一种用于净化饮用水的生物电化学系统以及净化方法技术方案

技术编号:17765805 阅读:28 留言:0更新日期:2018-04-21 20:06
本发明专利技术涉及一种用于净化饮用水的生物电化学系统以及净化方法,所述系统包括阳极(1)、阴极(2)、隔膜(3)、直流电源(4)、水流开关(5)、自动控制器(6)、反冲阀(7)、超滤膜柱(8)、净水器壳体(9),压力储水桶(10),高压开关(11),进水电磁阀(12)、流量调控开关(13)、进水口(14)、净化水口(15)与反冲洗口(16)。该系统主要应用于家庭饮用水的生物净化,也可应用于学校、宾馆、办公场所等供水终端的饮用水净化领域。该系统能有效地除去饮用水中含有的微量有机污染物、余氯类物质,以及多种重金属离子。

【技术实现步骤摘要】
一种用于净化饮用水的生物电化学系统以及净化方法
本专利技术涉及水净化领域,特别涉及饮用水净化领域,具体涉及一种用于净化饮用水的生物电化学系统以及净化方法。
技术介绍
自来水厂对原水经过沉降、过滤、消毒等处理后经管网输送到用户,其中氯气消毒是抑制大肠菌群等有害微生物的主要手段。近年来,随着工业化和城市化的发展,大量有机污染物和重金属等无机污染物进入江河、湖泊以及地下水系统,许多城市、城镇饮用水源遭受严重污染。由于现有自来水处理工艺对原水中的有机污染物去除效率有限,氯气消毒产生大量的对人体有害的消毒副产物,如卤乙酸(HAAs)、卤甲烷(THMs)、亚硝胺、致诱变化合物(MX)等产物大幅增加。残留的余氯不仅造成人体感官严重不适,还造成输水管道内大量铅、锌、镉等重金属离子的溶出。这些污染物都具有浓度低、环境持久、生物累积、慢性毒性效应和高生物毒性的特点。在家庭用水终端,各类净水器用于饮用水的净化,主要包括超滤、活性炭吸附、反渗透等主要工艺,其中还结合亚硫酸钙、KDF合金脱氯工艺强化净水效率。消毒副产物大多是一些小分子的污染物,常规的过滤膜对其净化效率非常有限(“纳滤/反渗透分离中有机物的特征参数对截留率的影响研究,膜科学与技术,2006,26,36-40”,“反渗透、纳滤膜技术脱除小分子有机物的研究进展,膜科学与技术,2009,29,1-10”)。超滤膜、活性炭以及反渗透膜自身不能降解污染物,随着使用时间的延长,污染物的积累、空隙堵塞造成净水效率大幅下降,过滤膜的频繁更换大幅增加了家庭净水的成本。此外,饮用水中的余氯会快速降解以聚酰胺为基材的反渗透膜,给反渗透出水带来安全隐患。大量文献表明,饮用水中的大量有机污染物都可通过微生物降解、转化得以去除(“臭氧生物活性炭技术的工艺设计与运行管理,给水排水,2007,33,13-19”,”臭氧-生物活性炭技术在饮用水深度处理中的应用进展,河南化工,2014,31,25-30”,“氯代有机污染物在厌氧条件下还原脱氯的研究进展,环境污染治理技术与设备,2003,4,43-48”,“Removalofhaloaceticacidsbyozoneandbiologicallyactivecarbon,ScienceAsia,2008,34293-298”,“ReductiveDehalogenationofTrichloroaceticAcidbyTrichlorobacterthiogenesgen.nov.,sp.nov.,AEM,2000,66,2297-2301”,”BiodegradationofHaloaceticAcidsbyBacterialIsolatesandEnrichmentCulturesfromDrinkingWaterSystems,Environ.Sci.Technol.2009,43,3169–3175”。而重金属离子则可通过微生物细胞吸附(“微生物处理重金属废水的研究进展,环境科学与技术,2008,31,58-63”,“电生物膜处理重金属离子有机废水,水处理技术,2005,31,45-48”。其中,生物膜工艺、臭氧-生物活性炭是饮用水源水净化的主要工艺,目前,仅有少数饮用水厂(约占2%)采用了臭氧-生物活性炭、或生物膜的处理工艺对原水进行深度净化。然而,针对饮用水中存在的消毒副产物如余氯、卤乙酸(HAAs)、卤甲烷(THMs)、亚硝胺、致诱变化合物(MX)等产物,以及重金属离子,由于我们通常认为饮用水为“寡营养”环境,因此生物电化学系统通常仅仅用于有机污染物浓度高的净化过程,截止目前尚未有利用生物电化学系统在家庭供水终端净化饮用水的方法,同时也未出现利用生物电化学系统来净化饮用水的相关报道。
技术实现思路
本专利技术针对家庭等供水终端饮用水含有大量的微量有机、无机污染物,而目前常规的物理、化学净水工艺效果有限,滤芯频繁更换、净水成本高的问题,本专利技术提供一种净化饮用水的生物电化学系统以及净化方法,该专利技术主要应用于家庭饮用水的生物净化,也可应用于学校、宾馆、办公场所等供水终端的饮用水净化领域。该系统能有效地除去饮用水中含有的微量有机污染物、余氯类物质,以及多种重金属离子。为达到上述目的,本专利技术提供如下技术方案:一种用于净化饮用水的生物电化学系统,其特征在于,所述系统包括阳极(1)、阴极(2)、隔膜(3)、直流电源(4)、水流开关(5)、自动控制器(6)、反冲阀(7)、超滤膜柱(8)、净水器壳体(9),压力储水桶(10),高压开关(11),进水电磁阀(12)、流量调控开关(13)、进水口(14)、净化水口(15)与反冲洗口(16);所述净水器壳体中内置阳极、阴极和隔膜,从内到外分别是阳极、隔膜和阴极,其中隔膜将阳极和阴极分开;净水器壳体底部设置反冲洗口与反冲阀,壳体下部设置进水口;进水口与进水电磁阀和水流开关连接;直流电源与阴极和阳极连接,直流电源采用开关电源;净水器壳体上部设置出水口,出水口连接外置的超滤膜柱,经超滤膜过滤的出水连接压力储水桶,在超滤膜柱与压力储水桶之间设置高压开关,高压开关与进水电磁阀偶联调控净水器壳体的进水,水流开关通过自动控制器调控直流电源的开启,流量调控开关调控生物电化学系统的流量大小;进一步的,除上述结构外,所述净水器也可采用进水口、净化水口以及反冲洗口均设置在顶部的方式;进一步的,采用顶部进出水以及反冲的净水器,可采用多路阀控制系统来设置进水口、净化水出口以及反冲洗水出口;进一步的,采用顶部进出水以及反冲的净水器,也可采用集成式进、出水装置,采用这一装置的净水器可将2个以上的净水器串联;阳极采用选自石墨片、石墨毡、无定形碳纤维或活性炭颗粒构建的三维电极;进一步的,三维电极内部设置水流通道;阴极采用选自不锈钢网、板、不锈钢壳体、石墨毡、无定形碳纤维或其组合而成的电极。隔膜采用无纺布、离子交换膜、单层或双层塑料网;所述离子交换膜为阳离子交换膜、阴离子交换膜、质子交换膜;优选地,隔膜采用无纺布;直流电源采用线性直流稳压电源或非线性直流稳压电源;直流电源采用AC-DC或DC-DC电源模块;直流电源既可独立手动启闭,也可与水流开关联动,通过自动控制器启闭。水流开关采用活塞式、涡轮式或挡板式水流传感器。自动控制器采用通过PLC编程的单片机组成。优选地,自动控制器可集成控制按钮、多参数显示屏。反冲阀采用手动控制的球阀、截止阀,以及自动控制的电磁阀;反冲阀通过与自动控制器的联用控制启闭。优选地,超滤膜材料采用聚烯烃类、聚砜类、聚氯乙烯类或陶瓷;其组件采用管式、板式、卷式以及中空纤维膜;其作用主要用于过滤系统内的微生物菌体、悬浮物等颗粒。净水器壳体采用不锈钢、玻璃钢、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等制造。此外,超滤膜还可以可内置于净水器壳体内。流量调控采用流量控制阀,主要用于调控进入生物电化学系统的水量,以维持合适的水力停留之间。进一步地,本专利技术还提供利用上述生物电化学系统净化饮用水的方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:步骤一、利用所述生物电化学系统,在净化饮用水过程中,生物电化学系统的直流电源与水流开关联动通过自动控制器启闭;所述直流电源也可保持常开或手动启闭;所述直流电源的外加电压控制在0.1-1.5V之间;饮用水在生物电化本文档来自技高网
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一种用于净化饮用水的生物电化学系统以及净化方法

【技术保护点】
一种用于净化饮用水的生物电化学系统,其特征在于,所述系统包括阳极(1)、阴极(2)、隔膜(3)、直流电源(4)、水流开关(5)、自动控制器(6)、反冲阀(7)、超滤膜柱(8)、净水器壳体(9),压力储水桶(10),高压开关(11),进水电磁阀(12)、流量调控开关(13)、进水口(14)、净化水口(15)与反冲洗口(16);所述净水器壳体中内置阳极、阴极和隔膜,从内到外分别是阳极、隔膜和阴极,其中隔膜将阳极和阴极分开;净水器壳体底部设置反冲洗口与反冲阀,壳体下部设置进水口;进水口与进水电磁阀和水流开关连接;直流电源与阴极和阳极连接,直流电源采用开关电源;净水器壳体上部设置出水口,出水口连接外置的超滤膜柱,经超滤膜过滤的出水连接压力储水桶,在超滤膜柱与压力储水桶之间设置高压开关,高压开关与进水电磁阀偶联调控净水器壳体的进水,水流开关通过自动控制器调控直流电源的开启,流量调控开关调控生物电化学系统的流量大小。

【技术特征摘要】
1.一种用于净化饮用水的生物电化学系统,其特征在于,所述系统包括阳极(1)、阴极(2)、隔膜(3)、直流电源(4)、水流开关(5)、自动控制器(6)、反冲阀(7)、超滤膜柱(8)、净水器壳体(9),压力储水桶(10),高压开关(11),进水电磁阀(12)、流量调控开关(13)、进水口(14)、净化水口(15)与反冲洗口(16);所述净水器壳体中内置阳极、阴极和隔膜,从内到外分别是阳极、隔膜和阴极,其中隔膜将阳极和阴极分开;净水器壳体底部设置反冲洗口与反冲阀,壳体下部设置进水口;进水口与进水电磁阀和水流开关连接;直流电源与阴极和阳极连接,直流电源采用开关电源;净水器壳体上部设置出水口,出水口连接外置的超滤膜柱,经超滤膜过滤的出水连接压力储水桶,在超滤膜柱与压力储水桶之间设置高压开关,高压开关与进水电磁阀偶联调控净水器壳体的进水,水流开关通过自动控制器调控直流电源的开启,流量调控开关调控生物电化学系统的流量大小。2.根据权利要求1所述的生物电化学系统,其特征在于,所述净水器采用进水口、净化水口以及反冲洗口均设置在顶部的方式;采用多路阀控制系统来设置进水口、净化水出口以及反冲洗水出口。3.根据权利要求2所述的生物电化学系统,其特征在于,采用集成式进、出水装置将2个以上的净水器串联。4.根据权利要求1至3任一所述的生物电化学系统,其特征在于,阳极采用选自石墨片、石墨毡、无定形碳纤维或活性炭颗粒构建的三维电极;阴极采用选自不锈钢网、板、不锈钢壳体、石墨毡、无定形碳纤维或其组合而成的电极。5.根据权利要求1至3任一所述的生物电化学系统,其特征在于,隔膜采用无纺布、离子交换膜、单层或双层塑料网;所述离子交换膜为阳离子交换膜、阴离子交换膜、质子交换膜。6.根据权利要求1至3任一所述的生物电化学系统,其特征在于,超滤膜材料采用聚烯烃类、聚砜类、聚氯乙烯类或陶瓷。7.一种利用权利要求1至3任一所述的生物电化学系统净化饮用水的方法,其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员:李冬顺艺
申请(专利权)人:傲自然成都生物科技有限公司
类型:发明
国别省市:四川,51

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