[01409566]超声-活性炭家庭饮用水装置

1）目的：设计、制造新型家庭饮用水装置，提供安全的饮用水。2）背景：水资源是人类赖以生存的基本物质，随着生活水平的提高与对健康的关注程度增加，人们对家庭用水水质的要求越来越高。自来水已经无法满足人们对于饮用水的要求，瓶装水因此得到迅速发展。短短十几年内，我国瓶装水市场由无到有，已经成为年产值数亿元的工业，而且还在高速增长。然而，瓶装水存在两个严重的缺陷。其一是瓶装水在生产、运输、使用过程中容易受到污染，而最终消费者并没有足够的技术来监测、预防、消除污染，使得其饮用的瓶装水水质降低，甚至不能达到饮用水标准。而不良商贩提供的劣质瓶装水更无法保证饮用水质量。从而对消费者的健康与安全造成严重威胁。此外，除了饮水外，人体直接接触的用水如洗菜、洗澡等也可以通过种种渠道进入体内而影响人体健康。因此，供水界认为，人们所需要的用水量中，应该有3％－40％达到饮用水标准，而不仅仅是直接饮用的1％－2%，这显然是瓶装水所无法满足的。而在我国现有水源水质、供水技术、管网质量、经济发展水平来看，在全社会的层面上提供达到饮用水标准的自来水也是数年内难以实现的。为解决人们对大量高质量的水的需求与供水水质不高之间的矛盾，简单、方便、可靠的家庭式分质供水装置是必须的，其市场十分广阔。活性炭是提高供水水质的最稳定、可靠的方法之一，其强大的吸附能力可以快速、简便的去除水中各种污染物质、细菌等。在美国国家环保局列举的64项饮用水有机污染物指标中，其中有51项以活性炭为最佳处理手段。活性炭是水厂深度处理中使用最多的手段，在家用型饮水设备中得到广泛应用。然而，活性炭吸附也有其局限性，最佳吸附范围低于20000Dalton，对超过此范围的污染物作用不大。更严重的是，活性炭巨大的表面积、疏松的孔隙结构、所吸附的大量有机物使得其成为微生物生长的温床，水厂实验发现，在使用7－10天后，活性炭表面即形成一层生物膜。家用型饮水系统中生物膜的存在也被广泛报道。生物膜的形成基本不可避免，微生物的活动可能使得出水细菌含量增加、浊度升高、细菌分泌物增加，水质恶化。水厂通常采用气水反冲的方法来清洗活性炭，而在家用饮水系统中，活性炭的清洗成为一大问题，在自来水水质不佳的情况下，活性炭会很快污染，其净化功能降低、甚至消失，从而使得出水水质恶化，远不能满足饮用水要求，而对人们健康造成潜在威胁。超声波是物质介质中的一种弹性机械波，能在水中产生一系列接近于极端的条件，如超过重力加速度几万倍的质点加速度，空化泡破裂产生的瞬间高温和高压(5000K,500atm)、急剧的放电、以及强烈的冲击波和射流等。由此衍生的二次波、辐射压、声捕捉、自由基、氧化剂等也可能较大程度地改变介质性质。超声波作用在水中，可以将大分子物质有效的分解为小分子，从而有利于活性炭吸附。更重要的是，超声波高达每秒钟近十万次的振动及其引起的机械效应、空化效应、共振、自由基效应等，可以快速有效的清洗活性炭表面，使微生物无法附着其上而形成生物膜，从而彻底的避免了由于微生物生长而造成的水质恶化，保证出水优质。3）基础：A.深圳市科技局项目“超声波技术在饮用水深度净化中的应用”，合同号2002-K1-58；B.国家发明专利“家用超声－活性炭分质供水设备”，申请号200310112508.2。4）技术方案：以柔性超声波与活性炭耦合，形成超声－活性炭系统，用于家庭分质供水，可以快速、有效的提供家庭所需要的饮用水、洗涤水、洗澡水等。