[发明专利]纳米催化微电解水净化消毒装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水净化消毒装置及其方法，特别涉及一种采用纳米催化微电解技术和精密过滤集成的水净化消毒装置及其方法。

背景技术

淡水资源短缺和水污染已经成为21世纪的三大环境问题之一，因此，水净化、废水水净化后再利用(中水回用)、海水淡化、苦咸水淡化技术成为各国非常重视的高新技术，也是解决水资源危机的重要措施之一。无论是自来水生产，海水利用和海水淡化、苦咸水淡化利用还是废水处理中水回用都离不开对原水净化。时至今日，已开发和应用的水净化方法很多，但要么效率不高，要么能耗大，不经济，要么设备投入大。因此，从经济合算的标准衡量，仍然不尽如人意。

目前采用的传统的水净化技术的生产工艺如图3、图4所示。

传统的水净化工艺采用加入絮凝剂和杀菌剂对水中微生物、胶体物、固体颗粒进行沉淀后，再经过砂滤过滤、多介质过滤和膜过滤的净化工艺，其缺点是生产中要加入絮凝剂和消毒杀菌剂，不仅净化成本较高，而且加入的絮凝剂和杀菌剂还对环境造成不同程度的污染。此外，还有一次性设备投资大的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于针对现有水净化消毒技术存在的问题，提供一种采用纳米催化微电解技术和精密过滤集成对水进行净化消毒的方法及装置，克服现有技术投资大、净化运行成本高和对环境产生二次污染的缺陷。

本发明所述的纳米催化微电解水净化消毒装置及其方法，它由水泵(1)、纳米催化微电解罐(2)、中和罐(5)、砂滤罐(6)和精密过滤装置(7)和贮水罐(8)构成。取水泵(1)的出水口通过三通的一个出水口与纳米催化微电解罐(2)的进水口联接，纳米催化微电解罐(2)的出水口经单向阀(4)和水管与中和罐(5)的进水口联接，三通的另一个出水口经单向阀(3)与中和罐(5)中的另一个进水口联接，中和罐(5)的出水口与砂滤罐(6)进水口联接，砂滤罐(6)出水口与精密过滤装置(7)的进水 口联接，精密过滤装置(7)的出水口与贮水罐(8)的进水口联接。

原水经取水泵(1)和三通将其1/20～1/5输入纳米催化微电解罐(2)中进行催化微电解产生初生态的强氧化性物质后经单向阀(4)输入到中和罐(5)中，19/20～4/5的水直接经水管和单向阀(3)进入中和罐(5)中与微电解水混合，利用催化微电解产生的强氧化性物质杀灭原水中的浮游生物、微生物、病毒，杀灭或抑制藻类生长，并在电场的作用下使固体悬浮物、溶解在水中胶体物质、带电颗粒、藻类以及被杀灭细菌等形成更大颗粒、经砂滤罐(6)过滤后泵入精密过滤器(7)过滤除去。水中的重金属离子在微电解的阴极富集形成阴极泥沉淀，水中的农药残留、有色物质、油污等有机物被纳米催化微电解产生的强氧化性物质。水中的磷酸根向阴极极化层移动，与阴极表面的二价阳离子作用，形成磷酸盐沉淀去除。

阴极沉淀重金属离子、磷酸根离子和碳酸根离子的原理是：

1浓差极化

在通电的时候，阴极上有大量的电子，这时由于库伦力的作用，水中的阳离子如H₃O⁺，Na⁺，Ca²⁺，Mg²⁺，Pb²⁺，Cu²⁺……就会向阴极迁移，形成浓差极化。

2双电层形成

在阴极表面阳离子的浓度就会显著上升。在其外层就会有阴离子存在，而形成双电层。在双电层的外层又聚集了如HPO₄^2-、HCO₃^-、Cl^-……电荷相反的阴离子，这一层的离子称为“反离子”，如下所示：

3酸碱效应

由于双电层的形成，在双电层中，HPO₄^2-等浓度也相应大幅度提高，在阴极上，发生主要的化学反应：

主要的电极反应是： 

由于H₂的析出，在阴极附近，酸性降低，碱性上升。

4沉淀反应

由于酸碱效应，致使 的平衡向右移动。又由于双电层效应，在阴极附近的[Ca²⁺]、[P₄^3-]显著增大，这样一来，就发生沉淀反应：

3Ca²⁺+2PO₄^3-→Ca₃(PO₄)₂↓

同理，将发生如下沉淀反应：