申请日2016.10.07
公开(公告)日2017.01.25
IPC分类号C02F1/32; C02F1/72; C02F101/30
摘要
本发明涉及一种污水中有机物分解装置及方法。包括：依次连接的光反应介质混合罐、溶氧微泡发生器、光反应器;其中：所述光反应介质混合罐与待处理污水相连，其上设置有光反应介质投放口;其内设置有搅拌装置;所述溶氧微泡发生器内设置有微泡腔和多径腔，所述微泡腔内排列多个设置有通孔的金属片，各金属片的通孔错位设置;所述多径腔内设置有多个直径不同的腔体;所述光反应器包括金属外筒，设置于金属外筒内部的光源。该装置及方法该光反应装置利用紫外光、量子碳素光反应介质、溶氧微泡和水的协同关系，提高光催化反应效率，促进量子碳素光反应介质分解产生羟基自由基等强氧化剂的速率，提高了有机物的氧化去除率。
摘要附图
权利要求书
1.一种污水中有机物分解装置，其特征在于，包括：依次连接的光反应介质混合罐(10)、溶氧微泡发生器(11)、光反应器(12);其中：
所述光反应介质混合罐(10)与待处理污水相连，其上设置有光反应介质投放口(10-1);其内设置有搅拌装置;
所述溶氧微泡发生器(11)内设置有微泡腔和多径腔，所述微泡腔内排列多个设置有通孔的金属片，各金属片的通孔错位设置;所述多径腔内设置有多个直径不同的腔体;
所述光反应器(12)包括金属外筒，设置于金属外筒内部的光源(12-5)。
2.根据权利要求1所述的一种污水中有机物分解装置，其特征在于，所述微泡腔包括微泡腔壳体、设置在微泡腔壳体内的金属片，微泡腔壳体两端设有进口和出口并通过端盖封闭;所述金属片包括：从进口到出口依次设置的金属片A、金属片B、金属片C;其中，所述金属片A和金属片B上错位设置有形状相同并且均匀分布的通孔;所述金属片C的边缘沿周部等距设置若干通孔;所述端盖的中部设置通孔。
3.根据权利要求2所述的一种污水中有机物分解装置，其特征在于，所述金属片结构A为均匀分布的六角形或圆形通孔圆盘，圆盘中心为中心孔的中心;所述金属片B的通孔分布为金属片A上的通孔横向移动两孔中心直线距离的1/2。
4.根据权利要求2所述的一种污水中有机物分解装置，其特征在于，所述金属片C片为外圆部分开有多个弧形通孔的金属板，其中间开有五个限位螺栓孔。
5.根据权利要求2所述的一种污水中有机物分解装置，其特征在于，所述多径腔壳体内设置有A腔、B腔、C腔、D腔、E腔，其中D腔为锥形腔，锥度为1:1，管径为出口径，E腔为开放式腔体，E腔的进口径等于D腔的出口径，E腔的管径≥D腔的管径，各腔的管径比例为3:1.5:4:1:1。
6.根据权利要求1所述的一种污水中有机物分解装置，其特征在于，光反应器(12)包括：金属外筒，设置于金属外筒内部的光源(12-5)，所述金属外筒设置有用于进出液体的入口(12-6)和出口(12-2);所述金属外筒内壁设置有反光层(12-4);所述光源(12-5)为紫外光源。
7.根据权利要求6所述的一种污水中有机物分解装置，其特征在于，所述光源(12-5)为6-8w的主波长为315nm-400nm的紫外线灯，光的强度为1mW/cm2。
8.根据权利要求6所述的一种污水中有机物分解装置，其特征在于，所述金属外筒的材质为SUS316。
9.根据权利要求1所述的一种污水中有机物分解装置，其特征在于，所述光反应器的输出口连接有沉淀池。
10.一种利用上述任一有机物分解装置进行污水处理的方法，其特征在于，包括：在光反应介质混合罐(10)将待处理污水与光反应介质相混合后通过溶氧微泡发生器(11)后进入光反应器(12)内进行光化学反应。
说明书
一种污水中有机物分解装置及方法
技术领域
本发明涉及一种有机物分解装置及方法，属于环保技术领域，具体涉及一种污水中有机物分解装置及方法。
背景技术
废水中所含的重金属对环境和人体健康危害大、持续时间长。大量未经处理的废弃物向土壤系统转移，并在自然因素的作用下汇集、残留于土壤环境中。土壤污染主要以重金属污染为主，其中镉、汞、铅、砷污染最为突出，废水中含有的铬(Cr)、砷(As)、镉(Cd)、锌(Zn)、镍(Ni)等重金属离子具有难降解、不可逆、毒性大和易被生物富集等特点，微量即可产生毒性效应，危害极大。
污染水的传统处理方法有：化学沉淀、离子交换、吸附、膜分离、氧化还原、电解及萃取等，但这些方法往往受水温、pH值、水质等因素的影响较大，对某些可溶物质去除率低，而且存在二次污染。对于土壤有机物和重金属治理修复已有较多的技术，包括常用的有物理化学方法、植物修复法、微生物修复法、土壤洗淋回填法等的技术。目前，土壤的修复工程中，比较普及应用的方法是将土壤中的污染物通过洗淋回收到洗淋水中，处理后的土壤回填，洗淋后的污染水再进行水处理。
将磁分离技术应用在废水处理，尤其是超导高梯度磁分离技术处理重金属废水有其独特的优势。对于废水中弱磁性及无磁性污染物，可以通过各种特性的磁性介质的吸着方法，快速地磁分离处理。由于磁分离处理系统低成本、小空间、高效率和高速处理等优点，成为近年来新兴的科研方向。实现重金属污水磁分离包含两方面工作，一是超导磁体，二是磁种。超导磁体装备已是非常成熟的技术，可以方便地从商业产品中得到。磁分离关键问题是如何制备高品质的磁种以及磁分离的具体工艺。
光催化氧化法是目前研究较多的一项高级氧化技术，是一种环境友好型绿色水处理技术,它能够彻底氧化降解污水中的有机污染物。结合一定量的光辐射，光敏介质材料在光的照射下表面受激励而产生电子(e-)和空穴(h+)。这些电子和空穴具有很强的还原和氧化能力，能与水或容存的氧反应，产生氢氧根自由基(·OH)和超级阴氧离子(·O)。这些氧化性极强的自由基，几乎能将所有构成有机物分子的化学键切断分解，达到无害化处理。但目前光催化氧化方法的催化剂利用率和回收率低,有待通过提高催化剂效率，采用光生电子和空穴复合,以及其他处理技术来共同提高反应效率等方面问题。
超导高梯度磁分离技术以独特分离原理和诸多优点，已成为最有发展前途的新型污水处理技术之一。随着技术理论和设备不断发展，其应用领域日益增加，在工业废水、生活污水、污染河水及湖水以及在处理污泥和废水中的弱磁及无磁性污染物方面具有独特的优势，利用磁性功能的吸附材料，已经得到众多的研究和小规模应用。同样光催化氧化方法也具有极为优秀的特点。但这两项技术仍没有得到应有的普及和大规模化工程应用的案例，其原因在于缺乏高效、经济、合理的技术配备等问题，尤其是设备磁分离方法和功能性的磁性吸附材料是否能够很好地匹配，关系到磁分离技术的特征能否充分地发挥出来。光催化氧化是光反应介质在特定波长光源的照射下才能产生催化作用，能否开发出光反应介质在更宽域的光谱作用下发生催化反应，也是当今该领域重要的课题之一。
针对这些问题，本发明人在长期系统开发和基础材料研究的基础上，提出了一种污水中有机物分解装置及方法。该装置及方法该光反应装置利用紫外光、量子碳素光反应介质、溶氧微泡和水的协同关系，提高光催化反应效率，促进量子碳素光反应介质分解产生羟基自由基等强氧化剂的速率，提高了有机物的氧化去除率。
发明内容
本发明主要目的是解决现有技术中存在的污水金属污染处理效能低下的技术问题，提供了一种污水中有机物分解装置及方法。该装置及方法该光反应装置利用紫外光、量子碳素光反应介质、溶氧微泡和水的协同关系，提高光催化反应效率，促进量子碳素光反应介质分解产生羟基自由基等强氧化剂的速率，提高了有机物的氧化去除率。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种污水中有机物分解装置，包括：依次连接的光反应介质混合罐、溶氧微泡发生器、光反应器;其中：
所述光反应介质混合罐与待处理污水相连，其上设置有光反应介质投放口;其内设置有搅拌装置;
所述溶氧微泡发生器内设置有微泡腔和多径腔，所述微泡腔内排列多个设置有通孔的金属片，各金属片的通孔错位设置;所述多径腔内设置有多个直径不同的腔体;
所述光反应器包括金属外筒，设置于金属外筒内部的光源。
优化的，上述的一种污水中有机物分解装置，所述微泡腔包括微泡腔壳体、设置在微泡腔壳体内的金属片，微泡腔壳体两端设有进口和出口并通过端盖封闭;所述金属片包括：从进口到出口依次设置的金属片A、金属片B、金属片C;其中，所述金属片A和金属片B上错位设置有形状相同并且均匀分布的通孔;所述金属片C的边缘沿周部等距设置若干通孔;所述端盖的中部设置通孔。
优化的，上述的一种污水中有机物分解装置，所述金属片结构A为均匀分布的六角形或圆形通孔圆盘，圆盘中心为中心孔的中心;所述金属片B的通孔分布为金属片A上的通孔横向移动两孔中心直线距离的1/2。
优化的，上述的一种污水中有机物分解装置，所述金属片C片为外圆部分开有多个弧形通孔的金属板，其中间开有五个限位螺栓孔。
优化的，上述的一种污水中有机物分解装置，所述多径腔壳体内设置有A腔、B腔、C腔、D腔、E腔，其中D腔为锥形腔，锥度为1:1，管径为出口径，E腔为开放式腔体，E腔的进口径等于D腔的出口径，E腔的管径≥D腔的管径，各腔的管径比例为3:1.5:4:1:1。
优化的，上述的一种污水中有机物分解装置，光反应器包括：金属外筒，设置于金属外筒内部的光源，所述金属外筒设置有用于进出液体的入口和出口;所述金属外筒内壁设置有反光层;所述光源为紫外光源。
优化的，上述的一种污水中有机物分解装置，所述光源为6-8w的主波长为315nm-400nm的紫外线灯，光的强度为1mW/cm2。
优化的，上述的一种污水中有机物分解装置，所述金属外筒的材质为SUS316。
优化的，上述的一种污水中有机物分解装置，所述光反应器的输出口连接有沉淀池。
一种利用上述任一有机物分解装置进行污水处理的方法，包括：在光反应介质混合罐将待处理污水与光反应介质相混合后通过溶氧微泡发生器后进入光反应器内进行光化学反应。
因此，本发明具有如下优点：
1.本发明利用紫外光、量子碳素光反应介质、溶氧微泡和水的协同关系，提高光催化反应效率，促进量子碳素光反应介质分解产生羟基自由基等强氧化剂的速率，提高了有机物的氧化去除率;
2.本发明的溶氧微泡发生器通过多层排列的带有通孔的金属板形成多个微反应釜，液体通过时能够产生大量的液体中的溶氧微泡，通过多个直径不同的腔体，使液体介质在流速不同和正负压不同的环境下参与反应，液体介质中的溶氧在激烈的拉伸和压缩状态下产生大量的离子化微粒，提高了溶氧反应效率;
3.本发明的污水处理方法利用量子碳素光反应介质做为光反应介质，能够产生大量的强活性氧化物质，如OH-、O2、H等强氧化剂，几乎对所有的有机物或有些无机物进行比较彻底地氧化分解，产生出无危害的物质H2O、CO2等。