集能光催化凈水器的制造方法
【專利摘要】一種集能光催化凈水器，以黑體吸收集聚太陽能，提供納米光催化反應動力，促成羥基進攻為主力軍的超強氧化還原反應。把生活垃圾微生物細菌病毒等有機質，最終礦化為CO2H2O，重金屬脫毒。高于絕對溫度K(-273℃)的物體，持續發射吸收源于太陽的能量——電磁波，即定溫度表徵吸收與發射能量的平衡。故黑體吸收的波譜比可見光廣泛，提供光催化Uv的能量。主要用于凈化生命之水，也可凈化空間環凈與食品保鮮及儲藏。簡便經濟可靠，環境友好。比太陽能熱水器光伏發電簡便高效，性價比優異，環保又節能。
【專利說明】集能光催化凈水器
[0001]【技術領域】一種凈水新技術，用于飲用水、污水的凈化及回用。傳統水處理，無非沉淀過濾絮凝投藥生物或化學氧化，最后除渣。現代化進程，水污染與日俱增。現行水處理技術已難于適應，危及可持續發展。面對全球性水荒與生態災難，生態衛士驚呼‘最后一滴水是人類的眼淚’。我國在世界13個貧水國之列，地表水污染83% (中國統計年鑒)，一個五年計劃的水環境損失2212億元。污水處理大部分為一二級水平。處理效果差維修率高，現狀是三分天下:1/3正常運行，1/3不能正常運行，1/3閑置，有效運行率不到50%。全國縣以上4000多家自來水廠，98%—直延用傳統工藝；上萬個鄉鎮自來水處理更落后。人類80%疾病與水相關，我國從今年七月一日開始，施行飲用水新標準與國際接軌。污水處理(國發辦2012-24號)，到2015年城市污水處理率要達到85%，縣城達到70%，鄉鎮30%;再生利用率15%。新增處理量4569萬m3/日，再生利用率2675萬m3/日。資源環境，可持續發展，凈化生命之水首當其沖。
[0002]【背景技術】自來水消毒一直沿用巨毒的氯，殘留水中難于降解的高氯化物致癌，弓丨起世界衛生組織擔憂，擴展下去將釀成社會問題。氯消毒自來水并不徹底，滅活灰質炎病毒幾乎無效，故為生水不宜直接飲用。而煮沸后，據大阪市供水局測定，致癌物增加3倍。較好的辦法是，用高效快速殺菌沒有任何有害殘留物的臭氧代氯消毒自來水。1906年法國尼斯給水廠即用臭氧消毒，世界上已有3000多個臭氧水處理廠。問題是臭氧機用電的88-92%失之熱耗，加之氣液混合與控制系統，造價高昂。發達國家尚難普及，廣大發展中國家則可望不可及。污水處理，引進消化國外技術，諸如AB法SBR法Α/Α/0法，結合我國條件改進提高，以簡便的A/0法把排放標準提高到一級半。諸如曝氣氣浮、活性污泥、氧化溝、膜慮活性碳慮等工藝，作出了歷史性貢獻。然而面對污水排量及污染物與日俱增，水質復雜化，已難于應對。現實是生物氧化的好氧厭氧菌的培育、耐候性、運行管理分散復雜。膜濾碳慮離子交換的堵塞更換，投藥與絮凝劑導致污泥增量等問題，釀成‘三分天下’困局。采用高級氧化03Uv，例如梅塞爾集團威德可公司典型的WEDECO臭氧處理工藝，以02為原料生產03，強射流氣液混合，加入紫外線系統，輔以氣水循環，成效卓著。唯造價與能耗令用戶望而生畏。低價高效又節能的膜生物膜反應器(圖1)應運而生，節能環保，尚待解決好氧菌的供氧問題。水深30cm初始溶氧濃度lmg/L增溶Img02/L需12天。加入噴淋攪拌射流曝氣增氧,又與簡便節能相悖。給定反應強度下，膜反應器的上中下部位形成好氧兼氧厭氧區，配以相應菌種難以調控。近幾年興起的納米光觸媒，普世關注寄予厚望，享譽最理想最有前途的綠色化新技術。例如納米T102簡稱nt，系N型半導體，光照下價帶電子激發到導帶上，產生高活性電子驅動光催化Uv，于水中形成自由基0H，氧化值高達2.8V (氯1.36V臭氧2.07V)。以羥基進攻為主力軍，最終把水中的有機質礦化為C02與H20，重金屬氧化還原脫毒。細菌病毒微生物也屬有機質，同樣降解礦化。鈦元素穩定無毒，耐候性極佳，環境友好到與人類的生理生化和諧，‘種植鈦牙’足證。光催化Uv的反應動力來自太陽能。ntUv的光源為紫外線最佳，攻關方向是波譜向可見光擴展，擺脫人造紫外光源(紫外線只占陽光輻射到地面的4%，且受氣候影響)，系節能的關鍵。直接投加nt處理，因其比重為水的4倍沉底，局限能效。克服傳質濃差局限加大投加nt量到0.1 %，成效卓著，但難于回收回用。nt市價200元/kg，投藥式使用，單位污水處理成本高達200元/m3，現行污水處理費僅為0.5元/m3。把nt置于載體以獲常效勢在必行。問題是nt載體對nt作用表面的封閉難于突破。Ig nt可有200m2的表面積，溶膠凝膠成膜后大多‘見不了世面’，有效負載率不及10%，急待‘改革開放’。光觸媒尤其是ntUv ‘橫空出世’于環境綠色化，用于水處理只是廣義凈化的一個方面，突破nt的負載局限，普遍面臨一道急待攻克的難關，物盡其用。
[0003]
【發明內容】
設計構思:收集自然能提高ntUv能效。技術方案是以網膜載體擴展nt的作用空間，表層黑體化，獲得總體通透。通透性系水、空氣的宏觀與微觀無堵暢通。
[0004]網狀載體可做到比膜、板載體更大的表面積，擴展Uv反應范圍，提高傳質速率，縮小濃差及擴散的局限。載體也可以為條環球塊粒體的多樣組合，適應多種場合。總體通透，還包括載體上的nt與其表層黑體的分子級微通透。表層黑體對入射光全吸收，源源提供ntUv的反應能量。光的本質為電磁波。任何物體都在持續發射/吸收電磁波，發射/吸收平衡，即定物體的溫度。故，不見可見光仍有波輻射，前提是物體溫度大于0\(-273eC)。光輻射能量,H為普朗克常數V為頻率。遠紅外以下的不可見光，頻率V更低。針對輻射能量6降低，以黑體吸收集聚得以補償。ntUv在黑箱內實驗表明，光催化仍然有效進行。網膜載體為基礎元件，模塊式加工組合適應不同的凈化場合環境。技術核心是網膜原料的精確匹配固結通透與著色，發展方向是由手工升級自動化。
[0005]【專利附圖】
【附圖說明】圖1，膜生物反應器示意圖。一沉池初沉后的污水進入膜反應器1，經生化反應膜2凈化，直排或經二沉池排放。比活性污泥氧化溝生物轉盤簡便高效占地少。圖2，洗車水集能光催化處理系統示意圖。洗車廢水由地溝I經下水管3流入掩體4下部，浸沒筒網式反應器6，供網膜單元生化反應運行。掩體4兼備二沉池功能。凈化后的上清液由出水管2經水表9三通閥10供水洗車噴槍，閥10的另一頭接自來水管，應急時切換補水。筒網反應器6底部設置渣斗5，定期清渣。上部設溢流管8，溢流排入原下水井7，系事故備用。
[0006]實施例旭新洗車店污水處理，工藝流程見圖2。日均用水量1.86m3,流量以8h計為0.232m3/H。生化反應效果需要足夠的作用時間，低流速利于增加反應時效。掩體4系水泥管下水井結構，設計容積4m3，以加`長停留時間確保反應能效。掩體4建在地溝I與原下水井7之間，減少輸水管長度與水阻。洗車室內的環布地溝1，除集、出水功能兼備初沉池作用。初沉后的污水由下水管3流入掩體4底部入口，經細格柵分流緩沖，防沉污泛起，以上清液漫入反應器6。反應器6系多層網膜同心筒，網膜用量30m2/m3污水。洗車通常為8小時工作，最長12H，處理前已有12H的初沉時間，大部分固態污物已經地溝I初沉，處理對像主要是洗滌劑洗車臘溶膠類懸浮物，凈化后的微量沉渣每年由渣斗5清渣一次。去除的污渣總量倍減，已被前期的模擬降解有機質淀粉實驗驗證——聚糖淀粉水解為單糖，羥基進攻反應式:C6H1206H20+C02。洗車滲失蒸發約10%的水量由自來水通過三通閥10補充。洗車水屬生活雜用水，處理后出水清澈透明，足以達到國標GBT18920-2002中水回用標準要求。洗車商用水價14.9元/m3，年用水量(1.86m3/Dx360天)6696m3,交水費9977.04元。反應器網膜試制成本50元/m2，處理4m3污水用網膜120mm2，成本6000元。基建費以掩體井4為主，加進出水管三通閥水表的市價及反應器安裝調試費2800元，總投資8800元。扣除工作中的自然水耗，與歷年水費持平。供方與用戶參考合同節能工程模式，供方無償提供用戶使用，用戶按新裝的水表計量，以低于商品市價4.9元，即以10元/m3向供方交納節水費。實用過程中，用戶亦可買斷，一次投資長期收益。
[0007]膜網凈化簡便高效節能綠色化，易于挽救廢置的污水處理場，只需恢復沉淀、生物氧化池容積，按設計加入膜網，可謂‘一揮而就一勞用逸’獲得高效長效機制。以此類推，從景觀池渠到江河湖庫凈化，盡管不能說一勞永逸，總比投藥、絮凝劑、膜濾碳濾、好氧厭氧菌降解及其管理省錢省事。全國4萬個鄉鎮60多萬個建制村中，絕大部分污水處理處于空白(人民網.環保張惠遠)。點多面廣量小，難于集中處理。采用集能光催化，就地格柵式立網簡便易行。改變膜網結構顆粒化，也比礫石硅藻土核桃殼過濾的能效可長可久，降解有機質無以倫比。模擬岸畔紅樹林蘆葦蕩布置也有可觀的長效機制，甚而可以裝入砂袋兼顧護堤。南水北調，山東省沿線建成區內，有污水直排口 149個，日排污水76.4萬噸。在污水入口匯流區加入集能光催化，同樣可以獲得長效機制。ntUv的羥基進攻對溶膠懸浮粘附物特效自凈，‘不粘不貪’可譽為‘出污泥而不染’。用于飲用水凈化，代氯消毒，可獲比較理想的生態水，優于某些磁化水礦泉水純凈水。
[0008]集能光催化ntUv，理論上可稱之‘即定溫度注定的自然能供微型生化廠持續運營，。與太陽能熱水器光伏發電相比，相同點是運行能量都源于太陽能，區別是前者主動廣譜收集，后者則屬被動角度‘借光’。應當指出，本發明不過冰山一角，ntUv的負載率估計為20-30%，尚有大輻度擴展余地。網膜的強度、長期耐水耐候性、對各種水質的適應，尚需縱深開拓。目前膜網的成本也不利普及應用。借‘以獎促治’東風，獲得國家環保專項基金助推，群策群力，有望為可持續發展，作出歷史性貢獻。
[0009]其實ntUv凈水技術屬于光觸媒廣義環境綠色化的一個分枝，始于凈化空間環境嶄頭角，應用領域寬廣。從空間消毒除味到物體表面自凈，高效穩定節能環境友好。可廣泛用于居室醫院賓館公共`場合、種養業棚舍池塘凈化。亦可用于食品果疏保鮮、儲藏。
【權利要求】
1.一種凈水器，也可以凈化空間環境，其特徵是納米載體通透，外表黑體化，構成凈化單元。
2.根據權利要求1所述的載體通透，系載體幾何形狀為網狀條狀也可以是球體塊粒組合，增加透水透氣的空間。
3.根據權利要求1、2`所述的透水透氣，也包括納米黑體間的分子級微通透。
【文檔編號】C02F1/30GK103771558SQ201210415189
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年10月17日 優先權日:2012年10月17日
【發明者】時文生 申請人:時文生