申请日2012.09.11
公开(公告)日2012.12.19
IPC分类号C02F1/32; C02F1/30
摘要
本发明涉及一种无极紫外光催化废水降解用大处理量反应器，属于废水处理技术领域。现有的针对含有机污染物工业废水的无极紫外光催化降解技术中，存在因废水水体本身对微波能量的大量吸收而造成的能量无益耗散问题，以及，反应器单罐废水处理量偏小的问题，本案旨在解决上述问题。本案将无极紫外灯安置于金属材质的笼状的透光的微波约束器之内，并将微波导入其内，约束微波，阻遏其无益耗散，同时，该结构中，在该微波约束器与废水水体之间的结构位置装设有用于气液隔离的透紫外的石英管;基于本案结构，允许通过大幅扩展反应器内部的无微波辐照空域的设计尺寸，实现反应器设计容积的大幅扩张，进而大幅提升反应器的单罐废水处理量。
权利要求书
1.无极紫外光催化废水降解用大处理量反应器，该反应器的结构包括一个金 属容器，所述金属容器其外形轮廓呈立方体形、长方体形、圆柱体形、椭圆柱 体形、多棱柱体形、球体形或椭球体形，在所述金属容器内腔的底部位置装设 有一些微孔曝气头，以及，石英管，该石英管架设在所述金属容器的内腔位置， 该石英管的两端装设有封堵盖头，分别位于石英管两端的所述封堵盖头上均开 设有通气接口，以及，无极紫外灯，该无极紫外灯呈棒状、环状、球状、海星 状或海胆状，该无极紫外灯的数量至少在一个以上，该数量至少在一个以上的 无极紫外灯均架设在所述石英管的内部，以及，空气泵，该空气泵装设于所述 金属容器的外部，所述石英管其一端封堵盖头上的通气接口经由通气管道并透 过所述金属容器的壁与所述空气泵的出气口联通，所述石英管其另一端封堵盖 头上的通气接口经由另一条通气管道与位于所述金属容器内腔底部的微孔曝气 头联通，以及，微波发生器，该微波发生器装设于所述金属容器的外部，该微 波发生器是磁控管，以及，波导管，该波导管是用于传输微波的构件，该波导 管的一端与所述磁控管联通，该波导管的另一端透过所述金属容器的壁与所述 金属容器的内腔联通，以及，膜分离组件，该膜分离组件装设在所述金属容器 的内腔位置，以及，水泵，该水泵用于抽提净水，该水泵位于所述金属容器的 外部，该膜分离组件经由通水管道并透过所述金属容器的壁与水泵的进水口联 通，以及，另一台水泵，该另一台水泵用于泵送含有机污染物的所述废水，该 另一台水泵位于所述金属容器的外部，该另一台水泵的出水口经由另一条通水 管道并透过所述金属容器的壁与所述金属容器的内腔联通，所述金属容器的顶 部开设有尾气排放口，其特征在于，该波导管的透过所述金属容器的壁的那一 端进一步延伸进入所述金属容器的内腔，该深入所述金属容器内腔的波导管的 那一端并且再进一步透过所述石英管的一个封堵盖头探入石英管的内部，以及， 该反应器的结构还包括金属材质的笼状的微波约束器，该笼状的微波约束器上 含有许多的孔洞，该笼状的微波约束器的功能是约束微波，遏制其无益耗散， 同时，允许大部分紫外光穿透，该笼状的微波约束器的装设位置位于所述石英 管的内部，该笼状的微波约束器其内腔与所述波导管的探入石英管的那一端联 通，所述架设在石英管内部的无极紫外灯均被所述笼状的微波约束器裹在其中。
2.根据权利要求1所述的无极紫外光催化废水降解用大处理量反应器，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冲孔不锈钢。
3.根据权利要求1所述的无极紫外光催化废水降解用大处理量反应器，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1所述的无极紫外光催化废水降解用大处理量反应器，其特 征在于，在所述金属容器的底部开设有排污口，该排污口用于排渣、清污，在 该排污口位置装设有排污阀，所述排污阀是用于排污控制的阀门。
说明书
无极紫外光催化废水降解用大处理量反应器
技术领域
本发明涉及一种无极紫外光催化废水降解用大处理量反应器，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。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对上述CN102260003A申请案中存在的 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小的问题， 研发一种能够解决上述问题的新型的废水光化学催化降解反应器。
本发明通过如下方案解决所述技术问题，该方案提供一种无极紫外光催化 废水降解用大处理量反应器，该反应器的结构包括一个金属容器，所述金属容 器其外形轮廓呈立方体形、长方体形、圆柱体形、椭圆柱体形、多棱柱体形、 球体形或椭球体形，在所述金属容器内腔的底部位置装设有一些微孔曝气头， 以及，石英管，该石英管架设在所述金属容器的内腔位置，该石英管的两端装 设有封堵盖头，分别位于石英管两端的所述封堵盖头上均开设有通气接口，以 及，无极紫外灯，该无极紫外灯呈棒状、环状、球状、海星状或海胆状，该无 极紫外灯的数量至少在一个以上，该数量至少在一个以上的无极紫外灯均架设 在所述石英管的内部，以及，空气泵，该空气泵装设于所述金属容器的外部， 所述石英管其一端封堵盖头上的通气接口经由通气管道并透过所述金属容器的 壁与所述空气泵的出气口联通，所述石英管其另一端封堵盖头上的通气接口经 由另一条通气管道与位于所述金属容器内腔底部的微孔曝气头联通，以及，微 波发生器，该微波发生器装设于所述金属容器的外部，该微波发生器是磁控管， 以及，波导管，该波导管是用于传输微波的构件，该波导管的一端与所述磁控 管联通，该波导管的另一端透过所述金属容器的壁与所述金属容器的内腔联通， 以及，膜分离组件，该膜分离组件装设在所述金属容器的内腔位置，以及，水 泵，该水泵用于抽提净水，该水泵位于所述金属容器的外部，该膜分离组件经 由通水管道并透过所述金属容器的壁与水泵的进水口联通，以及，另一台水泵， 该另一台水泵用于泵送含有机污染物的所述废水，该另一台水泵位于所述金属 容器的外部，该另一台水泵的出水口经由另一条通水管道并透过所述金属容器 的壁与所述金属容器的内腔联通，所述金属容器的顶部开设有尾气排放口，重 点是，该波导管的透过所述金属容器的壁的那一端进一步延伸进入所述金属容 器的内腔，该深入所述金属容器内腔的波导管的那一端并且再进一步透过所述 石英管的一个封堵盖头探入石英管的内部，以及，该反应器的结构还包括金属 材质的笼状的微波约束器，该笼状的微波约束器上含有许多的孔洞，该笼状的 微波约束器的功能是约束微波，遏制其无益耗散，同时，允许大部分紫外光穿 透，该笼状的微波约束器的装设位置位于所述石英管的内部，该笼状的微波约 束器其内腔与所述波导管的探入石英管的那一端联通，所述架设在石英管内部 的无极紫外灯均被所述笼状的微波约束器裹在其中。
所述金属材质一词，其本身的技术含义，是公知的。
所述磁控管，以及，波导器件，其技术含义对于微波技术领域的专业人员 而言是公知的。所述磁控管，以及，波导管等，均有市售;所述波导管当然也 可以根据需要自行制作，该制作对于微波技术领域的专业人员而言，波导器件 的制作是简单的。
所述石英管，其技术含义是公知的;所述石英管市场有售。
所述无极紫外灯，其技术含义对于光源技术领域的专业人员而言是公知的; 所述无极紫外灯市场有售;所述无极紫外灯其形状、尺寸、内部所填充气体、 灯壁材料、灯壁厚度，等等，也可以根据具体设计需要，向电光源制造企业定 制。当然，也可以自行制作。无极紫外灯的制作对于具备电光源专业知识的专 业人员而言，其制作技术是简单的。
所述水泵、空气泵、微孔曝气头、膜分离组件等等，其技术含义对于其各 自相应的技术领域的专业人员而言，均是公知的，并且均有市售。
所述内含无极紫外灯的石英管的数量不限。
所述膜组件的数量不限。
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冲孔不锈钢。
可以用镜面抛光的冲孔不锈钢板经焊接、拼接或模压工艺制成所述微波约 束器。
当然也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。
为方便针对反应器内部定期进行的清洗及检修等运作，可以在所述金属容 器的底部开设排污口，该排污口用于排渣、清污，可以在该排污口位置装设排 污阀，所述排污阀是用于排污控制的阀门;必要时，可以利用该位于所述金属 容器底部的排污口将反应器内部液体完全排空。
本案装置的结构，还可以包括一些附件，所述附件例如：与磁控管冷却管 道连接的冷却水循环系统或风冷系统;所述附件还例如用于将无极紫外灯固定 在所述笼状的微波约束器之内的固定支架;所述附件再例如用于将所述笼状的 微波约束器固定在所述石英管之内的支持构件;所述附件当然也可以包括将所 述石英管固定在所述金属容器之内的支架或固定架;所述附件又例如装设于各 个液流及气流管道上的开关及其它阀门，等等。
本发明的优点是，以安置于所述石英管内部的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，笼状的微波约束器其内腔并且与深入所 述金属容器内部的波导管联通，所述联通指的是微波通道意义上的联通，藉由 该结构，将经由波导管传输而来的微波约束在其有效工作区之内，遏制微波向 周边废水水体的无益耗散，本案结构允许反应器大幅扩张其设计容积，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。
在采用镜面抛光的冲孔不锈钢制成微波约束器的情况下，以及，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，经由复杂的镜面反射机制， 两者均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 补所述微波约束器其自身实体对光线遮挡、吸收所造成的损失。
基于本案的结构，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;甚至单罐数百个立方的容积，也是允许的;基于本案此结构， 可以大幅度地降低全套、全程操作的频度，有利于人力、物力的节约。