CN106563325A - 一种气雾与生态浮床组合的空气处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气雾与生态浮床组合的空气处理装置，初级过滤单元、汽水混合单元、植物漂浮床、汽水分离单元、深度处理单元；上述五个单元顺序安装在折板式风道内。本发明将污染的雾及水滴利用植物漂浮床进行过滤、吸收溶解于水中的污染物、为微生物提供良好的栖息地。其特有的水槽可收集雾滴，沉淀水中的PM2.5等固体污染物被微生物分解并被植物的根系吸收利用，从而达到净化空气及污水的作用。净化后的污水进入收集槽重复利用。

Description

一种气雾与生态浮床组合的空气处理装置

技术领域

本发明涉及环境保护领域，具体涉及一种利用水雾对污染空气进行洗涤处理，污染水利用植物生态浮床处理后循环利用的生态空气处理设备。

背景技术

当今室内空气的污染非常严重，来自世界卫生组织的一份调查报告称，世界上55％的新建和重修的建筑物中发现有害健康的室内空气。国际上一些室内环境专家提醒人们，在经历了工业革命带来的“煤烟型污染”和“光化学烟雾型”污染后，现代人正进入以“室内空气污染”为标志的第三污染时期。

当今流行的处理方法有以下缺点：

1、高效空气过滤法

我国尘土化比较严重，雾霾天气严重，空气污染也厉害，HEPA过滤器的使用寿命相对缩短，而且滤网风阻大，也可以成为细菌滋生的温床，更换成本又高，也就意味着HEPA过滤器需要经常更换，更换成本又高。

2、活性炭吸附法

活性炭里面有很多的细心孔，这个的作用也是为了吸附一些有害物质，而活性炭本身也是会有密度之分，如果空气中的污染源太多或者甲醛、笨含量较高，那么污染物质就会使活性炭完全失去效应。

3、静电集尘法

缺点是必需设计良好、否则清洗会很繁琐，而且容易产生臭氧，必须妥善设计让臭氧排出量降至安全浓度以下，这也是难点之一。

4、加湿净化法

只是起到室内加湿的功能，对空气污染物去除效果甚微。

5、植物净化法

其处理污水的技术成熟但是用于处理空气污染时的机理、处理方法、处理效果、设备的稳定性都有待考察。

我国空气净化市场巨大，鱼龙混杂、有些产品效果低下，宣传与实际效果有巨大的差距。

发明内容

本发明利用喷雾强化处理与传统空气净化设备相结合，喷雾后的污染水利用植物漂浮床处理后重复利用的新型空气污染设备——气雾与植物漂浮床组合的空气净化设备。

由于单纯利用植物处理空气污染的能力非常有限，处理效果极不稳定。本发明采用以下技术加以创新。使用水可以去除许多空气中的污染物，并且有悠久的历史，黄土垫道，清水泼街也许是最早的空气治理的方法了。我们都了解当空气污染严重时，如果是阴天，虽然空气湿度大，但是污染不会因为阴天而降低，有时因为大气流通差反而增高。但是，如果下一场雨，其空气质量会迅速改变，有时大雨过后，空气质量可以由重度污染天气立即转变为优。这就是雨水的作用。

传统的室内空气加湿器主要是超声波加湿器。犹如阴天一样，其主要目的是对室内的湿度进行调节，将室内的湿度保持在一个合理的健康状态。解决了室内干燥的问题。但是在空气质量的改善层面上尤其是在室内装修所带来的甲醛、甲苯的处理上显得十分不足。

水雾的作用如下雨一样，水雾有较大的表面积，可以迅速吸附空气中的PM10、PM2.5和细菌。也可以迅速溶解空气中的甲醛、氨、二氧化硫、臭气。是当今最廉价最有效的空气治理技术之一。

本发明是以水雾和深度处理单元结合处理空气污染的。而植物漂浮床具有处理循环水、增加生态景观效果的作用。因此，大大提高了空气处理效率。

人工造雾可以通过以下两种方法实现。

高压水泵加可调节造雾喷头或者通过水幕加填料。两种方法均是用洁净水洗涤污染空气均有较好的效果。

最优化的喷雾吸附甲醛实验数据(国家标准0.1mg/l)

取样时间分钟	甲醛浓度mg/l	去除效率％
			0	0.92
1	0.54
			2	0.38	58
4	0.27	70
			6	0.17	73
8	0.12	87
			10	0.1	90

注：10分钟可将室内超标9倍的甲醛处理达到国家标准

本发明是采用特别设计的折板风道来解决以上问题的。在特制的折板风道中，水雾与空气混合，经过与风道的碰撞，吸附和溶解空气中的污染物。最终成为水滴在重力的作用下落入位于设备最低部的水箱中。风道出口出设计了除雾器，保证了水雾、水滴去除，不得随空气排出。

问题的提出及解决方法

1、喷雾处理对空气中的一些非水溶性污染物去除效率低下，如苯系物等。解决方法是因地制宜加强后处理设备。如活性炭吸附、高压静电场、负离子等组件联合处理，以确保室内空气质量达标。

2、喷雾处理对水量要求大

经试验水量为处理风量的0.5-5％。水质要求为悬浮物要低，不可堵塞喷头。水中有机物含量低，如果有机物含量高将大大影响空气中的有机物在水中的溶解速度。由于需水量大，本发明使用循环水加以解决。

3、喷雾处理对水质要求高

由于经过喷雾后的水含有多种污染物，如悬浮物会堵塞喷头、甲醛、酒精等水溶性有机物会因为在水中的浓度的升高而降低了再次吸收效率。经过试验，水中污染物的含量与污染物的去除率成反比。因此循环水质的净化这也是本发明的关键治理技术。

根据Brix所提出的根区理论，湿地净化污水是通过植物处理的，固体物质能被植物的根拦截，污染的有机物被附着根部的生物膜所吸收，经过同化及异化作用被植物吸收，并经过一系列的物理、化学、微生物等过程实现对污水的净化。也就是说植物是湿地***中最活跃的反应区，物理、化学、生物过程主要都在这里发生。植物形成了一个庞大的网络。一方面直接分泌酶对污染物进行降解，并吸收一部分营养物质。另外植物分泌出多种成分，包括糖分、氨基酸、醇和有机酸等，可为根系微生物提供足够的营养和能量。其微生物的群体和活性比其他区高5-100倍。微生物它捕捉分解后的有机物供给植物动物共体利用。总之植物和微生物是污染物降解的主要因素。本发明采用湿地的原理，利用植物漂浮床技术处理循环水。

具体的，本发明提出了一种气雾与生态浮床组合的空气处理装置，所述装置包括顺序连接的如下单元：初级过滤单元、汽水混合单元、植物漂浮床、汽水分离单元、深度处理单元；上述五个单元顺序安装在折板式风道内。

进一步，如上所述的气雾与生态浮床组合的空气处理装置，所述折板式风道的进风口位于风道的底部、上部和/或一侧。

进一步，如上所述的气雾与生态浮床组合的空气处理装置，所述初级过滤单元是网状开口式，其上具有多个微孔。

进一步，如上所述的气雾与生态浮床组合的空气处理装置，所述汽水混合单元具有高压泵、水箱和喷雾喷头，所述高压泵位于水箱的外部一侧，所述喷雾喷头安装于所述折板式风道内最高点。

进一步，如上所述的气雾与生态浮床组合的空气处理装置，所述水箱位于所述装置的最低点，内设提升水泵和高低水位传感器。

进一步，如上所述的气雾与生态浮床组合的空气处理装置，所述植物漂浮床具有植物种植槽及植物固定面板。

进一步，如上所述的气雾与生态浮床组合的空气处理装置，所述植物种植水槽采用由上至下多条水槽的垂直布置，每条水槽均有进水管和出水管，并且各条水槽串联；植物置于漂浮板上，漂浮板漂浮在水槽内；所述植物固定面板位于每个水槽一侧并贴紧。

进一步，如上所述的气雾与生态浮床组合的空气处理装置，所述植物种植水槽采用水平多层布置，每条所述植物种植水槽均有进水管和出水管，并且各条水槽串联。

进一步，如上所述的气雾与生态浮床组合的空气处理装置，所述汽水分离单元采用不锈钢除雾网。

进一步，如上所述的气雾与生态浮床组合的空气处理装置，所述深度处理单元包括引风机及以下装置中的一种或多种：高效过滤网、高压静电除尘器、纳米光催化装置。

本发明创造的有益效果和特点如下：

本发明是将气雾混合强化处理与深度处理相结合植物的空气净化过程。利用植物浮床保证了雾化处理循环水的水质、水量，是一个集物理、化学、生态的空气处理新设备。本发明设计了独有的植物根系组合风道。将水箱、高压水雾、水槽、植物漂浮床、空气入口、出口、水泵和风机等结合为一体化。使空气、水、植物根系和微生物组成一个完整地生态***。

以本发明核心技术为主可与现有的其他技术完美对接，如新风技术、过滤技术、消毒技术等；大大提高了生态处理空气污染的效率，美化环境的同时处理了空气污染，与机械处理相比降低处理的成本40％左右，实现生态效益与经济效益的完美统一。

本发明生态环保、没有二次污染物，处理空气污染的同时还具有降温2-3度和加湿5-10％的功能。可调节室温(当气温超过34℃时，植物墙体可使室内降温2℃至5℃，空调减负荷15％以上)，可用于家庭及大型封闭空间。

根据植物选型可个性化建造如处理吸烟型、装修型、健康型、除味型等；可种植不同的植物参与空气污染治理的过程，如水培蔬菜、造型设计、插花摆放等提高人们的环保意识。

附图说明

图1为本发明气雾与生态浮床组合的空气处理装置的原理示意图。

图2为本发明气雾与生态浮床组合的空气处理装置的正面及侧面结构示意图。

图3为三种折板式风道的结构示意图。

图4为进风口过滤网结构示意图。

图5为喷淋装置的两种结构示意图。

图6为植物漂浮床的组合形式示意图。

图7为出风口过滤网的结构示意图。

图8为折板式组合风道的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明包括5个处理单元。污染空气首先经过初级过滤单元，去除较大的颗粒物，如毛发、编织物纤维、纸片等。后进入汽水混合单元，来自水箱的水经压力泵和喷头将水雾化喷出，在特制的折板风道中与污染空气混合、反应。水雾及水滴可以吸附空气中的PM2.5、溶解甲醛、臭气和部分有机物。污染的水雾在折板风道中碰撞，聚集成水滴，在重力作用下落入位于设备最低部的水箱中。箱中污染的水，经水泵入最高位的植物漂浮床，并依次自流入下方的植物漂浮床，最终汇入位于最下方的水箱中。在多级植物漂浮床中种植了多种水生植物和气根植物，在植物和微生物的联合作用下处理水中的污染物。处理后的水重新参与空气净化。处理后的空气进入汽水分离单元，去除剩余的水雾。最后进入深度处理单元，本单元可设置HELA高效过滤网、高压静电除尘器、纳米光催化装置等，去除剩余污染物，以确保经风机排出的空气达到国家标准。

如图2所示，根据本发明提供一种气雾与生态浮床组合的空气净化设备。其中包括：折板式组合风道(进风口、风道、水箱、高压水泵及喷水喷雾装置、供水泵、植物漂浮床、植物、植物固定面板、底板)、风机、组合深度净化器、出风口、控制仪表的一体化组合。

折板式风道提供污染空气与水雾的接触空间和控制汽水反应的时间。如图8所示，折板组合风道采用了固定于底板上的折板结构。由2、4、6个折板分别组成3、4、5个独立风道，其风道高度为200-1000mm,宽度200-500mm、长度3000-10000mm。如图3所示，是本发明的三种风道形式。该风道在一个优选实例中，采用垂直放置。也叫墙式结构。在又一优选实例中选用的是水平放置，可放置1-20层。在又一优选实例中选用的是斜体放置，可放置角度为30-60度，设计风速2-8米/秒。

初级过滤单元的进风口进风并对污染空气进行粗过滤。进风口位于风道的底部、上部和/或一侧。安装的进风口过滤网可以是由网状开口式聚合材料制成，如图4所示，其尺寸范围每线性英寸具有10-80个微孔，更好的为30-60个孔。

汽水混合单元里的喷淋装置用于制造水雾、水滴。如图5所示为本发明的两种喷淋结构示意图。在一个优选实例中采用高压泵和喷雾喷头组合。压力20-80pa，高压泵位于底部水箱中，喷头安装于风道内最高点。汽水比100:1-10，喷头与风向反向或垂直向安装。在另一个优选实例中采用高压泵、喷淋管和接触填料组合，压力5-20pa。高压泵位于底部水箱中，喷淋管安装于风道内最高点，汽水比100:10-20，喷头与风向反向安装。接触填料可采用，活性炭海绵、陶粒(直径2-5mm)、塑料填料制品。厚度20-80mm。本发明在一个优选实例中采用陶粒产品。

所述植物漂浮床具有植物种植槽及植物固定面板，用于处理循环水。漂浮床材料PVC、不锈钢管材制作。尺寸：高＊宽50-200＊30-200。

如图6所示，为发明的两种漂浮床组合形式。在一个采用垂直布置优选实例中，植物漂浮床采用由上至下多条水槽的垂直布置，每条水槽均有进水管和出水管，将各条水槽串联。植物置于漂浮板上，漂浮板漂浮在水槽内，漂浮板采用泡沫PVC板制作。为了防止植物漂移，和气体短路，本设计还采用了植物固定面板。它位于水槽一侧并贴紧以防止空气短路。植物固定板采用PVC板材，厚度10-50mm，开孔径15-150mm，开孔度10-35％。在另一个采用水平布置优选实例中，植物漂浮床采用水平多层布置，每条水槽均有进水管和出水管，将各条水槽串联。

本发明的漂浮床中的植物选用根系发达的气根植物、水培花卉、及水生植物。在一个优选实例中选用了气根植物包括吊兰、龟背竹、榕树、发财树、春羽。水培植物包括红掌、水椰子、常青藤、万年青。在另外一个实例中水生植物选用了香蒲、千屈菜、七星草、鸢尾、水竹等水生植物

如图7所示，本发明汽水分离器采用不锈钢除雾网、型号HG5-1450，用于去除空气中的残留水滴、水雾。

本发明的水箱用于储存循环水，位于设备的最低点，内设高压水泵、提升水泵和高低水位传感器。制作材料：PVC板、平板玻璃、不锈钢板。本发明在一个实例中采用平板玻璃制作。水箱内可以养鱼。

本发明的深度处理单元用于去除残余的空气污染物，保证处理后的空气质量达标。根据具体要求引风机可与多种净化设备组合。如空气过滤器、高压静电场去除残留的PM2.5。纳米光催化、活性炭过滤去除残余的有机物及臭味。本发明在一个实例中采用与水清洗的高压静电场组合。在另一个应用实例中采用与HEPA过滤器、负离子针组合。还有一个实例是与室外新风组合的设备。

有无深度处理单元的效果对比如下：

PM2.5的去除效果

注：国家一级优指标PM2.5小于50mg/l

甲醛的去除效果

注：国家一级优标准甲醛为0.1mg/l

可见本发明与现有的植物墙的区别如下：

1、处理机理不同：现有的植物墙以植物叶经光合作用处理污染物。本发明是以水雾和深度处理单元结合处理空气污染的。而植物漂浮床只是处理循环水、增加生态景观效果的作用。因此，大大提高了空气处理效率。

2、结构不同：现有植物墙一般为植物袋、种植槽、种植土、植物组合的产品。

3、本植物漂浮床是采用无土栽培技术。设计了独有的折板风道。将水箱、高压水雾、植物漂浮床、空气入口、出口、水泵和风机等结合为一体化的设备。使空气、水、植物和微生物组成一个完整地生态***。

4、现有植物墙以耐阴、耐湿的土培植物为主。本发明里的绿植以水生植物、气根植物、水培花卉为主。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种气雾与生态浮床组合的空气处理装置，其特征在于：

所述装置包括顺序连接的如下单元：初级过滤单元、汽水混合单元、植物漂浮床、汽水分离单元、深度处理单元；上述五个单元顺序安装在折板式风道内。

2.如权利要求1所述的气雾与生态浮床组合的空气处理装置，其特征在于：

所述折板式风道的进风口位于风道的底部、上部和/或一侧。

3.如权利要求1所述的气雾与生态浮床组合的空气处理装置，其特征在于：

所述初级过滤单元是网状开口式，其上具有多个微孔。

4.如权利要求1所述的气雾与生态浮床组合的空气处理装置，其特征在于：

所述汽水混合单元具有高压泵、水箱和喷雾喷头，所述高压泵位于水箱的外部一侧，所述喷雾喷头安装于所述折板式风道内最高点。

5.如权利要求4所述的气雾与生态浮床组合的空气处理装置，其特征在于：

所述水箱位于所述装置的最低点，内设提升水泵和高低水位传感器。

6.如权利要求1所述的气雾与生态浮床组合的空气处理装置，其特征在于：

所述植物漂浮床具有植物种植槽及植物固定面板。

7.如权利要求6所述的气雾与生态浮床组合的空气处理装置，其特征在于：

所述植物种植水槽采用由上至下多条水槽的垂直布置，每条水槽均有进水管和出水管，并且各条水槽串联；植物置于漂浮板上，漂浮板漂浮在水槽内；所述植物固定面板位于每个水槽一侧并贴紧。

8.如权利要求6所述的气雾与生态浮床组合的空气处理装置，其特征在于：

所述植物种植水槽采用水平多层布置，每条所述植物种植水槽均有进水管和出水管，并且各条水槽串联。

9.如权利要求1所述的气雾与生态浮床组合的空气处理装置，其特征在于：

所述汽水分离单元采用不锈钢除雾网。

10.如权利要求1所述的气雾与生态浮床组合的空气处理装置，其特征在于：

所述深度处理单元包括引风机及以下装置中的一种或多种：高效过滤网、高压静电除尘器、纳米光催化装置。