申请日2013.01.20
公开(公告)日2013.05.08
IPC分类号C02F1/30; C02F1/78; C02F1/32
摘要
本发明涉及一种有机物污染废水光化学降解反应器单罐处理量扩张方法，属于废水处理技术领域。现有的相关技术中，存在微波能量利用情况不理想、反应器单罐废水处理量偏小以及内部液体循环强度不足等问题，本案旨在一揽子地解决上述问题。本案主要步骤包括在石英管之内用金属笼将无极紫外灯裹藏其内，以及，将波导管与该金属笼的内腔进行联通，由此在金属笼的外壁与反应器的内壁之间构建微波弱辐照空域或微波零辐照空域;将石英管隐置在位于反应器内部的呈悬空、竖直状态的大头朝下的喇叭筒状构件其宽大腔管之内的上部区域;在三维方向上延展、扩大反应器内部所述微波弱辐照空域或微波零辐照空域的尺寸。该方法综合解决了上述系列问题。
权利要求书
1.有机物污染废水光化学降解反应器单罐处理量扩张方法，该方法的主要步 骤如下：a，用金属材质的笼状的微波约束器将位于石英管内的无极紫外灯包藏 起来，使得无极紫外灯处于该笼状的微波约束器的内部，该笼状的微波约束器 其整体的结构位置也是在所述石英管的内部，该石英管是用于气液物相隔离、 发挥屏护作用的构件，该笼状的微波约束器是一个笼形金属构件，该笼状的微 波约束器的功能是将微波辐照约束在其内部;b，将该内部架设有受金属材质的 笼状的微波约束器包裹的无极紫外灯的石英管悬空架设于一个喇叭筒状构件其 腔管之内的腔管管径相对较小的区域，该架设方法使得该石英管全部或大部分 隐入该喇叭筒状构件腔管之内，所述石英管的中轴线与该喇叭筒状构件的中轴 线相互重合，所述石英管的外壁与围绕其周遭的喇叭筒状构件腔管管壁之间的 距离控制在5厘米与40厘米之间，所述石英管的外壁与围绕其周遭的喇叭筒状 构件腔管管壁之间的空域是光催化降解反应空域，该光催化降解反应空域其轮 廓形态貌似扳指;c，将该内部悬空架设有所述石英管的喇叭筒状构件大头朝下 地悬空架设在反应器的内腔之中，并使该喇叭筒状构件的中轴线与该反应器内 腔底面相互垂直，由此将所述光催化降解反应空域其外周边界与反应器内腔腔 壁之间的空域构建成容量扩展空域，该容量扩展空域包裹着所述光催化降解反 应空域，所述反应器其主体是一个金属材质的反应罐;d，将源自磁控管的波导 管探入所述石英管内，并将该波导管的探入石英管的那一端与所述笼状的微波 约束器的内腔进行联通，所述联通指的是微波通道意义上的联接与贯通;e，将 位于反应器内腔底部的用于释放含臭氧空气的微孔曝气头移入该喇叭筒状构件 其大头端端口边沿在反应器内腔底面铅垂投影所圈定的范围之内;f，在三维方 向上延展、扩大所述容量扩展空域的尺寸。
2.根据权利要求1所述的有机物污染废水光化学降解反应器单罐处理量扩张 方法，其特征在于，该笼状的微波约束器其材质是经过镜面抛光处理的不锈钢。
3.根据权利要求2所述的有机物污染废水光化学降解反应器单罐处理量扩张 方法，其特征在于，该笼状的微波约束器是由镜面抛光不锈钢丝编织制成。
4.根据权利要求2所述的有机物污染废水光化学降解反应器单罐处理量扩张 方法，其特征在于，该笼状的微波约束器是由镜面抛光冲孔不锈钢板经模压、 焊接或拼接工艺制成。
5.根据权利要求1所述的有机物污染废水光化学降解反应器单罐处理量扩张 方法，其特征在于，使该笼状的微波约束器其外壁与所述石英管内壁相互紧贴 或相互间距小于5.0厘米。
6.根据权利要求5所述的有机物污染废水光化学降解反应器单罐处理量扩张 方法，其特征在于，使该笼状的微波约束器其外壁与所述石英管内壁相互紧贴。
7.根据权利要求1所述的有机物污染废水光化学降解反应器单罐处理量扩张 方法，其特征在于，该喇叭筒状构件其选定材质是不锈钢。
8.根据权利要求1所述的有机物污染废水光化学降解反应器单罐处理量扩张 方法，其特征在于，所述石英管的外壁与围绕其周遭的喇叭筒状构件腔管管壁 之间的距离控制在15厘米与30厘米之间。
9.根据权利要求1所述的有机物污染废水光化学降解反应器单罐处理量扩张 方法，其特征在于，该喇叭筒状构件的朝下的大头端其端口边沿与该反应器内 腔侧壁之间的距离以及与该反应器内腔底面之间的距离均控制在5厘米与50厘 米之间。
10.根据权利要求1所述的有机物污染废水光化学降解反应器单罐处理量扩 张方法，其特征在于，该喇叭筒状构件其朝上的小头端端口与该反应器内腔腔 顶的距离控制在20厘米与100厘米之间。
说明书
有机物污染废水光化学降解反应器单罐处理量扩张方法
技术领域
本发明涉及一种有机物污染废水光化学降解反应器单罐处理量扩张方法， 属于C02F废水处理技术领域。
背景技术
微波光催化降解处理技术，作为一种有效的针对含有机污染物工业废水的 无害化处理技术，近年来发展迅猛。
关于微波光催化降解技术，作为一例，可以参见公开号为CN102260003A 的中国专利申请案。
该公开号为CN102260003A的中国专利申请案，是以微波作为激发源，激 发无极紫外灯发射紫外线，于液体内部照射掺有光催化剂二氧化钛的悬浊液， 该无极紫外灯被石英管所笼罩保护着，有空气泵向该石英管内腔持续注入空气， 由石英腔溢出的空气经由管道与位于反应器底部的微孔曝气头联通，该反应器 内部的下方区域为曝气区，该反应器内部的上方区域是微波光催化反应区，该 方案还以反应器内置的膜分离组件，来提析净化后的水，并以该膜分离组件实 现光催化剂二氧化钛微粒的截留再用;该方案还在无极紫外光源与膜分离组件 之间架设隔板，用于防止紫外线对有机质的膜分离组件的辐射损伤;通入反应 器内部的空气，部分直接参与依托光催化剂二氧化钛的光催化降解反应，还有 一部分空气，在紫外光的直接照射下，生成一定量的臭氧，该生成的臭氧当然 也发挥着针对有机污染物的直接的氧化降解作用。
该公开号为CN102260003A的中国专利申请案毫无疑问为微波光催化废水 降解技术的进步起到了不可忽视的推动作用，其研发人员在该领域所展开的工 作令人敬佩。
基于由衷的敬佩之意，以及，共同的努力方向，我们下面要谈的是问题。
我们知道，液态水体其本身也能够吸收微波的能量，并导致被处理的液态 水体其本身的温升效应，而这种伴随废水处理过程而出现的温升效应，却不是 我们所期待的情形，换句话说，来自磁控管的微波能量没有完全被用于激发无 极紫外灯，而有相当一部分本应只用于激发无极紫外灯的微波能量被耗散于所 述的温升效应，该种不受待见的温升效应造成了不必要的微波能量浪费，鉴于 上述公开号为CN102260003A的中国专利申请案所展示的装置结构方案，其合 理的途径，只能是通过减少微波光催化反应器的体积或者说减少单罐处理容量 来来达成弱化微波多余耗散的目的，关于这一点，在该CN102260003A申请案 其具体实施方式中清晰表达了关于该装置结构整体的适宜尺寸，其所表达的优 选尺寸对应的就是一个外形很小的装置，那么，如此一来，反应器内壁与微波 辐射源的距离小了，与微波接触的废水量小了，废水所吸收的微波能量相对也 小了，与之相对应地，单罐的废水处理量因此也小了，更具体地说，其实施例 中所表达的装置适宜尺寸所对应的内部容积是40升，也即单罐废水处理量是40 升，即0.04立方，换句话说，其一次全套、全程操作只解决了0.04立方的工业 废水，那么，就需要进行很多次的由首至尾的全套操作的重复，其处理量的累 加才具有工业规模的意义，打个比方说，只是个大致的比方，该案其优选结构 尺寸大致对应的单罐0.04立方这样的废水处理量，需要重复1000次的由首至尾 的全套、全程操作，其累加量，才能达到40立方这样一个具有工业水平的的废 水处理量，如此过度繁琐的重复操作将导致人力、物力的严重浪费，可见，该 种由CN102260003A所展示的方案其实际的废水降解处理效率可能不能尽如人 意。因此，如何在不造成更多微波能量浪费或减少微波能量浪费的前提下，增 加单罐废水处理量，减少该间歇式废水处理装置的不必要的太多的由首至尾的 重复操作次数，提高其废水处理效率，是一个有意义的值得关注的技术问题。
此外，该种由CN102260003A所展示的方案，其反应罐内部漫布升腾的气 泡，对于推动反应罐内部液体的相对大尺度的循环运动，贡献稍显不足;当然， 该不足之处，对于CN102260003A方案如其具体实施方式中清晰表达的事实上 对应的小尺寸、小容量装置来说，几乎没有什么可观测的影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对上述现有技术中存在的不足之处，即， 微波能量利用情况不理想以及实际单罐废水处理量偏小的问题，研发一种能够 解决上述问题的方法，并且，方法还应当能够捎带强化反应器内部液体的相对 大尺度的循环运动。
本发明通过如下方案解决所述技术问题，该方案提供一种有机物污染废水 光化学降解反应器单罐处理量扩张方法，该方法的主要步骤如下：a，用金属材 质的笼状的微波约束器将位于石英管内的无极紫外灯包藏起来，使得无极紫外 灯处于该笼状的微波约束器的内部，该笼状的微波约束器其整体的结构位置也 是在所述石英管的内部，该石英管是用于气液物相隔离、发挥屏护作用的构件， 该笼状的微波约束器是一个笼形金属构件，该笼状的微波约束器的功能是将微 波辐照约束在其内部;b，将该内部架设有受金属材质的笼状的微波约束器包裹 的无极紫外灯的石英管悬空架设于一个喇叭筒状构件其腔管之内的腔管管径相 对较小的区域，该架设方法使得该石英管全部或大部分隐入该喇叭筒状构件腔 管之内，所述石英管的中轴线与该喇叭筒状构件的中轴线相互重合，所述石英 管的外壁与围绕其周遭的喇叭筒状构件腔管管壁之间的距离控制在5厘米与40 厘米之间，所述石英管的外壁与围绕其周遭的喇叭筒状构件腔管管壁之间的空 域是光催化降解反应空域，该光催化降解反应空域其轮廓形态貌似扳指;c，将 该内部悬空架设有所述石英管的喇叭筒状构件大头朝下地悬空架设在反应器的 内腔之中，并使该喇叭筒状构件的中轴线与该反应器内腔底面相互垂直，由此 将所述光催化降解反应空域其外周边界与反应器内腔腔壁之间的空域构建成容 量扩展空域，该容量扩展空域包裹着所述光催化降解反应空域，所述反应器其 主体是一个金属材质的反应罐;d，将源自磁控管的波导管探入所述石英管内， 并将该波导管的探入石英管的那一端与所述笼状的微波约束器的内腔进行联 通，所述联通指的是微波通道意义上的联接与贯通;e，将位于反应器内腔底部 的用于释放含臭氧空气的微孔曝气头移入该喇叭筒状构件其大头端端口边沿在 反应器内腔底面铅垂投影所圈定的范围之内;f，在三维方向上延展、扩大所述 容量扩展空域的尺寸。
本案所述空域一词指的是空间、界域。
所涉该笼状的微波约束器其材质可以是任何的选定的金属，但是，鉴于其 所处的由强紫外光辐射所形成的臭氧混合气环境，以及，出于尽可能地通过复 杂的镜面反射机制最大限度地输出由无极紫外灯所发射的紫外光的考量，适于 制作该笼状的微波约束器的优选的金属材质是经过镜面抛光处理的不锈钢。
可以用镜面抛光的不锈钢丝编织制成该笼状的微波约束器。
当然，也可以用镜面抛光的冲孔不锈钢板经模压、焊接或拼接工艺制成所 述微波约束器。
该笼状的微波约束器其外壁与所述石英管内壁之间可以是采取任意选定的 距离，但是，其优选的形态是，该笼状的微波约束器其外壁与所述石英管内壁 相互紧贴或相互间距小于5.0厘米;该范围是优选的范围;但是，在此范围之 外的其它间距值其选择也是本案所允许的。
更进一步优选的形态是该笼状的微波约束器其外壁与所述石英管内壁相互 紧贴。
所述喇叭筒状构件的材质不限，所述喇叭筒状构件的材质例如可以是聚四 氟乙烯材质、玻璃材质、陶瓷材质、金属材质，等等，但是，该喇叭筒状构件 其优选材质是不锈钢。
所述石英管的外壁与围绕其周遭的喇叭筒状构件腔管管壁之间的距离控制 在15厘米与30厘米之间，这个范围是优选的范围;然而，在这个优选范围之 外的其它任意的距离选择也是本案所允许的。
该喇叭筒状构件的朝下的大头端其端口边沿与该反应器内腔侧壁之间的距 离以及与该反应器内腔底面之间的距离均控制在5厘米与50厘米之间，这是优 选的范围;然而，在这个优选范围之外的其它距离值选择也是本案所允许的。
该喇叭筒状构件其朝上的小头端端口与该反应器内腔腔顶的距离控制在20 厘米与100厘米之间;这是优选的范围;但是，在这个优选范围之外的其它距 离值选择也是本案所允许的。
本案方法还可以进一步包括一些其它步骤，所述其它步骤例如：在反应器 内腔架设液位控制开关，用于准确定位理想的液位高度;所述液位控制开关其 本身的技术含义是公知的;所述液位控制开关市场有售;所述其它步骤还例如 在所述金属容器底部开凿排污口，以及，在该排污口位置加装排污阀;所述其 它步骤再例如：微波功率调节步骤;所述其它步骤更例如：空气泵空气通量的 调节步骤;此外，还例如：通气管道改道步骤;等等。所述其它步骤不是必须 的步骤。
本发明的优点是，用金属材质的笼状的微波约束器，将无极紫外灯包裹于 其内腔之中，并将该笼状的微波约束器其内腔与源自磁控管的波导管联通，该 笼状的微波约束器其整体的结构位置也是在所述石英管的内部，该石英管是用 于气液物相隔离、发挥屏护作用的构件，藉由所述步骤，把经由波导管传输而 来的微波约束在其有效工作区之内，遏制了微波向周边废水水体的无益耗散， 并在微波约束器外壁与反应器内壁之间构建微波弱辐照空域或微波零辐照空 域;该石英管并且被置入位于反应器内腔的呈悬空、竖直状态的喇叭筒状构件 其腔管之内的上部区域;本案方法的步骤还包括：在三维方向上延展、扩大反 应器内部所述微波弱辐照空域或微波零辐照空域的尺寸，藉由该步骤，可以大 幅扩张反应器的设计容积，允许反应器单罐废水处理量大幅提升，而不用再担 心微波能量过多地耗散于无益的废水水体温升效应。
在采用镜面抛光的不锈钢丝网笼作为微波约束器的情况下，以及，在采用 冲孔不锈钢板经模压、焊接或拼接工艺制成微波约束器的情况下，经由复杂的 镜面反射机制，可以最大限度地将来自无极紫外灯的紫外光传输出去，并最大 限度地弥补所述金属笼其自身实体对光线遮挡、吸收所造成的损失。
依托本案方法，该废水降解反应器的设计容积即单罐废水处理量可以扩张 到数个立方至数十个立方;基于本案该方法，可以大幅度地降低全套、全程废 水降解操作的频度，有利于人力、物力的节约。
另一方面，本案方法以所述喇叭筒状构件引导液流作相对大尺度的循环运 动，反应器内升腾的含臭氧气泡流能够拖拽、引导反应器内部的液流沿该喇叭 筒状构件的腔管快速上升，并在冲击、通过石英管周边光催化降解反应区域之 后，由顶部区域向四周扩散，经由周边区域下沉，到达反应器内腔底部区域， 再经该喇叭筒状构件的朝下的大头端端口汇聚到该喇叭筒状构件的腔管之内， 继续其循环;这种受引导的相对大尺度的液体循环运动，有助于确保反应器内 部液体降解反应进程的均匀化，这对于大型降解反应器来说，是必须的;另一 方面，这种受引导的相对大尺度的液体循环运动，也有助于阻止二氧化钛催化 剂微颗粒的沉降。
具体实施方式
本案方法的实施，主要步骤如下：
a，用金属材质的笼状的微波约束器将位于石英管内的无极紫外灯包藏起 来，使得无极紫外灯处于该笼状的微波约束器的内部，该笼状的微波约束器其 整体的结构位置也是在所述石英管的内部，该石英管是用于气液物相隔离、发 挥屏护作用的构件，该笼状的微波约束器是一个笼形金属构件，该笼状的微波 约束器的功能是将微波辐照约束在其内部;
b，将该内部架设有受金属材质的笼状的微波约束器包裹的无极紫外灯的石 英管悬空架设于一个喇叭筒状构件其腔管之内的腔管管径相对较小的区域，该 架设方法使得该石英管全部或大部分隐入该喇叭筒状构件腔管之内，所述石英 管的中轴线与该喇叭筒状构件的中轴线相互重合，所述石英管的外壁与围绕其 周遭的喇叭筒状构件腔管管壁之间的距离控制在5厘米与40厘米之间，所述石 英管的外壁与围绕其周遭的喇叭筒状构件腔管管壁之间的空域是光催化降解反 应空域，该光催化降解反应空域其轮廓形态貌似扳指;
c，将该内部悬空架设有所述石英管的喇叭筒状构件大头朝下地悬空架设在 反应器的内腔之中，并使该喇叭筒状构件的中轴线与该反应器内腔底面相互垂 直，由此将所述光催化降解反应空域其外周边界与反应器内腔腔壁之间的空域 构建成容量扩展空域，该容量扩展空域包裹着所述光催化降解反应空域，所述 反应器其主体是一个金属材质的反应罐;
d，将源自磁控管的波导管探入所述石英管内，并将该波导管的探入石英管 的那一端与所述笼状的微波约束器的内腔进行联通，所述联通指的是微波通道 意义上的联接与贯通;
e，将位于反应器内腔底部的用于释放含臭氧空气的微孔曝气头移入该喇叭 筒状构件其大头端端口边沿在反应器内腔底面铅垂投影所圈定的范围之内;
f，在三维方向上延展、扩大所述容量扩展空域的尺寸。
如上所述，在步骤b中，所述石英管的外壁与围绕其周遭的喇叭筒状构件 腔管管壁之间的距离控制在5厘米与40厘米之间;在这个范围之内的任意选定 的距离值都是本案允许的、可用的距离值，该距离值例如可以是5厘米、9厘 米、16厘米、19厘米、22.5厘米、29厘米、36厘米或40厘米，等等。
适于制作该笼状的微波约束器的优选的金属材质是经过镜面抛光处理的不 锈钢。
可以用镜面抛光的不锈钢丝编织制成该笼状的微波约束器。
当然，也可以用镜面抛光的冲孔不锈钢板经模压、焊接或拼接工艺制成所 述微波约束器。
该笼状的微波约束器其外壁与所述石英管内壁之间可以是采取任意选定的 距离，但是，其优选的形态是，该笼状的微波约束器其外壁与所述石英管内壁 相互紧贴或相互间距小于5.0厘米，例如，该距离可以是0.5厘米、1厘米、2 厘米、2.5厘米、3厘米、4厘米或5厘米，等等;该范围是优选的范围;但是， 在此范围之外的其它间距值其选择也是本案所允许的。
更进一步优选的实施形态是该笼状的微波约束器其外壁与所述石英管内壁 相互紧贴。
所述喇叭筒状构件的材质不限，所述喇叭筒状构件的材质例如可以是聚四 氟乙烯材质、玻璃材质、陶瓷材质、金属材质，等等，但是，该喇叭筒状构件 其优选实施材质是不锈钢。
所述石英管的外壁与围绕其周遭的喇叭筒状构件腔管管壁之间的距离控制 在15厘米与30厘米之间，这个范围是优选的范围，该范围之内的任意选定的 距离值都是优选的、可用的距离值，该距离值例如可以是15厘米、18厘米、 22.5厘米、26厘米或30厘米，等等;然而，在这个优选范围之外的其它任意 的距离选择也是本案所允许的。
该喇叭筒状构件的朝下的大头端其端口边沿与该反应器内腔侧壁之间的距 离以及与该反应器内腔底面之间的距离均控制在5厘米与50厘米之间，这是优 选的范围，该范围之内的任意距离值都是优选的实施值，该距离值例如可以是 5厘米、15厘米、22厘米、27.5厘米、33厘米、43厘米或50厘米，等等;其 中，横向的所述距离当然也可以不同于纵向的所述距离;实施之中，在这个优 选范围之外的其它距离值选择也是本案所允许的。
该喇叭筒状构件其朝上的小头端端口与该反应器内腔腔顶的距离控制在20 厘米与100厘米之间，这是优选的范围，这个范围之内的任意选定的距离值都 是优选的距离值，该距离值例如可以是20厘米、39厘米、51厘米、60厘米、 77厘米、92厘米或100厘米，等等;但是，在这个优选范围之外的其它距离值 选择也是本案所允许的。
实施之中，该方法还可以进一步包括一些其它步骤，所述其它步骤例如： 在反应器内腔架设液位控制开关，用于准确定位理想的液位高度;所述液位控 制开关其本身的技术含义是公知的;所述液位控制开关市场有售;所述其它步 骤还例如在所述金属容器底部开凿排污口，以及，在该排污口位置加装排污阀; 所述其它步骤再例如：微波功率调节步骤;所述其它步骤更例如：空气泵空气 通量的调节步骤;此外，还例如：通气管道改道步骤;等等。
所述其它步骤不是必须的步骤。
本案方法其实施，不局限于以上所述步骤。