[发明专利]一种用于居民区集中供水的饮用水消毒净化装置

说明书

技术领域

本发明属于高级氧化技术应用及饮用水安全保障技术领域，涉及城镇居民区生活饮用水消毒净化系统，尤其是一种用于居民区集中供水的饮用水消毒净化装置。

背景技术

目前，我国城镇居民生活饮用水供给方式主要为集中式供水，这种供水方式对于高层楼宇来讲，存在供水水量和水压不足的缺点，因此高层楼宇中的用户必须采用二次供水，二次供水是将来自饮用水供水管道的水进行储存、加压和消毒或深度处理再输送至用户的供水方式。通常，二次供水设施包括输水管道、储水箱及水泵，但由于输水管道及储水箱等长期使用，缺乏必要的清洁和维护，会出现渗漏、结垢、锈蚀等现象，而且水在二次供水储水箱中存放时间过长，水中残留的消毒剂会很快耗尽，这些因素都会诱发细菌、病毒等微生物，甚至藻类的滋生，严重影响着饮用水水质，造成饮用水二次供水污染，致使输送到用户的饮用水达不到国家《生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）》要求，更达不到《饮用净水水质标准（CJ94-2005）》要求，对居民饮水安全造成极大威胁。

要提高居民饮用水水质，使其达到《饮用净水水质标准（CJ94-2005）》，实现将自来水转化为直饮水的目标，亟需解决饮用水二次供水污染问题。二次供水污染主要来源于二次供水设施污染及自来水储存时间过长，致使集中供水模式下的自来水在输送至居民区自来水储水箱的过程中，水中消毒剂几乎耗尽，为防止细菌滋生，通常自来水中加入稍过量的消毒剂或待自来水进入储水箱后再次投加消毒剂。目前，国内普遍采用的消毒剂为氯，但氯消毒过程中会产生“三致”（致畸、致癌、致突变）作用的消毒副产物，而且氯消毒不能有效杀灭隐孢子虫、贾第虫及其孢囊等。此外，常见的消毒剂还有二氧化氯、氯胺等，但是这些消毒剂存在投加剂量大、选择性强、消毒灭菌时间长、产生消毒副产物等问题，导致消毒净化作用不彻底。为实现将自来水转化为直饮水这一目标，部分用户安装了家庭净水设备，这些设备多数采用吸附过滤技术模式，但采用吸附过滤技术模式的家庭净水设备普遍存在滤芯易堵塞、使用寿命短、处理量低等问题，而且产生大量“浓水”，不便回收，直接排污又造成自来水的极大浪费。综上所述，现有消毒净化措施都没能真正解决饮用水二次供水污染问题，没能实现自来水转化为直饮水这一目标。因此，发展适用于居民区集中供水的饮用水消毒净化技术及装置，对消除饮用水二次供水污染、将自来水快速转化为直饮水、保障饮用水安全和提升饮用水水质具有重要意义。

高级氧化技术的核心是羟自由基的制备，羟自由基（·OH）的氧化能力极强，具有广谱、快速、低浓度致死特性，反应速度极快，羟自由基与绝大多数有机物反应的速率常数高于10⁹L·mol^-1·s^-1，比氯气、臭氧等氧化剂化学反应速率常数高7个数量级以上，生化反应可在数秒内完成，而且羟自由基一旦形成，会诱发一系列的自由基链反应，最终将饮用水中的有机污染物、微生物降解为CO₂、H₂O和微量矿物盐，剩余的羟自由基可分解成无毒无害的O₂和H₂O，不存在二次污染，能够满足居民区集中供水消毒净化的要求。

基于高级氧化技术净化生活饮用水的技术构想，利用非平衡等离子体反应器将氧气电离、离解成O₂⁺和O₃等高浓度活性氧粒子，并依据水力空化技术原理，在水力空化气液混溶器中形成一种高温（1000～5000K）、高压（1～5×10⁹Pa）、以及巨大冲击波和水射流环境，这种环境可导致细胞溶解及其它损伤，同时伴有羟自由基和H₂O₂生成，H₂O₂会分解生成HO₂^-，HO₂^-是形成羟自由基的高效引发剂，HO₂^-诱发O₃与含H的其它活性粒子发生一系列自由基链反应生成羟自由基，同时O₂⁺与H₂O作用形成水合离子簇进而离解也会生成羟自由基，产生的羟自由基可高效、快速致死水中的微生物，降解有机污染物，依此形成的以高级氧化技术净化居民区饮用水的技术模式，可实现投加剂量小、效率高、消毒灭菌时间短、不产生消毒副产物，在二次供水过程中实现将自来水高效、快速转化为直饮水的目标。

发明内容