[实用新型]一种高级氧化应急深度处理水及消毒灭菌溶液制取设备

说明书

技术领域

本实用新型属于气体电离放电物理学、大气压等离子体物理和环境工程等应用技术领域，涉及一种高级氧化应急深度处理水及消毒灭菌溶液制取设备。

背景技术

近来我国工业快速发展和城市化的加速，从而产生大量的工业污水和生活污水，这些污水的绝大部分直接排入水体中，致使82％的水域和93％的城市饮用水源被严重污染，尤其是存在致癌、致突变、致畸的三致物质，正在严重破坏人和野生动物的激素水平，可见水源水质日趋恶化。这些被微污染水源的物理、化学和微生物指标已达不到《地表水环境质量标准》中《生活饮用水源水质标准》：其水源中的COD、BOD、TOC值升高，表明了水中有机物浓度增加；氨氮含量增加；臭味明显；致突变性Ames试验呈阳性。

然而，现有车载应急供水设备采用常规的氯、二氧化氯、臭氧、纳米二氧化钛光催化氧化、膜分离、生物活性炭、双氧水、紫外线辐射(UV)及超声波等方法，这些方法中可采用其中单一方法或几种方法协同作用。然而这些技术、方法均难以实现快速、机动和有效为灾区、战地提供达到《生活饮用水卫生标准》、《军队战时饮用水卫生标准》的生活饮用水及符合绿色化学12条原则的消毒灭菌剂。从当前科学技术发展趋势，及可提供的高技术来考虑，要彻底地解决灾区、战地数万人符合卫生标准的饮用水和快速、无选择性、零残留药剂的大面积表面消毒灭菌的难题只有采用高级氧化技术。

高级氧化技术(方法或流程，简称AOT或AOP)是指产生羟基自由基的过程，以及产生的羟基自由基诱发一系列的羟基自由基链反应，攻击水中各种污染物及微生物，直致降解成二氧化碳、水及无机盐，并从根本上解决环境污染问题，实现零环境污染、零污染物排放。高级氧化技术是在不断提供羟基自由基的产生效率和应用效率的基础上发展起来的。高级氧化技术使以产生羟基自由基为标志的，1987年Glaze对高级氧化技术定义为产生足够量的羟基自由基来净化水的方法。其目的是产生无选择的快速的羟基自由基来氧化分解污染物和微小生物。最常见产生羟基自由基的方法有：O₃/H₂O₂、O₃/UV、H₂O₂/UV、UV/H₂O₂/O₃、Fenton试剂、光催化氧化、电子辐射和水激励法等。

当然也有人认为，臭氧在水中将发生分解反应，其过程是自由基链反应，臭氧与引发剂反应过程生成羟基自由基，在这个链反应中的O₃引发剂是OH^-反应生成负氧离子自由基·O₂^-和过氧羟基自由基HO₂·。负氧离子自由基于臭氧和氢原子正离子的反应生成氢化臭氧自由基HO₃·，之后它又分解成氧气和羟基自由基。另一部分羟基自由基又与臭氧结合生成臭氧羟基自由基·O₃OH，它又分解成氧气和过氧羟基自由基，这就完成一个链反应循环。生成负氧离子自由基或过氧羟基自由基的过程将消耗1moL羟基自由基或臭氧，所消耗的羟基自由基又不产生负氧离子自由基或过氧羟基自由基，只是使水中臭氧稳定，相反却抑制了链增长反应。这就导致水处理过程中起着重要作用的羟基自由基浓度低，满足不了水处理工程化的需求，所以说臭氧在水中分解生成羟基自由基是微量的，因而成为不了高级氧化技术的主要原因。也有不少科学家对空化效应生成羟基自由基抱有希望。众所周知，当μm级直径的气泡在发生空化处发生的高压、高温的条件下，水蒸气将发生分裂和链反应。由于气泡在水中只能产生10^-9级的过氧化物，因而水中各种自由基产生量过低，更不可能成为水处理工程的应用高级氧化方法。可见上述产生羟基自由基方法存在的主要问题是：

1.产生羟基自由基浓度偏低，虽然羟基自由基的化学反应速率高达10⁹L/moL·s，由于工程处理量大，羟基自由基浓度低，这就存在处理工艺流程长，处理时间长达20～40min，甚至有的高达60～120min；

2.由于上述单个方法羟基自由基产量小、羟基自由基浓度低，不少学者拟以上述方法的协同效应解决高级氧化技术在水处理工程上应用的问题；这些协同作用方法不但没有解决问题，反而又带来能耗高、工艺流程长、设备复杂等一系列问题；