申请日2019.06.27
公开(公告)日2019.09.17
IPC分类号C02F9/08
摘要
本发明涉及一种医疗废水消毒杀菌装置。包括如下单元：机械过滤单元、溶气发生单元，设于机械过滤单元的下游，用于溶解空气提升废水溶解氧;反应器单元，微纳米气泡释放和曝气单元，设于溶气发生单元的下游，出口端延伸至反应器壳体的内部;壳体设有至少一个出水通道和至少一个颗粒物收集排放通道，壳体内还固定设有阴极单元和阳极单元，并且阳极单元中还交错布置固定设有紫外灯单元，还包括设于壳体内的液位调节单元，机械过滤单元、溶气发生单元、阴极单元、阳极单元、紫外灯单元电控部件、液位调节单元电控部件和采集运行参数的传感器与电控箱单元电连接。通过过滤和微纳米气泡浮除两项技术的串联使用，解决水中颗粒物含量的变化，改善浊度。
权利要求书
1.一种医疗废水消毒装置，包括电控箱单元，其特征在于：所述装置还包括如下单元：
机械过滤单元，进水口与医疗废水源的出水口连通，
溶气发生单元，设于机械过滤单元的下游，用于提升废水溶解氧，进口端与机械过滤单元的出水口连通;
反应器单元，包括固定设于转运支架单元上的反应器壳体，
微纳米气泡释放和曝气单元，设于溶气发生单元的下游，进口端与溶气发生单元的出口端连通，出口端延伸至反应器壳体的内部;
所述壳体设有至少一个出水通道和至少一个颗粒物收集排放通道，壳体内还固定相对设有阴极单元和阳极单元，阳极单元中的极板和紫外灯单元中的紫外灯交错布置固定;
还包括设于壳体内的液位调节单元，
机械过滤单元的、溶气发生单元、阴极单元、阳极单元、紫外灯单元以及液位调节单元的电控部件和采集运行参数的传感器与电控箱单元电连接。
2.根据权利要求1所述的医疗废水消毒装置，其特征在于：所述机械过滤单元采用袋式过滤器或者膜过滤器，所述机械过滤单元能够截留直径25μm以上的的颗粒物。
3.根据权利要求1所述的医疗废水消毒装置，其特征在于：所述溶气发生单元采用溶气泵。
4.根据权利要求1所述的医疗废水消毒装置，其特征在于：所述微纳米气泡释放和曝气单元设有若干微纳米气泡释放通道，能够产生直径24μm的微纳米气泡，所述微纳米气泡释放通道的释放区域覆盖阴极单元区域和阳极单元区域。
5.根据权利要求1所述的医疗废水消毒装置，其特征在于：所述反应器壳体呈圆柱形，顶部转动设有盖体，壳体居中固定设有圆形或者方形敞口的内壳体，内壳体之外的腔体为阴极腔，固定设置阴极单元，内壳体内部为阳极腔，固定设置阳极单元和紫外灯单元。
6.根据权利要求5所述的医疗废水消毒装置，其特征在于：所述反应器壳体两侧设有固定转轴，转运支架单元上设有适配的固定轴承，通过固定转轴与固定轴承的配合，反应器壳体与转运支架单元转动连接，反应器壳体与转运支架单元之间还固定设有锁止结构，打开锁止结构后，反应器壳体在外力作用下能够相对转运支架单元翻转一定的角度，以方便检修，反应器壳体复位后，关闭锁止结构，反应器壳体能够相对转运支架单元固定。
7.根据权利要求5所述的医疗废水消毒装置，其特征在于：阴极单元由金属材料或任何能够用于阴极且比表面积大的材料，阴极单元的形状根据反应器壳体中阴极腔的区域确定。
8.根据权利要求5所述的医疗废水消毒装置，其特征在于：阳极腔的出水经管道汇集进入液位调节单元，通过手动或电动机构改变液位调节单元的出水管高度从而控制反应器壳体内的液位。
9.根据权利要求5所述的医疗废水消毒装置，其特征在于：紫外灯单元中紫外灯数量以及围绕每支紫外灯四周的阳极单元与紫外灯的距离，依据被处理水量、紫外光在水中的衰减系数模型计算光强和c-t值确定。
10.根据权利要求5所述的医疗废水消毒装置，其特征在于：所述阳极单元采用三维多孔的纳米TiO2光催化板。
说明书
医疗废水消毒杀菌装置
技术领域
本发明涉及一种废水处理装置，具体的说涉及一种医疗废水消毒杀菌装置。
背景技术
处理完的医疗废水在排入受纳水体前，必须要进行杀菌消毒以达到医疗废水排放的水质要求。杀菌消毒过程中，微生物的相对抵抗力能力大致按以下顺序递增：细菌、病毒和寄生包囊。当前大多采用次氯酸钠、氯和二氧化氯;单一的臭氧或紫外光进行杀菌消毒处理。前者能杀灭病毒，但却不能控制寄生虫污染。而且氯可形成卤化消毒副产品，同时现场化学品的存储和处理不慎会存在爆炸的危险。后者臭氧在水中溶解后的半衰期很短，而且臭氧和紫外光无法杀灭颗粒物质所包裹的微生物，水中颗粒物的含量将严重影响杀灭效果。若非较大c-t(c：剂量;t：暴露时间)值，难以击穿寄生虫壳壁和胞膜，也存在杀灭后细菌自行修复情况。当前医疗废水消毒装置只能实现单一消毒技术，通常杀菌消毒效果不佳。
医疗废水的杀菌消毒的效果不佳的主要原因：
(1)水中颗粒物多，水质不稳定，导致氧化消毒剂被颗粒物所消耗;颗粒物遮挡紫外线光;颗粒物质所包裹的微生物无法杀灭。
(2)难以击穿寄生虫壳壁和胞膜，破坏细胞物质的DNA和RNA，彻底解决杀灭后细菌自行修复问题。
本发明旨在将多种消毒杀菌技术集成一体进行装置的优化设计，以克服前述医疗废水杀菌消毒效果不佳的问题。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术的医用废水处理装置杀菌消毒效果不佳的问题，提供一种多种消毒杀菌技术集成一体的新型的医疗废水消毒杀菌装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种医疗废水消毒装置，所述装置包括如下单元：
机械过滤单元，进水口与医疗废水源的出水口连通，
溶气发生单元，设于机械过滤单元的下游，用于溶解空气提升废水溶解氧，进口端与机械过滤单元的出水口连通;
反应器单元，包括固定设于转运支架单元上的反应器壳体，
微纳米气泡释放和曝气单元，设于溶气发生单元的下游，进口端与溶气发生单元的出口端连通，出口端延伸至反应器壳体的内部;
所述壳体设有至少一个出水通道和至少一个颗粒物收集排放通道，壳体内还固定设有阴极单元和阳极单元，并且阳极单元中还交错布置固定设有紫外灯单元;
还包括设于壳体内的液位调节单元，
机械过滤单元的电控部件和采集运行参数的传感器、溶气发生单元电控部件和采集运行参数的传感器、阴极单元、阳极单元电控部件和采集运行参数的传感器、紫外灯单元电控部件、液位调节单元电控部件和采集运行参数的传感器与电控箱单元电连接。
机械过滤单元和溶气发生单元涉及的传感器为压力传感器、溶解氧传感器，阴极单元和阳极单元涉及的传感器为pH传感器、电导率传感器和电压调节器、电流调节器，液位调节单元的传感器为液位传感器。
优选的，所述机械过滤单元采用袋式过滤器或者膜过滤器，所述机械过滤单元能够截留直径25μm以上的颗粒物。
优选的，所述溶气发生单元采用溶气泵。
优选的，所述微纳米气泡释放和曝气单元设有若干微纳米气泡释放通道，能够产生平均直径24μm的微纳米气泡，所述微纳米气泡释放通道的释放区域覆盖阴极单元区域和阳极单元区域。
优选的，所述反应器壳体呈圆柱形，顶部转动设有盖体，壳体居中固定设有圆形或者方形敞口的内壳体，内壳体之外的腔体为阴极腔，固定设置阴极单元，内壳体内部为阳极腔，固定设置阳极单元和紫外灯单元。
优选的，所述反应器壳体两侧设有固定转轴，转运支架单元上设有适配的固定轴承，通过固定转轴与固定轴承的配合，反应器壳体与转运支架单元转动连接，反应器壳体与转运支架单元之间还固定设有锁止结构，打开锁止结构后，反应器壳体在外力作用下能够相对转运支架单元翻转一定的角度，以方便检修，反应器壳体复位后，关闭锁止结构，反应器壳体能够相对转运支架单元固定。通常是将反应器壳体旋转90度，使其从立式状态变为卧式以方便进行阳极单元和紫外灯单元的安装、检修和维护。
优选的，阴极单元由金属材料或任何能够用于阴极且比表面积大的材料，阴极单元的形状根据反应器壳体中阴极腔的区域确定。
优选的，阳极腔的出水经管道汇集进入液位调节单元，通过手动或电动机构改变液位调节单元的出水管高度从而控制反应器壳体内的液位。
优选的，紫外灯单元中紫外灯数量以及围绕每支紫外灯四周的阳极单元与紫外灯的距离，依据被处理水量、紫外光在水中的衰减系数模型计算光强和c-t值确定。
优选的，所述阳极单元采用三维多孔的光催化板。
本发明的工作原理如下：
处理后未经消毒的医疗废水进入机械过滤单元，移除直径≥25μm颗粒物后，部分或全部流经溶气泵或溶气发生单元并由该单元自行吸入和溶解空气，提升废水溶解氧后，由微纳米气泡释放和曝气单元将废水溶解氧保持在大气压条件下的饱和状态，多余空气还原成气态并在阴极单元区域产生平均直径24μm的微纳米气泡，致密弥散状微纳米气泡将废水中颗粒物托浮至液面，并经颗粒物收集排放通道移除;同时在阳极区域适当曝气。水中溶解氧在阴极单元获取电子，发生还原反应生成H2O2过氧化氢。过氧化氢经紫外灯单元光解产生·OH羟基自由基。同时阳极单元在紫外光的照射下TiO2电极上的电子被激发跃迁形成空穴，而电子经电场作用转移至阴极。微生物吸附接触空穴或阳极都将会失去电子发生氧化。而水分子和空穴或阳极作用也形成·OH羟基自由基。上述复合技术多重产生的·OH羟基自由基的强氧化性以及紫外光照射是确保杀灭微生物、击穿寄生虫壳壁和胞膜，破坏细胞物质的DNA和RNA，彻底解决杀灭后细菌自行修复问题。
一种医疗废水消毒杀菌方法，其步骤如下：
步骤S1，医疗废水源(二沉池)出水进入机械过滤单元，除去水中颗粒尺寸≥25μm的颗粒物，降低水质的SS值;
步骤S2，经步骤S1处理后的水全部或部分进入溶气发生单元，溶气发生单元将自行吸入的空气(氧气或臭氧)在一定的压力下溶解于水，提升水的溶氧浓度;
步骤S3，将经步骤S2溶氧(臭氧)处理后的带压溶气水导入反应器壳体内的微纳米气泡释放和曝气单元，溶气水经微纳米气泡释放和曝气单元释压后，使得溶解氧保持在大气压条件下的饱和状态，多余空气(氧气或臭氧)还原成气态在反应器壳体内的阴极区域，产生平均直径≤25μm的微纳米气泡，致密弥散状微纳米气泡将水中颗粒物托浮至液面，并经颗粒物收集排放单元移除，同时水中溶解氧在阴极腔的阴极单元获取电子，发生还原反应生成H2O2过氧化氢;
步骤S4，将经步骤S3处理后并含有过氧化氢的水引入反应器壳体内的阳极区域，也即设置紫外光单元和阳极单元的区域，H2O2经光解产生·OH羟基自由基，同时阳极单元在紫外光的照射下，阳极上光催化剂TiO2半导体的电子被激发跃迁形成空穴，而电子经电场作用转移至阴极单元，微生物吸附接触空穴或阳极都将会失去电子发生氧化，而水分子和空穴或阳极作用也形成·OH羟基自由基。
上述多项技术多重产生的·OH羟基自由基的强氧化性以及紫外光照射，将无选择的氧化和降解水中有机物、击穿寄生虫壳壁和胞膜，破坏细胞物质的DNA和RNA，确保灭杀细菌、病毒和寄生包囊。
本发明专利，在装置运行时：(1)通过过滤网和微纳米气泡将水中颗粒物减少和去除，提高氧化消毒剂和紫外光的有效利用率。(2)通过电助紫外光催化氧化复合技术，实现水中自动生成的H2O2氧化剂以及氧化剂在紫外光照射下产生的·OH羟基自由基的杀菌消毒;实现254波长紫外光杀菌消毒以及紫外光激发TiO2光催化剂产生空穴强氧化杀菌消毒;实现三维光催化板作为阳极的电化学杀菌消毒。上述复合技术的杀菌消毒将氧化和击穿寄生虫壳壁和胞膜，破坏细胞物质的DNA和RNA，彻底解决杀灭后细菌自行修复问题。
目前的医疗废水消毒装置，通常仅采用单一杀菌消毒功能，无法解决水中颗粒物含量的变化，杀菌效率低，不能杀灭寄生虫虫囊，不能彻底解决杀灭后细菌自行修复问题。本专利复合多种技术集成一体进行装置的优化设计。通过机械过滤和微纳米气泡悬浮两项措施，解决水中颗粒物含量的变化，降低水中的颗粒物和浊度，有效和充分利用强氧化剂和紫外光。通过电助紫外光催化氧化复合技术，实现紫外光、光催化氧化、电化学双氧化功能，氧化和击穿寄生虫壳壁和胞膜，破坏细胞物质的DNA和RNA，彻底解决杀灭后细菌自行修复问题。
具体的说，本发明的有益效果为：
(1)通过过滤和微纳米气泡浮除两项技术的串联使用，可以解决水中颗粒物含量的变化，减少固体有机物和颗粒物质所包裹的微生物，改善水的浊度。充分有效地利用氧化剂和紫外光辐射。
(2)在产生上述微纳米气泡的同时，能使水的含氧浓度处于或接近饱和态，从而在阴极还原产生大量的过氧化氢氧化剂，过氧化氢经紫外线光解为羟基自由基。
(3)三维泡沫镍板既是光催化剂的载体也是阳极，具有较大的比表面积，较好的光穿透性，和介质流通性。特别是采用粒径为6纳米的TiO2光催化剂通过特殊溶胶-凝胶法将光催化剂附着在三维泡沫镍板上，纳米级催化剂颗粒将具有巨大的纳米尺寸效应，提供很大的催化氧化接触面。同时利用电场将跃迁电子拉入阴极，保证有效空穴率，提升光催化效率。
