[发明专利]集能光催化净水器

说明书

技术领域一种净水新技术，用于饮用水、污水的净化及回用。传统水处理，无非沉淀过滤絮凝投药生物或化学氧化，最后除渣。现代化进程，水污染与日俱增。现行水处理技术已难于适应，危及可持续发展。面对全球性水荒与生态灾难，生态卫士惊呼‘最后一滴水是人类的眼泪’。我国在世界13个贫水国之列，地表水污染83％(中国统计年鉴)，一个五年计划的水环境损失2212亿元。污水处理大部分为一二级水平。处理效果差维修率高，现状是三分天下：1/3正常运行，1/3不能正常运行，1/3闲置，有效运行率不到50％。全国县以上4000多家自来水厂，98％一直延用传统工艺；上万个乡镇自来水处理更落后。人类80％疾病与水相关，我国从今年七月一日开始，施行饮用水新标准与国际接轨。污水处理(国发办2012-24号)，到2015年城市污水处理率要达到85％，县城达到70％，乡镇30％；再生利用率15％。新增处理量4569万m3/日，再生利用率2675万m3/日。资源环境，可持续发展，净化生命之水首当其冲。

背景技术自来水消毒一直沿用巨毒的氯，残留水中难于降解的高氯化物致癌，引起世界卫生组织担忧，扩展下去将酿成社会问题。氯消毒自来水并不彻底，灭活灰质炎病毒几乎无效，故为生水不宜直接饮用。而煮沸后，据大阪市供水局测定，致癌物增加3倍。较好的办法是，用高效快速杀菌没有任何有害残留物的臭氧代氯消毒自来水。1906年法国尼斯给水厂即用臭氧消毒，世界上已有3000多个臭氧水处理厂。问题是臭氧机用电的88-92％失之热耗，加之气液混合与控制系统，造价高昂。发达国家尚难普及，广大发展中国家则可望不可及。污水处理，引进消化国外技术，诸如AB法SBR法A/A/O法，结合我国条件改进提高，以简便的A/O法把排放标准提高到一级半。诸如曝气气浮、活性污泥、氧化沟、膜虑活性碳虑等工艺，作出了历史性贡献。然而面对污水排量及污染物与日俱增，水质复杂化，已难于应对。现实是生物氧化的好氧厌氧菌的培育、耐候性、运行管理分散复杂。膜滤碳虑离子交换的堵塞更换，投药与絮凝剂导致污泥增量等问题，酿成‘三分天下’困局。采用高级氧化03Uv，例如梅塞尔集团威德可公司典型的WEDECO臭氧处理工艺，以02为原料生产03，强射流气液混合，加入紫外线系统，辅以气水循环，成效卓著。唯造价与能耗令用户望而生畏。低价高效又节能的膜生物膜反应器(图1)应运而生，节能环保，尚待解决好氧菌的供氧问题。水深30cm初始溶氧浓度1mg/L增溶1mgO2/L需12天。加入喷淋搅拌射流曝气增氧，又与简便节能相悖。给定反应强度下，膜反应器的上中下部位形成好氧兼氧厌氧区，配以相应菌种难以调控。近几年兴起的纳米光触媒，普世关注寄予厚望，享誉最理想最有前途的绿色化新技术。例如纳米TIO2简称nt，系N型半导体，光照下价带电子激发到导带上，产生高活性电子驱动光催化Uv，于水中形成自由基OH，氧化值高达2.8V(氯1.36V臭氧2.07V)。以羟基进攻为主力军，最终把水中的有机质矿化为CO2与H2O，重金属氧化还原脱毒。细菌病毒微生物也属有机质，同样降解矿化。钛元素稳定无毒，耐候性极佳，环境友好到与人类的生理生化和谐，‘种植钛牙’足证。光催化Uv的反应动力来自太阳能。ntUv的光源为紫外线最佳，攻关方向是波谱向可见光扩展，摆脱人造紫外光源(紫外线只占阳光辐射到地面的4％，且受气候影响)，系节能的关键。直接投加nt处理，因其比重为水的4倍沉底，局限能效。克服传质浓差局限加大投加nt量到0.1％，成效卓著，但难于回收回用。nt市价200元/kg，投药式使用，单位污水处理成本高达200元/m3，现行污水处理费仅为0.5元/m3。把nt置于载体以获常效势在必行。问题是nt载体对nt作用表面的封闭难于突破。1g nt可有200m2的表面积，溶胶凝胶成膜后大多‘见不了世面’，有效负载率不及10％，急待‘改革开放’。光触媒尤其是ntUv‘横空出世’于环境绿色化，用于水处理只是广义净化的一个方面，突破nt的负载局限，普遍面临一道急待攻克的难关，物尽其用。

发明内容设计构思：收集自然能提高ntUv能效。技术方案是以网膜载体扩展nt的作用空间，表层黑体化，获得总体通透。通透性系水、空气的宏观与微观无堵畅通。