用于深度净化市供自来水的预处理装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于深度净化市供自来水的预处理装置，属于生活饮用水水质深度处理技术领域。
【背景技术】
[0002]水污染主要是由人类活动产生的污染物造成，它包括工业污染源，农业污染源和生活污染源三大部分。日趋加剧的水污染，已对人类的生存安全构成重大威胁，成为人类健康、经济和社会可持续发展的重大障碍。据世界权威机构调查，每年因饮用不卫生水至少造成全球2000万人死亡，因此，水污染被称作〃世界头号杀手〃。
[0003]目前人们通常将自来水作为饮用源水，但国内外大多数自来水厂至今仍采用沉淀、过滤、加氯消毒的陈旧工艺方法，将江河水或地下水简单加工成可饮用水。然而，面对工业污水、农业污水和生活污水猖獗泛滥涌入生活水源，自来水厂已经不堪重负无能为力。再加上自来水从水厂经输水管网及高层储水箱到达饮用水终端所带来的附加污染，市政自来水已不敢说是卫生的了。尤其是，自来水加氯虽然可有效杀除病菌，但同时也会产生较多的卤代烃化合物，这些含氯有机物的含量成倍增加，是引起人类患各种疾病的重大根源，即使是把自来水煮沸，上述残留物仍驱之不去，还会使亚硝酸盐与三氯甲烷等致癌物增加。亦即，即便以市政自来水为源水的饮用开水的安全系数也是不高的。
[0004]日常生活中，饮用水需求往往具有分时段、间歇性特点。例如，家庭三顿饭用水及洗浴高峰主要集中在早中晚时间；洗衣用水则按周/次计算。日常生活中饮用水存储装置，通指带有储水箱(罐、容器)的饮用水终端，例如:I)管线净水系统终端壁挂机、台式或立式饮水机;2)R0纯水机出水储存压力桶(箱)，以及饮水杯、壶；3)城市供水管网高层建筑顶层安装的高位水箱，甚至农村居民抽取地下水至屋顶的储水罐。目前该类系统存在的共性问题是储水箱内水中细菌微生物超标，严重影响水质甚至异味发臭。迄今尚无好的解决方法。
[0005]既然直接饮用自来水难保安全，净水器应运而生，成为民众硬性需求。然而，现有的以市供自来水为源水的水质净化产品或涉水产品，基本为介质吸附或采用各种孔径过滤膜将水中污染物加以拦截滤除的物理处理工艺。由于活性炭类吸附材料很容易饱和失效，而各种过滤膜又很容易被细菌污染或有机物阻塞或破损，因此实际情况是并不能如理论设计所期望那样作到对水中污染物的充分净化。面对日益严重的源水污染，现有的物理方式处理工艺已经远远不能保证水质达标。另外，传统的RO膜反渗透过滤方法对水资源的浪费非常严重，往往净化I升纯净水就需要排出3升浓缩废水。但是，物理方式水处理工艺也有可取之处:通常不生成毒副产物。
[0006]相比而言，化学水处理工艺虽具有廉价简单高效等诸多优点，却并不适宜于民用终端生活饮用水领域。究其原因，一是化学水处理工艺需要足够的反应时间，而在日常生活用水场合，净水器从开机进水到出水仅仅数秒钟乃至更短，污染物在净水器中停留时间太短，根本来不及完成相关化学反应处理；其二是，化学水处理工艺通常伴随一定的毒副作用。例如，尽管化学氧化反应可强效灭活细菌，深度降解有机物，去除水中的各种有害物质，但化学氧化法所生成的各类强氧化因子基本是无选择性、不可控的，若处理不当极可能生成源水中没有的新物质甚至强致癌物，反而危及饮水安全。而还原反应控制不当也会带来类似问题，例如硝酸盐可能转化为强致癌物亚硝酸盐;正因为如此，在民众日常生活饮用水净化处理场合，对于化学水处理工艺的应用可以说是忌讳莫深且慎之又慎。
[0007]申请人经过长期实验和实际实践发现，相对而言，电化学作为一种高级氧化水处理工艺，号称“21世纪绿色技术”，所附加毒副效应远较常规化学水处理工艺为小，而且电化学水处理工艺可以通过电参数的调整来强化处理强度减少反应时间。因此，电化学水处理技术应是克服物理水处理工艺软肋、可用于生活饮用水净化处理的首选。
[0008]但是，电化学本质上仍属化学处理工艺，哪怕毒副作用再小，仍有使水的生物指标降低之风险，比如阳极反应在水中会产生具有强氧化性的氯酸盐、次氯酸盐等以及H202、03等致癌物。在水环境前所未有严重污染、传统物理净水器已力不从心的今天，重新审视研究化学水处理一一尤其是电化学水处理技术在生活饮用水净化处理应用的可能性，创新开发一种既能高效除去水中污染物、又无毒副产物的电化学处理工艺、乃至电化学水处理工艺与物理吸附过滤工艺协同联用的全新水质净化方法与装置，具有十分重要的现实意义。
【发明内容】
[0009]本发明解决的技术问题是:提出一种可灭活源水中细菌、降解源水中有机物且能够降低源水的硬度的净化市供自来水的预处理装置。
[0010]为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是:一种用于深度净化市供自来水的预处理装置，包括阴阳成对的电极、为所述电极供电的电解电源和盛水容器，所述盛水容器设有进水口和出水口；所述成对的电极有两对，分别是第一电极对和第二电极对，所述第一电极对的阴、阳电极之间设有第一透水性隔膜，所述第二电极对的阴、阳电极之间设有第二透水性隔膜，所述第一、第二透水性隔膜均是非导电材料制成的透水性隔膜;所述第一透水性隔膜将第一电极对的阳电极与盛水容器隔开，所述第二透水性隔膜将第二电极对的阴电极与盛水容器隔开;在使用时，所述第一电极对的阴电极和第二电极对的阳电极均与盛水容器内的水直接接触，所述第一电极对的阳电极仅与盛水容器内通过所述第一透水性隔膜渗出的渗透水接触，所述第二电极对的阴电极仅与盛水容器内通过所述第二透水性隔膜渗出的渗透水接触。
[0011]需要说明的是，本发明装置处理的对像是市供自来水，正如【背景技术】中所述，现在水污染日益严重，市供自来水已经成为一种微污染水(或者说是特殊污染水)，其污染源包括环境污染(如农药残留等)、氯消毒产生的污染以及管道二次污染等。
[0012]上述本发明公开的技术方案的工作机理及有益效果陈述如下。
[0013]本发明的结构特征是，所述盛水容器以第一、第二透水性隔膜为分界，所述第一电极对分设在第一透水性隔膜两侧，所述第一电极对的阴电极在盛水容器内，而其阳电极在盛水容器外;所述第二电极对分设在第二透水性隔膜两侧，所述第二电极对的阳电极在盛水容器内，而其阴电极在盛水容器外。当然，如盛水容器内部设有空腔，第一或第二透水性隔膜设置在空腔壳体上，则设置在空腔内的第二电极对的阴电极或第一电极对的阳电极视为设置在盛水容器外。
[0014]I)首先以第一电极对为例，第一电极对的阳电极仅与盛水容器内渗透通过第一透水性隔膜的渗透水接触(阳电极不与盛水容器的水直接接触)，把阳极直接氧化反应转移到盛水容器外进行，阳极反应产物在容器外排走，不致再返回容器内污染水质。同时，水中的阴性污染物例如余氯、各种有害阴离子等，受阳极电压作用，也可以从容器内水中透过第一透水性隔膜，迀移到盛水容器外随渗透水排出。
[0015]本发明中第一透水性隔膜的结构在微观上表现为无数透水微孔的过水通道区域，由于第一透水性隔膜是非导电性材料制成，因而在透水微孔的过水通道内产生电压降，即当电解电源的电解电压施加于外电极(阳电极)和内电极(阴电极)后，形成如下的电压降落关系:第一透水性隔膜外阳电极( + )—阳电极与第一透水性隔膜之间水膜的电压降U1—透水性隔膜自身阻抗产生的压降U2—第一透水性隔膜与盛水容器内的阴电极之间水阻抗产生的电压降U3。
[0016]而水电解时的析氢、析氧反应生成的气体很容易进入透水微孔的过水通道内并在过水通道内的水中生成气泡，在第一透水性隔膜的透水微孔的过水通道内的狭小环境中气泡很容易破碎从而产生局部高温高压，进而以极小电压激发出高效的水体等离子放电，在第一透水性隔膜中及第一透水性隔膜周边区域水中生成羟基自由基类暂态氧化因子的等离子体(等离子体是和固态、液态、气态处于同一层次的物质第四态，低温等离子体富含电子、离子、自由基和激发态分子，电子与离子有很高的反应活性，可以使通常条件下难以进行或速度很难的化学反应变得十分迅速，通过水体放电生成等离子群，可以大大提高水体中污染物的降解效率)，该羟基自由基暂态氧化因子的氧化性极强(超过臭氧)，同时在水中的存在时间又极短，因此可以在产生后迅速对水中有机物(如细菌)等污染物形成极强的降解作用并自身迅速氧化后直接还原为水，不留任何毒副作用。
[0017]2)第二电极对与第一电极对类似，但电压降落的方向相反。因此同样的，本发明中第二电极对的阴电极与第二透水性隔膜的渗透水接触可以用来保证第二电极对的电解反应正常进行，第二透水性隔膜也为非导电材料制成，因此也可以产生大量强杀菌能力的羟基自由基类暂态氧化