一種電磁紫外協(xié)同處理有機廢水的裝置和方法
【專利摘要】一種電磁紫外協(xié)同處理有機廢水的裝置，包括帶有加熱管的反應(yīng)槽，廢水預(yù)處理后送入反應(yīng)槽，所述反應(yīng)槽中設(shè)置有pH探頭和溫度探頭，所述反應(yīng)槽通過水泵以及管道與電磁紫外協(xié)同反應(yīng)器連接，使廢水在反應(yīng)槽和電磁紫外協(xié)同反應(yīng)器之間循環(huán)，氧化劑儲槽通過加藥泵連接在所述管道上，本發(fā)明還提供了一種電磁紫外協(xié)同處理有機廢水的方法，本發(fā)明裝置的光電轉(zhuǎn)換效率高，氧化效率高，且壽命長，少更換，維護成本低，運行成本低。
【專利說明】
一種電磁紫外協(xié)同處理有機廢水的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)保行業(yè)的廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電磁紫外協(xié)同處理有機廢水的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高級氧化技術(shù)是在高溫、高壓、電、聲、光、催化劑等反應(yīng)條件下，產(chǎn)生氧化能力很強的羥基自由基(.0H)，對有機物進行氧化的一類廢水處理技術(shù)，該類技術(shù)因為無選擇性、氧化徹底等優(yōu)勢，在高濃度有機廢水處理領(lǐng)域，得到了越來越廣泛的研究和應(yīng)用。
[0003]以紫外光作為基本反應(yīng)條件的紫外光氧化具有反應(yīng)條件溫和、氧化能力強等優(yōu)點，因而成為發(fā)展最為迅速的高級氧化技術(shù)之一。紫外光氧化對廢水中有機物的破壞包括兩方面的作用:一是有機污染物受到紫外光照射后，會接受光子的能量而處于激發(fā)態(tài)，并通過均裂、異裂以及光化電離等方式而分解;二是在紫外光的催化作用下，廢水中的氧化劑如雙氧水會生成羥基自由基(.0H)，或者通過照射半導(dǎo)體催化劑如T12產(chǎn)生羥基自由基.0H，從而對有機物實現(xiàn)徹底清除。
[0004]最早用于廢水紫外光氧化的紫外燈是有極汞燈，如常見的低壓汞燈和中高壓汞燈。有極汞燈因為存在電極，導(dǎo)致燈管封裝難度大，工藝復(fù)雜;而且電極易氧化變黑老化，導(dǎo)致燈的壽命不長，一般在3000-8000小時;頻繁的更換燈管也增加了運行成本。同時，在廢水處理過程中，為了防止電極部分與廢水接觸導(dǎo)致短路，需要在燈管之外增加一個起保護作用的石英套管，該套管不僅導(dǎo)致紫外反應(yīng)器的處理成本增加，而且會吸收10-20%的紫外線，使紫外線利用效率降低。
[0005]為了解決有極紫外燈存在的問題，一種新型的微波無極紫外燈開始被應(yīng)用于廢水處理領(lǐng)域。微波無極紫外燈的燈管沒有電極，因此壽命可以達到5萬小時以上，也不存在增加石英套管的必要。但是微波無極紫外燈用于廢水處理時，存在兩大問題:第一是用于激發(fā)紫外光的微波磁控管壽命很短，僅2000-3000小時，因此仍然導(dǎo)致整個反應(yīng)系統(tǒng)需要不斷更換配件，成本增加;第二是用于激發(fā)紫外線的微波絕大部分被廢水直接吸收發(fā)熱，從而使光電轉(zhuǎn)換效率大幅降低。
[0006]而另一種無極紫外燈一一磁勵無極紫外燈，是通過外加線圈在高頻電流作用下產(chǎn)生的高頻磁場，激發(fā)無極紫外燈管內(nèi)的物質(zhì)產(chǎn)生紫外光，而電磁場不會受到廢水的干擾，所以其光電轉(zhuǎn)換效率很高。同時，與磁勵無極紫外燈管配套的各類電子元器件的壽命也可以達到5萬小時以上，因而整體系統(tǒng)的維護更換成本很低。
[0007]吳鵬在“低頻無極燈降解偶氮染料酸性橙7”論文中首次將外耦合磁勵無極紫外燈用于廢水處理，但是該研究僅停留在理論研究階段，其應(yīng)用方法和裝置還存在以下問題:
[0008]I)僅利用紫外光進行氧化，反應(yīng)過程中除紫外光的直接分解作用外，也通過催化溶解氧產(chǎn)生臭氧進行氧化，但這兩類氧化方式的氧化效率都低于羥基自由基，所以僅適用于處理低濃度有機廢水；
[0009]2)反應(yīng)在常溫下進行，未達到磁勵無極紫外燈的最佳工作溫度，因此氧化效率偏低；
[0010]3)反應(yīng)器結(jié)構(gòu)材料使用有機玻璃，長期使用后會因為紫外輻射和氧化導(dǎo)致其老化損壞；
[0011]4)采用序批式靜態(tài)結(jié)構(gòu)，使用過程中燈管表面容易結(jié)垢，導(dǎo)致紫外透過率降低，進一步導(dǎo)致氧化效率降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種電磁紫外協(xié)同處理有機廢水的裝置和方法，大大提高了氧化效率，同時降低了運行成本。
[0013]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0014]—種電磁紫外協(xié)同處理有機廢水的裝置，包括帶有加熱管9的反應(yīng)槽I，廢水預(yù)處理后送入反應(yīng)槽I，所述反應(yīng)槽I中設(shè)置有PH探頭7和溫度探頭8，所述反應(yīng)槽I通過水栗2以及管道與電磁紫外協(xié)同反應(yīng)器5連接，使廢水在反應(yīng)槽I和電磁紫外協(xié)同反應(yīng)器5之間循環(huán)，氧化劑儲槽3通過加藥栗連接在所述管道上。
[0015]所述電磁紫外協(xié)同反應(yīng)器5材質(zhì)選用耐酸堿、耐紫外、且耐氧化的材料，例如不銹鋼、玻璃、石英、氟塑料或陶瓷等。
[0016]所述電磁紫外協(xié)同反應(yīng)器5為密封結(jié)構(gòu)，僅設(shè)置進水口53、出水口54和防水電源線接口；所述密封結(jié)構(gòu)由上部51和下部52組成，紫外燈55放置在兩部分之間；所述上部51和下部52的密封結(jié)合方式包括但不限于法蘭密封、密封圈密封以及卡環(huán)密封等。
[0017]所述紫外燈55為磁勵無極紫外燈，包括無極紫外燈管、用于產(chǎn)生高頻磁場的磁環(huán)和纏繞在磁環(huán)上的線圈以及用于產(chǎn)生高頻電流的頻率轉(zhuǎn)換器。
[0018]所述無極紫外燈管的形狀但不限于矩形、球形、橢球形、圓環(huán)形或橢圓環(huán)形等任何可以通過電磁場激發(fā)紫外光的形狀，在所述磁環(huán)和線圈外涂覆導(dǎo)熱硅膠或/和加裝密封保護套，以防止磁環(huán)和線圈被腐蝕，所述電磁紫外協(xié)同反應(yīng)器5的內(nèi)壁與無極紫外燈管的距離在5cm以內(nèi)，該距離內(nèi)的紫外光強度高，可以大幅提高反應(yīng)速率。所述無極紫外燈管及配套線圈的功率為30w-5kw。
[0019]本發(fā)明中，可以將所述電磁紫外協(xié)同反應(yīng)器5通過串并聯(lián)方式組合，以適應(yīng)不同水量。
[0020]本發(fā)明還提供了一種電磁紫外協(xié)同處理有機廢水的方法，包括如下步驟:
[0021]I)將廢水經(jīng)預(yù)處理去除懸浮物后注入反應(yīng)槽；
[0022]2)根據(jù)廢水特征，調(diào)整廢水pH至2-12之間；
[0023]3)將廢水與氧化劑混合后，栗入密封的電磁紫外協(xié)同反應(yīng)器進行反應(yīng)并與反應(yīng)槽中的廢水循環(huán)；
[0024]5)反應(yīng)期間，維持廢水溫度在10-90攝氏度，優(yōu)選40-80攝氏度；
[0025]6)反應(yīng)結(jié)束后將廢水排出。
[0026]所述氧化劑可以為雙氧水、次氯酸鈉、二氧化氯、臭氧、空氣或氧氣。
[0027]維持溫度的加熱方式包括蒸汽加熱、電加熱、紅外加熱、微波加熱等方式。
[0028]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0029]I)壽命長，少更換，維護成本低。與磁勵無極紫外燈管配套的各類電子元器件的壽命也可以達到5萬小時以上;反應(yīng)器也選用不銹鋼、氟塑料等耐紫外，耐氧化的材料;流經(jīng)反應(yīng)器的廢水流速很快，可以對燈管表面進行沖刷，防止結(jié)垢。
[0030]2)光電轉(zhuǎn)換效率高。紫外燈管直接與廢水接觸，不需要石英套管的保護，從而避免了石英套管對紫外的吸收；用于激發(fā)紫外光的電磁場不會被廢水吸收，可以最大限度轉(zhuǎn)換為紫外光;通過控制溫度，使燈管工作在最佳溫度狀態(tài)下，發(fā)光效率達到最大。
[0031]3)氧化效率高。不單純利用紫外光，而是主要利用紫外催化氧化劑產(chǎn)生的氧化能力更強的羥基自由基進行氧化;反應(yīng)溫度提高，氧化速率大幅增加；電磁場與紫外光協(xié)同作用，可以提高廢水中的羥基自由基數(shù)量;反應(yīng)器結(jié)構(gòu)緊湊，廢水流經(jīng)反應(yīng)器時，水中的光強密度高，氧化效率提升。因而適用于處理高濃度有機廢水。
[0032]4)運行成本低。除了光電轉(zhuǎn)換效率和氧化效率提高;處理相同濃度的有機廢水時，UV/H202的運行費用也遠低于單純紫外，而且氧化過程中不使用各種均相非均相的催化劑，有機廢水中的有機物完全礦化生成二氧化碳和水，因此不產(chǎn)生沉淀，不存在污泥處理費用。
【附圖說明】
[0033]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖2是本發(fā)明電磁紫外協(xié)同氧化反應(yīng)器整體等軸測圖一。
[0035]圖3是本發(fā)明電磁紫外協(xié)同氧化反應(yīng)器整體等軸測圖二。
[0036]圖4是本發(fā)明電磁紫外協(xié)同氧化反應(yīng)器和紫外燈等軸測圖。
【具體實施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的實施方式。
[0038]如圖1所示，一種電磁紫外協(xié)同處理有機廢水的裝置，包括帶有加熱管9的反應(yīng)槽I，廢水預(yù)處理后送入反應(yīng)槽I，所述反應(yīng)槽I中設(shè)置有PH探頭7和溫度探頭8，所述反應(yīng)槽I通過水栗2以及管道與電磁紫外協(xié)同反應(yīng)器5連接，使廢水在反應(yīng)槽I和電磁紫外協(xié)同反應(yīng)器5之間循環(huán)，氧化劑儲槽3通過加藥栗連接在所述管道上。
[0039]有機廢水經(jīng)過預(yù)處理后，栗入反應(yīng)槽I，在反應(yīng)槽I中通過pH探頭7監(jiān)測廢水pH并通過投加酸堿調(diào)節(jié)廢水PH至2-12之間，通過溫度探頭8監(jiān)測溫度并通過加熱管9將其穩(wěn)定在10-90攝氏度之間。隨后通過水栗2將廢水打入電磁紫外協(xié)同氧化反應(yīng)器5，使其在反應(yīng)槽I和電磁紫外協(xié)同氧化反應(yīng)器5之間不斷循環(huán)。廢水在進入電磁紫外協(xié)同氧化反應(yīng)器5之前，會通過加藥栗4將氧化劑儲槽3中的氧化劑按特定的劑量加入廢水管道中。
[0040]廢水與氧化劑在管道中充分混合后一起進入電磁紫外協(xié)同氧化反應(yīng)器5。配電控制箱6對反應(yīng)溫度、廢水pH、紫外燈實時功率進行實時監(jiān)測，并對水栗2、加藥栗4、電磁紫外協(xié)同氧化反應(yīng)器5和加熱管9的電源開關(guān)進行聯(lián)動控制。
[0041 ]本發(fā)明中，電磁紫外協(xié)同反應(yīng)器5材質(zhì)選用耐酸堿、耐紫外、且耐氧化的材料，例如不銹鋼、玻璃、石英、氟塑料或陶瓷等。如圖2、圖3和圖4所示，電磁紫外協(xié)同反應(yīng)器5為密封結(jié)構(gòu)，僅設(shè)置進水口 53、出水口 54和防水電源線接口 ；密封結(jié)構(gòu)由上部51和下部52組成，紫外燈55放置在兩部分之間；上部51和下部52的密封結(jié)合方式包括但不限于法蘭密封、密封圈密封以及卡環(huán)密封等。圖2和圖3中，通過通過螺絲和墊圈進行密封，設(shè)置有四個固定孔57、58、59、60。廢水經(jīng)過進水口 53流入反應(yīng)器，流經(jīng)紫外燈管后從出水口 54排出。在此期間，紫外燈55通過電磁線圈56激發(fā)產(chǎn)生紫外光，通過紫外光直接氧化，或者催化廢水中氧化劑產(chǎn)生羥基自由基等強氧化性自由基進行氧化，從而分解水中的污染物。
[0042]本發(fā)明中，紫外燈55為磁勵無極紫外燈，包括無極紫外燈管、用于產(chǎn)生高頻磁場的磁環(huán)和纏繞在磁環(huán)上的線圈以及用于產(chǎn)生高頻電流的頻率轉(zhuǎn)換器。無極紫外燈管的形狀但不限于矩形、球形、橢球形、圓環(huán)形或橢圓環(huán)形等任何可以通過電磁場激發(fā)紫外光的形狀，在所述磁環(huán)和線圈外涂覆導(dǎo)熱硅膠或/和加裝密封保護套，以防止磁環(huán)和線圈被腐蝕，所述電磁紫外協(xié)同反應(yīng)器5的內(nèi)壁與無極紫外燈管的距離在5cm以內(nèi)，該距離內(nèi)的紫外光強度高，可以大幅提高反應(yīng)速率。無極紫外燈管及配套線圈的功率為30w-5kw。
[0043]本發(fā)明中，可以將所述電磁紫外協(xié)同反應(yīng)器5通過串并聯(lián)方式組合，以適應(yīng)不同水量。
[0044]下面結(jié)合實施例進一步說明，但本專利保護范圍不限于以下實施例:
[0045]實施例1
[0046]采用300W矩形磁勵無極紫外燈及不銹鋼密封反應(yīng)器，用于處理20升⑶D濃度4500mg/L的高濃度染色廢水，反應(yīng)過程中，調(diào)節(jié)廢水pH = 3-6之間，維持溫度在40-50°C，投加27.5 %的雙氧水共計200ml，循環(huán)反應(yīng)2h后，COD處理至250mg/L，去除率達到95 %。
[0047]實施例2
[0048]采用100W環(huán)形磁勵無極紫外燈，以玻璃作為反應(yīng)器外殼，密封部分采用聚四氟乙烯，用于處理10升COD濃度70000mg/L的化學(xué)鍍鎳廢液，反應(yīng)過程中，調(diào)節(jié)廢水pH=4_5之間，維持溫度在60-80 0C，投加27.5 %的雙氧水共計2升，循環(huán)反應(yīng)3h以后，COD降低至3000mg/L，去除率為95 %。
[0049]實施例3
[0050]采用兩個500W矩形磁勵無極紫外燈，分別放置在不銹鋼密封反應(yīng)器中，將兩個反應(yīng)器并聯(lián)，用于處理200L電鍍鋅鎳合金廢水，反應(yīng)過程中，調(diào)節(jié)pH= 10-11，維持溫度在30-40°C，并加入共計2升10%的次氯酸鈉溶液，循環(huán)反應(yīng)4h以后，COD從2600mg/L降低至10mg/L以內(nèi)，去除率為96%。
【主權(quán)項】
1.一種電磁紫外協(xié)同處理有機廢水的裝置，包括帶有加熱管(9)的反應(yīng)槽(I)，廢水預(yù)處理后送入反應(yīng)槽(I)，其特征在于，所述反應(yīng)槽(I)中設(shè)置有PH探頭(7)和溫度探頭(8)，所述反應(yīng)槽(I)通過水栗(2)以及管道與電磁紫外協(xié)同反應(yīng)器(5)連接，使廢水在反應(yīng)槽(I)和電磁紫外協(xié)同反應(yīng)器(5)之間循環(huán)，氧化劑儲槽(3)通過加藥栗連接在所述管道上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述電磁紫外協(xié)同處理有機廢水的裝置，其特征在于，所述電磁紫外協(xié)同反應(yīng)器(5)材質(zhì)選用耐酸堿、耐紫外、且耐氧化的材料。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述電磁紫外協(xié)同處理有機廢水的裝置，其特征在于，所述電磁紫外協(xié)同反應(yīng)器(5)材質(zhì)選用不銹鋼、玻璃、石英、氟塑料或陶瓷。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述電磁紫外協(xié)同處理有機廢水的裝置，其特征在于，所述電磁紫外協(xié)同反應(yīng)器(5)為密封結(jié)構(gòu)，僅設(shè)置進水口(53)、出水口(54)和防水電源線接口；所述密封結(jié)構(gòu)由上部(51)和下部(52)組成，紫外燈(55)放置在兩部分之間；所述上部(51)和下部(52)的密封結(jié)合方式包括法蘭密封、密封圈密封以及卡環(huán)密封。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述電磁紫外協(xié)同處理有機廢水的裝置，其特征在于，所述紫外燈(55)為磁勵無極紫外燈，包括無極紫外燈管、用于產(chǎn)生高頻磁場的磁環(huán)和纏繞在磁環(huán)上的線圈以及用于產(chǎn)生高頻電流的頻率轉(zhuǎn)換器。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述電磁紫外協(xié)同處理有機廢水的裝置，其特征在于，所述無極紫外燈管的形狀為矩形、球形、橢球形、圓環(huán)形或橢圓環(huán)形，在所述磁環(huán)和線圈外涂覆導(dǎo)熱硅膠或/和加裝密封保護套，以防止磁環(huán)和線圈被腐蝕，所述電磁紫外協(xié)同反應(yīng)器(5)的內(nèi)壁與無極紫外燈管的距離在5cm以內(nèi)，所述無極紫外燈管及配套線圈的功率為30w-5kw。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述電磁紫外協(xié)同處理有機廢水的裝置，其特征在于，將所述電磁紫外協(xié)同反應(yīng)器(5)通過串并聯(lián)方式組合，以適應(yīng)不同水量。8.一種電磁紫外協(xié)同處理有機廢水的方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)將廢水經(jīng)預(yù)處理去除懸浮物后注入反應(yīng)槽； 2)根據(jù)廢水特征，調(diào)整廢水pH至2-12之間； 3)將廢水與氧化劑混合后，栗入密封的電磁紫外協(xié)同反應(yīng)器進行反應(yīng)并與反應(yīng)槽中的廢水循環(huán)； 5)反應(yīng)期間，維持廢水溫度在10-90攝氏度； 6)反應(yīng)結(jié)束后將廢水排出。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述電磁紫外協(xié)同處理有機廢水的方法，其特征在于，所述氧化劑為雙氧水、次氯酸鈉、二氧化氯、臭氧、空氣或氧氣。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述電磁紫外協(xié)同處理有機廢水的方法，其特征在于，所述步驟5)中，維持廢水溫度在40-80攝氏度，加熱方式為蒸汽加熱、電加熱、紅外加熱或微波加熱。
【文檔編號】C02F1/76GK105858857SQ201610231041
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月14日
【發(fā)明人】王磊, 李星橋, 葉小兵
【申請人】蘇州湛清環(huán)?？萍加邢薰?br>