藻效果，并可實現(xiàn)自動除垢，且應(yīng)用范圍廣；并加入超聲發(fā)生器，有效滅藻可以起到清洗催化電極的作用和強化催化作用；設(shè)備簡單，且應(yīng)用范圍廣泛。
文檔編號G01N27/06GK201485310SQ20092014936
公開日2010年5月26日 申請日期2009年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月21日
發(fā)明者曹學(xué)磊, 劉炳言, 陳野 申請人:青島海德威船舶科技有限公司, 哈爾濱工程大學(xué)