一種基于光催化的飲用水消毒裝置及消毒工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及飲用水消毒技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于光催化的飲用水消毒裝置及消毒工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，水污染的加劇導(dǎo)致飲用水水源水呈微污染狀態(tài)，自來水廠安全供水日益受到威脅。根據(jù)2011年我國環(huán)境公報，2011年，全國地表水總體為輕度污染。湖泊(水庫)富營養(yǎng)化問題仍突出。長江、黃河、珠江、松花江、淮河、海河、遼河、浙閩片河流、西南諸河和內(nèi)陸諸河十大水系監(jiān)測的469個國控斷面中，I?III類、IV?V類和劣V類水質(zhì)斷面比例分別為61.0%、25.3%和13.7%。主要污染指標(biāo)為化學(xué)需氧量、五日生化需氧量和總磷。2011年，全國環(huán)保重點城市年取水總量為227.3億噸，服務(wù)人口 1.63億人，其中不達(dá)標(biāo)水量為21.3 億噸，占 9.4%ο
[0003]在規(guī)?；┧到y(tǒng)中，消毒是最基本的處理工藝，其目的就是保證用戶安全用水。氯化消毒是目前最廣泛、最經(jīng)濟(jì)、也最成熟的消毒工藝。但是水源水中天然有機(jī)物(Ν0Μ)、有機(jī)物、溴化物和碘化物等可與氯發(fā)生取代或加成反應(yīng)，生成各種齒代物，也叫消毒副產(chǎn)物(DBPs)0這些消毒副產(chǎn)物包括三鹵甲烷(THMs )、氯酚、鹵乙酸(HAAs )、二氯乙酸(DCA)、三氯乙酸(TCA)等，具有很強(qiáng)的致癌風(fēng)險，有的還會引起人們的肝中毒、神經(jīng)中毒和代謝紊亂等危害。而新興消毒副產(chǎn)物，包括鹵代胺、鹵代酸、醛類、鹵代酰胺、三溴吡咯、碘代酸、碘代烷烴和碘代呋喃酮等，在飲用水處理中日益受到關(guān)注。隨著多種消毒劑的單獨或聯(lián)合使用，越來越多的DBPs在飲用水中被檢測出來，過去30年的研究已經(jīng)認(rèn)定出了飲用水中的600多種 DBP0
[0004]減少飲用水消毒副產(chǎn)物的途徑主要有兩點，首先是降低水源水中天然有機(jī)物含量，也就是對DBPs前體物的控制；其次是在保證飲用水安全的前提下氯消毒工藝的改進(jìn)。由于天然有機(jī)物組成復(fù)雜性，傳統(tǒng)自來水廠的混凝、過濾加氯化消毒工藝，很難去除水中剩余Ν0Μ，其出水中DOM濃度往往達(dá)到5mg/L。為降低有機(jī)物含量，采取前端臭氧預(yù)氧化、末端粉末活性炭、生物活性炭吸附和膜過濾技術(shù)等綜合措施?；钚蕴繉τ袡C(jī)物的去除主要靠其巨大的比表面積和發(fā)達(dá)的空隙吸附，是完善常規(guī)水處理工藝，去除水中有機(jī)污染物最成熟有效的方法之一，但存在反沖洗耗能高，再生費用高等缺點，且受NOM分子量的影響，活性炭的吸附效率偏低。臭氧利用其強(qiáng)氧化性，會使水中大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為小分子有機(jī)物，改變其分子結(jié)構(gòu)形態(tài)，但由于天然有機(jī)物(NOM)的存在，會消耗大量臭氧，并且臭氧氧化處理溶解性有機(jī)物(DOC)的極限是lmg/L，再增加臭氧投加量會使處理費用大大增長，很不經(jīng)濟(jì)。并且臭氧只是將大分子有機(jī)物氧化成中間產(chǎn)物，中間產(chǎn)物分子量減少了，但是數(shù)量和種類都增加了，尤其是生成的中間產(chǎn)物如醛、酮和酸類化合物，包括甲醛和溴酸鹽均為可能致癌物，其危害性正處于研究階段。為此，開發(fā)具有廣譜、高效、持續(xù)消毒功能，且能降低生活消毒副產(chǎn)物給用戶帶來健康風(fēng)險的消毒裝置，來保護(hù)居民用水健康，具有重大意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為解決上述技術(shù)問題的不足，提供一種基于光催化的飲用水消毒裝置及消毒工藝，成本低廉，占用空間小，且具有廣譜、高效、持續(xù)殺菌消毒能力。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題的不足，所采用的技術(shù)方案是:一種基于光催化的飲用水消毒裝置，包括上下端均封閉的筒體、設(shè)置在筒體內(nèi)的光照組件以及填充在筒體內(nèi)的活性炭消毒劑，所述筒體內(nèi)部下端設(shè)置有支撐柵板，且支撐柵板與筒體底部之間形成進(jìn)水腔，支撐柵板上方的筒體內(nèi)填充有活性炭消毒劑，活性炭消毒劑上設(shè)置有壓實柵板，壓實柵板與筒體上端之間形成出水腔，所述光照組件包括多個燈管以及向多個燈管供電的配電裝置，燈管的一端穿過筒體的側(cè)壁置入活性炭消毒劑內(nèi)，燈管的另一端置于筒體外部并與配電裝置連接。
[0007]作為本發(fā)明一種基于光催化的飲用水消毒裝置的進(jìn)一步改進(jìn):所述活性炭消毒劑通過以下方法制備得到:
1)、取0.lmol/L硝酸水溶液和乙醇按5:1的體積比混合得到溶液A，再向溶液A中加入乙酰丙酮，乙酰丙酮和乙醇的體積比為1:5，攪拌至完全溶解得溶液B ;再向溶液B中加入鈦酸四丁酯，鈦酸四丁酯和乙醇的體積比為1:2，攪拌至完全溶解得溶液C ;
2)、取顆?；钚蕴考尤氲饺芤篊中，超聲分散均勻后得溶液D，向溶液D中加入沉淀劑尿素，溶解完全后得溶液E ；
所述顆粒活性炭的加入量與步驟I)中0.lmol/L硝酸水溶液的質(zhì)量比為1~2:10 ； 所述尿素的加入量與步驟I)中0.lmol/L硝酸水溶液的質(zhì)量比為2~5 ；
3)、將溶液E轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，經(jīng)水熱反應(yīng)得到水熱合成產(chǎn)物F；
4)、將水熱合成產(chǎn)物F經(jīng)過濾、洗滌、烘干、隔絕空氣加熱后得活性炭消毒劑。
[0008]作為本發(fā)明一種基于光催化的飲用水消毒裝置的進(jìn)一步改進(jìn):所述筒體的上端側(cè)壁設(shè)置有與出水腔連通的出水管，筒體的下端側(cè)壁設(shè)置有與進(jìn)水腔連通的進(jìn)水管。
[0009]作為本發(fā)明一種基于光催化的飲用水消毒裝置的進(jìn)一步改進(jìn):所述筒體的進(jìn)水腔內(nèi)設(shè)置有與進(jìn)水管連接的布水管，布水管上沿其長度方向均勻分布有出水孔。
[0010]作為本發(fā)明一種基于光催化的飲用水消毒裝置的進(jìn)一步改進(jìn):所述燈管穿過筒體側(cè)壁處通過防水翼環(huán)密封。
[0011]采用上述消毒裝置進(jìn)行飲用水消毒的工藝，具體為:將自來水廠砂濾池處理過的水栗入消毒裝置中，消毒裝置處理過的水進(jìn)入清水池，清水池設(shè)置有加氯機(jī)，經(jīng)加氯處理過的水經(jīng)栗提升進(jìn)入管網(wǎng)，進(jìn)而輸送至用戶家中。
[0012]有益效果
1、本發(fā)明的消毒罐及消毒工藝用于飲用水的消毒，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉且占用空間小，消毒罐內(nèi)填充有活性炭消毒劑(顆?；钚蕴控?fù)載氮修飾納米二氧化鈦)，具有高效分解Ν0Μ，高效、光譜殺菌能力；
2、本發(fā)明的消毒罐及消毒工藝，在消毒同時，利用氮修飾納米二氧化鈦表面的催化劑與水接觸時產(chǎn)生的羥基化作用，在光照情況下，打02催化劑產(chǎn)生電子-空穴對，羥基化電位高于半導(dǎo)體的價帶電位，空穴在擴(kuò)散過程中首先被表面羥基俘獲，從而產(chǎn)生大量的羥基自由基。這些輕基自由基氧化自來水中難降解有機(jī)物，成為CO2和水，從而減少出水中NOM濃度，減少了消毒副產(chǎn)物生成前體量，有利于減少消毒副產(chǎn)物的量，達(dá)到自來水用水安全性的目的；
3、本發(fā)明的消毒罐及消毒工藝，為減少運行中能量消耗和T12催化劑的老化速度，采用波長為260-3000nm波長偏紫外光和可見光作為光源；另外，紫外光和可見光光源不作為消毒劑使用，只作為催化劑使用，使得能耗進(jìn)一步降低。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明飲用水消毒裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明飲用水消毒工藝的流程示意圖；
圖中標(biāo)記:1、筒體，2、活性炭消毒劑，3、支撐柵板，4、壓實柵板，5、燈管，6、配電裝置，7、出水管，8、進(jìn)水管，9、布水管，10、防水翼環(huán)。
【具體實施方式】
[0014]如圖所示:一種基于光催化的飲用水消毒裝置，包括上下端均封閉的筒體1、設(shè)置在筒體I內(nèi)的光照組件以及填充在筒體I內(nèi)的活性炭消毒劑2，所述筒體I內(nèi)部下端設(shè)置有支撐柵板3，且支撐柵板3與筒體I底部之