水和污水的氣態氯消毒法制造技術

一種水和污水的氣態氯快速消毒法，直接使用氯氣而不是將其配成氯溶液再做為消毒劑與待消毒原水混合，在固定混合器中完成消毒過程，數秒內即可使大腸菌群數下降９９．９９％以上，并節省投氯量。由于消毒速度快、設備體積小，特別適用于中小型水或污水處理廠以及醫院污水的消毒需要，尤其適用于流動性的，如機載、車載、船載的消毒設施或所載水處理裝置中的消毒部分。（*該技術在2006年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
本專利技術是一種直接投加氯氣殺滅水中細菌和病毒的消毒方法。傳統的使用氯氣的氯消毒法流程如圖1所示。氯氣(1)和自來水(2)通過加氯機(3)混合，發生如下化學反應Cl2+H2O＝HOCl+H++Cl-，生成高濃度的氯溶液(4);氯溶液與待消毒的原水(5)在混合反應裝置(6)中初步混合;然后在接觸裝置(7)中停留較長一段時間以使消毒劑進一步擴散，與細菌或病毒相接觸并殺滅之;經過消毒的水(8)可供使用或排放?？梢钥闯?，傳統的氯消毒法有若干缺點。第一，氯氣與水混合后只有一半的氯原子生成HOCl，另一半生成無氧化殺菌作用的HCl，氯的利用率低。第二，HOCl能與水中多種物質起氧化還原反應，不但消耗了有效氯，而且生成的含氯有機物中有些已被證明有致突變、致畸或致癌作用。第三，需要很長的接觸時間。飲用水不得少于30分鐘(給排水設計手冊第四分冊，第573頁，中國建筑工業出版社，1974年版)，醫院污水不得少于1～1.5小時(國家標準GBJ48-83，醫院污水排放標準，1983年)。除了有清水池可兼做接觸池的處理廠外，這樣長的接觸時間使消毒設施占地多，造價高。第四，加氯機正常工作要求自來水壓力不少于2.5kg/cm2，而在許多場合，市政管網的壓力不夠，需專門設置加壓設備保證之;另外，氯溶液腐蝕性很強，設備和管道的維護修理工作量大，易發生跑氯事故。近年來有人直接使用氯氣消毒醫院污水。與傳統的氯消毒法不同，加入待消毒原水的消毒劑不是氯溶液而是氯氣，稱之為氣態氯消毒法，所用流程如圖2所示。污水(5)流入調節池(9)中;達一定水位后形成虹吸，經過虹吸管(10)流至接觸池(7);與此同時，控制裝置(11)開啟，氯氣進入虹吸管與污水混合;加氯后的污水在接觸池中停留一段時間后排放。據報道，這種氣態氯消毒法在100秒左右的消毒時間內即可殺滅大腸菌群數99.99%，并較傳統的氯消毒法節省50%投氯量和25%的投資(王憲利，環境保護，第15頁，環境保護雜志社，1985年8月)。氣態氯消毒法使用氯氣取代氯溶液做為消毒劑引入待消毒的原水中，克服了傳統的氯消毒法的一些缺點，取得了很好的效果。上述流程使用虹吸管做為混合反應裝置，具有簡單易行、造價低廉的優點，但也帶來若干不足之處。第一，只能間歇式脈沖處理，不能連續處理，適用范圍窄;而且調節池和接觸池有相當容積用于水量調節，造成總水力停留時間仍較長，處理設施占地多，設備利用率低。第二，受兩端水位差限制，虹吸管內水流速度及紊動程度不可能很大，水與氯氣混合不可能很充分，因此需要在接觸池停留一段時間后才能達到較好的消毒效果，未能充分發揮氣態氯消毒法的特長，消毒時間仍然偏長。第三，氯氣投加控制裝置不易做到與水流完全同步，且頻繁啟閉易發生故障。本專利技術的目的在于提供一種能充分發揮氣態氯消毒法優點，連續處理，符合多種給水及污水處理廠消毒要求的快速消毒方法。本專利技術將氯氣直接投加到待消毒原水中，利用固定混合器強大的混合傳質能力，使氯氣與待消毒原水迅速均勻地混合，和水中細菌或病毒相接觸并殺滅之。水流通過固定混合器的數秒鐘內消毒過程即可完成。本專利技術完整的流程圖如圖3所示。氯氣(1)與空氣(12)分別經單向閥(13)后一起進入水射器(14)，與待消毒原水(5)初步混合;在固定混合器(15)中混合元件(16)的作用下，流體被切割并劇烈紊動，氣液兩相本身以及兩相之間都快速進行著混合和擴散，很快完成使消毒劑均勻分布、與細菌或病毒充分接觸并殺滅之的消毒過程;在氣水分離器(17)中空氣從水流中分離出來;經過氯氣吸收器(18)脫去可能被空氣帶出的微量氯氣后排入大氣;氣水分離器的出水可供使用或排放。圖3所示流程普遍適用于各種場合。在某些場合的具體條件下，可以省去一些設施，采取簡化的流程。例如，將空氣和氯氣一起引入待消毒原水中，是因為在一定氣液比范圍內固定混合器有最佳的混合傳質效果。按投氯量混入一定量的空氣，在水中溶解度很小的空氣做為氣相貫穿于始終，可以起到強化傳質、提高消毒效果的作用?？紤]到能耗等各方面因素氣液體積比一般取0.1～0.4。某些場合，如沒有空氣源或投氯量很大時，也可不加空氣而適當增加固定混合器元件數以補償空氣的作用。不用空氣時，由于氯氣在水中溶解度很大(25℃時為6.9克/升，為通常投氯量的數百倍)，經過固定混合器后實際上已完全溶于水中，所以氣水分離器和氯氣吸收器也可省去。又例如，使用水射器引入氣體是因為水射器能在氣體入口處形成低壓區，便于引入氣體，并有一定混合作用，是將氣體引入液體時常用的裝置。在要求不高的場合，采用某些簡易裝置也能將氣體引入液體，圖4所示就是一種。這時，同樣應適當增加固定混合器元件數以補償水射器的混合作用。綜上所述可以看出，本專利技術之關鍵在于利用固定混合器強大的混合傳質能力，使混合、接觸、殺滅等消毒過程諸步驟在其中一次完成，從而簡化了消毒設施，大大縮短了消毒時間，直接使用氯氣做為消毒劑的優點得到了充分地發揮。根據混合元件形狀和排列的不同，固定混合器有多種類型，都具有使流體快速均勻地混合、強化相內相間傳質的特性，都可在本專利技術中采用。特別是七十年代初開始大量生產應用的螺旋型固定混合器(U.S.App.No.109，467，商品名稱為Kenics型固定混合器)具有結構簡單、傳質效果好的優點，在本專利技術中采用取得了很好的效果。視需要和固定混合器種類，混合元件數目可在20～60個范圍內選擇，一般取30～40個。如前所述，不用空氣或水射器時，為補償其有利混合的作用，可考慮適當增加混合元件數。為保證足夠的紊動強度以達到好的消毒效果，同時考慮到能耗等其它方面因素，固定混合器混合能(壓降)一般取0.1～0.5kg/cm2。本專利技術能連續處理，在水流通過固定混合器的數秒中即可完成消毒過程，使大腸菌群數下降99.99%以上，既使采用如圖3所示最完整的流程，總水力停留時間也只有1～2分鐘。由于消毒速度快，水中有機物與氯反應尚未進行完全時消毒已經完成，所以能降低投氯量，減少有害物的生成。同樣，由于消毒速度快、停留時間短，消毒裝置體積得以大大縮小，所以特別適用于中小型給水或污水處理廠的消毒流程，尤其適用于流動性的，如機載、車載、船載的消毒裝置或所載水處理裝置中的消毒部份。附圖中圖1、圖2和圖3分別為傳統的氯消毒法、使用虹吸管做為混合反應裝置的氣態氯消毒法和本專利技術的流程圖，圖4是可用來代替水射器的簡易裝置。各圖統一順序編號，多次重復出現的部分用同一標號表示。圖中(1)氯氣;(2)自來水;(3)加氯機;(4)氯溶液;(5)待消毒原水;(6)混合反應裝置;(7)接觸池;(8)經過消毒的水;(9)調節池;(10)虹吸管;(11)同步投氯控制裝置;(12)空氣;(13)單向閥;(14)水射器;(15)固定混合器;(16)混合元件;(17)氣水分離器;(18)氯氣吸收器;(19)三通管;(20)填塞物;(21)彎管。在試驗室內采用圖3所示流程對人工配制含菌水進行了消毒試驗。試驗裝置數據如下螺旋型固定混合器，直徑15毫米、長1.2米、40個元件;氣液體積比0.2;水力停留時間2～4秒;固定混合器壓降0.12～0.35kg/cm2。試驗結果如下表本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用氯氣做消毒劑，將其直接投加于待消毒原水中的氣態氯消毒法，其特征在于消毒過程在固定混合器，特別是螺旋型固定混合器內完成。

【技術特征摘要】
1.一種用氯氣做消毒劑，將其直接投加于待消毒原水中的氣態氯消毒法，其特征在于消毒過程在固定混合器，特別是螺旋型固定混合器內完成。2.如權利要求1所述的消毒法，其特征在于空氣和氯氣一起由水射器引入待消毒原水中，完成消毒過程后，空氣在串聯于固定混...

【專利技術屬性】
技術研發人員：朱慶，沈耀良，
申請(專利權)人：清華大學，
類型：發明
國別省市：11[中國|北京]