申请日2012.10.29
公开(公告)日2013.05.22
IPC分类号C02F9/08; C02F1/36; C02F1/32
摘要
本实用新型公开了一种纳米催化和超声波联合处理生活污水的装置，包括由管道依次连接的进水口，污水泵，纳米技术处理装置，超声波处理装置，出水口和沉淀池。纳米技术处理装置上端开口，中间安装有一台搅拌机，两边分别安装有四层与地面垂直的金属网，金属网表面上附有含银的纳米TiO2催化材料，金属网的面积和纳米技术处理装置的截面积相同。金属网上端间隔安装有六台紫外灯，使金属网受紫外光照射均匀。超声波处理装置中间安装有一台搅拌机，上部安装有四个超声波发生器。本实用新型具有处理时间短，去除率高，设备简单等特点，废水处理的质量明显提高满足了污水处理的要求，处理后输出的水指标完全达到了国家排放标准。
权利要求书
1.一种纳米催化和超声波联合处理生活污水的装置，其特征在于：该装置包括由管道依次连接的进水口，污水泵，纳米技术处理装置，超声波处理装置，出水口和沉淀池。
2.根据权利要求1所述的纳米催化和超声波联合处理生活污水的装置，其特征在于：所述的纳米技术处理装置上端开口，中间安装有一台搅拌机，两边分别安装有四层与地面垂直的金属网，金属网的面积和纳米技术处理装置的截面积相同。
3.根据权利要求2所述的纳米催化和超声波联合处理生活污水的装置，其特征在于：所述的金属网上端间隔安装有六台紫外灯。
4.根据权利要求1所述的纳米催化和超声波联合处理生活污水的装置，其特征在于：所述的超声波处理装置中间安装有一台搅拌机，上部安装有四个超声波发生器。
说明书
纳米催化和超声波联合处理生活污水的装置
技术领域
本实用新型涉及废水处理技术领域，具体涉及一种纳米催化和超声波联合处理生活污水的装置。
背景技术
生活污水处理工艺研究和应用领域共同关注的问题长期以来，城市生活污水的二级生物处理多采用活性污泥法，它是当前世界各国应用最广的一种二级生物处理流程，具有处理能力高，出水水质好等优点，但却不能去除氮、磷等无机营养物质以及无机离子。归纳起来，目前在城市生活污水处理研究和应用领域，普遍存在的问题有：
采用传统的活性污泥法，往往基建费、运行费高，管理较复杂，易出现污泥膨胀现象。随着污水排放标准的不断严格，对污水中氮、磷等营养物质以及金属离子的排放要求较高，传统的以活性污泥法为主污水处理工艺往往需要将多个厌氧和好氧反应池串联，形成多级反应池，通过增加内循环来达到脱氮除磷的目的，这势必要增加基建投资的费用及能耗，而且无法去除无机离子等。
此外，处理污水所产生的污泥未经处理处置直接进入环境后，将对环境造成二次污染，其对生态环境和人类活动构成了严重威胁。城市污水和工业废水在污水处理厂进行处理的过程中都将产生各种污泥。从消除污染物角度看，只有对污泥进行彻底的处理，污水处理的目的才真正达到。
纳米催化氧化技术，是近年来研究较多的废水处理技术，其利用高效光催化剂，在反应中产生活性极强的自由基，与有机化合物作用，使污染物氧化降解，最终生成无毒无害的H2O，CO2。目前TiO2被认为是最有效的光氧化催化剂，基于纳米TiO2巨大的比表面积、表面自由能和强力吸收紫外线、吸附废水中有机物的特性，在紫外光照射下，在反应中产生氧化能力极强的经基自由基(-OH)，光催化氧化快速降解有机物，高效处理废水。
超声波是一种高频机械波，是近年来发展的一项新型水处理技术。它能将水体中有害有机物转变成CO2、H2O、无机离子或比原有机物毒性小易降解的有机物，因而在处理难生物降解有机污染物方面具有显著的优越性。超声波尤其适合处理污泥，污泥在超声波作用下不断被压缩和膨胀，使内部可产生气穴泡，且不断成长并最终共振“内爆”产生超高 温(5000℃)、高压(500bar)，同时产生的强力水喷射流形成巨大的水力剪切力，对污泥中微生物细胞壁产生巨大的破坏，使污泥的物理、化学和生物性质发生不同程度的改变，并可避免二次污染。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种纳米催化和超声波联合处理生活污水的装置，它将超声波和纳米技术处理废水技术灵活组合，兼具二者的优点。先将废水通过纳米技术处理装置，纳米催化技术采用TiO2作为光氧化催化剂，基于纳米TiO2巨大的比表面积、表面自由能和强力吸收紫外线、吸附废水中有机物的特性，快速降解有机物，高效处理废水，部分污染物沉积到污泥中。再将废水和污泥经过超声波处理，超声波的频率范围为(20kHz-100kHz)，将水体和污泥中有害有机物转变成CO2、H2O、无机离子或比原有机物毒性小易降解的有机物。二者联合，使处理后废水中的有害物质大大减少，水质大幅提高，并可避免二次污染。
为了解决背景技术所存在的问题，本实用新型是采用以下技术方案：
一种纳米催化和超声波联合处理生活污水的装置，该装置包括由管道依次连接的进水口，污水泵，纳米技术处理装置，超声波处理装置，出水口和沉淀池。
作为优选，所述的纳米技术处理装置上端开口，中间安装有一台搅拌机，两边分别安装有四层与地面垂直的金属网，金属网表面上附有含银的纳米TiO2催化材料。金属网的面积和纳米技术处理装置的截面积相同，污水流过金属网，并被纳米TiO2催化材料催化反应。纳米TiO2有巨大的比表面积、表面自由能和强力吸收紫外线、吸附废水中有机物的特性，把有害有机物转变成CO2、H2O、无机离子等。
作为优选，所述的金属网上端间隔安装有六台紫外灯，使金属网受紫外光照射均匀。采用大功率交流紫外灯，型号J-2537，适合有220伏交流电的场所使用。在紫外光照射下，纳米TiO2催化材料在反应中产生氧化能力极强的自由基(-OH)，光催化氧化快速降解有机物，高效处理废水。
作为优选，所述的超声波处理装置中间安装有一台搅拌机，上部安装有四个超声波发生器，功率从0～3000瓦功率可调，频率20HKZ～60KHZ。通过控制污水的流动速度，使污 水受到超声波作用的时间为60秒。
纳米TiO2催化材料采用Ag/TiO2，掺银量为0.2%，已知银沉积能提高纳米TiO2的光催化性能，减缓催化剂失活速率;且在贵金属中，银的杀菌能力最强。金属银沉积在TiO2纳米材料的表面后，在紫外光照射下光生电子向银颗粒上迁移并富集，促进了光生电子和空穴的分离，延长了空穴的寿命，从而提高了光催化反应的效率和光催化活性。
搅拌机安装在纳米技术处理装置和超声波处理装置的中间，功率为5.5千瓦转速为40-136rpm。通过搅拌机的搅拌，使污水充分受到纳米催化作用和超声波的处理。
超声波发生器安装超声波处理装置的上部，总共四个。采用新式频率可调超声波发生器，工作电压：220V，工作电流：5A，功率从0～3000瓦功率可调，频率20HKZ～60KHZ，可提供稳定的连续超声波功率。通过控制污水的流动速度，使污水受到超声波作用的时间为60秒。一方面，超声波将水体中有害有机物转变成CO2、H2O、无机离子或比原有机物毒性小易降解的有机物;另一方面，污泥在超声波作用下不断被压缩和膨胀，内部可产生气穴泡，且产生超高温、高压，对污泥中微生物细胞壁产生巨大的破坏，此外，超声波还以把水中大分子有机污染物降解成无毒的小分子有机物。
本实用新型具有以下有益效果：纳米技术和超声波联合处理生活污水的装置具有处理时间短，去除率高，设备简单等特点，废水处理的质量明显提高满足了污水处理的要求，处理后输出的水指标完全达到了国家排放标准。