專利名稱：流動(dòng)型超聲空化降解高濃度印染污水反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種污水處理設(shè)備，具體說是涉及一種用于對(duì)印染行業(yè)排放的高濃度印染污水進(jìn)行治理的流動(dòng)型超聲空化降解高濃度印染污水反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
印染行業(yè)排放的高濃度印染污水，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的污染危害主要來自人工合成有機(jī)物。據(jù)有關(guān)資料介紹，印染污水中含有人工合成有機(jī)物種類約有200種以上，而且每年還在不斷增加。在這些人工合成有機(jī)物中，有許多都是持久性有機(jī)污染物，可降解性較差， 其中有些有機(jī)污染物還屬于“三致”性質(zhì)，危害性更大。有機(jī)污染物能以各種不同途徑進(jìn)入水體，對(duì)飲用水質(zhì)和人身健康構(gòu)成極大危害，而且這種危害大多都具有不可逆性。隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高和環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷加強(qiáng)，治理高濃度印染污水的技術(shù)裝置不斷被開發(fā)應(yīng)用，治理效果也不斷提高。目前，在國(guó)內(nèi)已普遍應(yīng)用的治理高濃度印染污水處理裝置主要有三種一是生物降解技術(shù)設(shè)備；一是化學(xué)反應(yīng)技術(shù)設(shè)備；一是物理分離技術(shù)設(shè)備；由于這些治理高濃度印染污水技術(shù)設(shè)備的不斷補(bǔ)充完善和發(fā)展成熟，在保護(hù)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中做出了重大貢獻(xiàn)。但是，隨著工業(yè)化的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，高濃度印染污水產(chǎn)生量越來越多，有機(jī)物的種類和含量也越來越復(fù)雜；現(xiàn)已成熟的幾種傳統(tǒng)治理技術(shù)設(shè)備，或因技術(shù)能力有限、或因成本費(fèi)用過高、或因處理效率太低等原因，已不能完全有效治理高濃度印染污水中含有的大量復(fù)雜難降解有機(jī)污染物，致使大量高濃度難降解印染污水因得不到完全有效治理而排放，造成水體污染日益加劇，有些地區(qū)甚至已經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的制約因素。因此，深入研究完善高濃度難降解印染污水的治理新裝備，提高治理效果，不僅是科技工作者和生產(chǎn)企業(yè)的迫切任務(wù)，也是十分嚴(yán)肅的社會(huì)責(zé)任。超聲波污水治理技術(shù)，是近十幾年來剛剛興起的高新技術(shù)。本發(fā)明應(yīng)用超聲波在水中傳導(dǎo)能產(chǎn)生空化效應(yīng)的技術(shù)理論，研究設(shè)計(jì)出一種能將功率超聲技術(shù)引入連續(xù)流動(dòng)排放的印染污水中，并能對(duì)其含有的高濃度復(fù)雜難降解有機(jī)污染物進(jìn)行斷鏈、分解、氧化等聲化學(xué)反應(yīng)處理，形成一種流動(dòng)型超聲空化降解高濃度印染污水反應(yīng)器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是依據(jù)功率超聲在液體中傳導(dǎo)能產(chǎn)生空化效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)、熱解和自由基效應(yīng)的技術(shù)理論，從充實(shí)完善印染行業(yè)對(duì)排放的高濃度印染污水治理技術(shù)裝備出發(fā)，從研究分析功率超聲對(duì)難降解有機(jī)污染物的有效降解作用機(jī)理入手，研究設(shè)計(jì)出一種能將功率超聲技術(shù)引入連續(xù)流動(dòng)排放的印染污水中，與傳統(tǒng)的高速機(jī)械攪拌分散技術(shù)、過飽和溶氣加氣技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)印染污水中含有的復(fù)雜難降解有機(jī)污染物進(jìn)行斷鏈、分解、氧化等聲化學(xué)反應(yīng)作業(yè)的流動(dòng)型超聲空化降解高濃度印染污水反應(yīng)器。解決技術(shù)問題采取的技術(shù)方案
本發(fā)明對(duì)要解決的技術(shù)問題，采取以下技術(shù)方案預(yù)以解決。本發(fā)明研究設(shè)計(jì)出一種由超聲空化降解技術(shù)與高速攪拌分散技術(shù)、過飽和溶氣加氣技術(shù)相結(jié)合，能對(duì)印染污水中含有的復(fù)雜難降解有機(jī)污染物進(jìn)行斷鏈、分解、氧化等聲化學(xué)反應(yīng)作業(yè)的流動(dòng)型超聲空化降解高濃度印染污水反應(yīng)器；該反應(yīng)器包括反應(yīng)罐、浸入式超聲波換能器、高速攪拌分散器、過飽和溶氣發(fā)生器、操縱控制器。浸入式超聲波換能器， 以同心圓120°等分位置安裝固定在反應(yīng)罐的罐蓋上，聲-電轉(zhuǎn)換部分布置在反應(yīng)罐外，聚能輻射棒以浸入形式布置在反應(yīng)罐內(nèi)的印染污水中；高速攪拌分散器，安裝固定在反應(yīng)罐的罐蓋中心位置上，變頻調(diào)速電機(jī)布置在反應(yīng)罐外，攪拌軸、攪拌分散盤以浸入形式布置在反應(yīng)罐內(nèi)的印染污水中；過飽和溶氣發(fā)生器，安裝固定在反應(yīng)罐外的適當(dāng)位置上，通過送氣管與安裝布置在反應(yīng)罐內(nèi)罐底上的曝氣微孔擴(kuò)散器相連接；操縱控制器，安裝固定在反應(yīng)罐外適當(dāng)位置上，通過導(dǎo)線速與反應(yīng)罐總接線盒相連接。所述的反應(yīng)罐，為避免或減小反應(yīng)罐形體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)尖角、直角狀連接，使超聲場(chǎng)產(chǎn)生超聲波漫散射現(xiàn)象，造成反應(yīng)罐內(nèi)局部超聲空化降解效果降低，反應(yīng)罐整體形狀設(shè)計(jì)成圓罐型全封閉結(jié)構(gòu)，罐蓋、罐底均呈圓弧形；反應(yīng)罐由罐蓋、罐體、罐底、安裝支架組成，罐體與罐底焊接成整體，罐體與罐蓋通過快速連接法蘭盤實(shí)現(xiàn)快速開啟或快速封閉固定；反應(yīng)罐各部分均用具有較強(qiáng)防腐、耐高溫性能的鍋爐鋼板焊接制成。排氣管，設(shè)計(jì)安裝在反應(yīng)罐的罐蓋上，用于排出空化降解反應(yīng)后產(chǎn)生的余氣；空化降解出水管，設(shè)計(jì)安裝在反應(yīng)罐的罐體的上部，與企業(yè)現(xiàn)有的印染污水處理裝置中的進(jìn)水管相連接；印染污水進(jìn)水管，設(shè)計(jì)安裝在反應(yīng)罐的罐體下部，與企業(yè)現(xiàn)有的印染污水收集排放裝置的出水管相連接；在反應(yīng)罐罐底的最下端，設(shè)計(jì)安裝有應(yīng)急放水管，用于應(yīng)急需要時(shí)放空反應(yīng)罐中的存水；在反應(yīng)罐罐體內(nèi)壁的適當(dāng)位置上，設(shè)計(jì)布置安裝有數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)傳感器，通過總接線盒、導(dǎo)線束與操縱控制裝置相連接；在反應(yīng)罐罐底的內(nèi)壁上，安裝固定有曝氣微孔擴(kuò)散器，通過送氣管與過飽和溶氣發(fā)生器相連接。所述的浸入式超聲波換能器，是為了將功率超聲技術(shù)引入到連續(xù)流動(dòng)排放的印染污水中，實(shí)現(xiàn)對(duì)印染污水中含有的復(fù)雜難降解有機(jī)污染物進(jìn)行斷鏈、分解、氧化等聲化學(xué)反應(yīng)而研究設(shè)計(jì)出的超聲空化降解作業(yè)裝置。因?yàn)橛∪疚鬯泻械膹?fù)雜難降解有機(jī)污染物因某些關(guān)鍵酶的官能團(tuán)結(jié)構(gòu)，或穩(wěn)定的化合鍵鏈很難被現(xiàn)有污水治理技術(shù)方法打開或破壞，成為治理高濃度印染污水的關(guān)鍵限制環(huán)節(jié)。超聲波是一種頻率大于可聽范圍的機(jī)械振動(dòng)波，在液體介質(zhì)中可以產(chǎn)生空化效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)、熱解和自由基效應(yīng)，是打開這些關(guān)鍵酶的官能團(tuán)結(jié)構(gòu)、或破壞其穩(wěn)定的化合鍵鏈解除關(guān)鍵限制環(huán)節(jié)的有力技術(shù)措施。功率超聲的空化效應(yīng)，能使在反應(yīng)熱點(diǎn)瞬間產(chǎn)生高溫(> 5000K)、高壓(> 5X IO4KPa)和高速(> 300m/s)沖擊波；功率超聲的機(jī)械效應(yīng)，雖然位移距離不大，但與超聲波頻率平方成正比的加速度卻極大，能超過重力加速度(980. 665cm/s2)的數(shù)萬倍，足以引發(fā)液體微粒發(fā)生破裂、 移動(dòng)、碰撞等結(jié)構(gòu)性變化；功率超聲的熱解和自由基效應(yīng)，可以使印染污水中含有的復(fù)雜難降解有機(jī)污染物，發(fā)生類似燃燒化學(xué)反應(yīng)的熱解反應(yīng)，直接裂解轉(zhuǎn)化成C02、H2O, CO等氣體溢出，也可以產(chǎn)生具有極強(qiáng)活性的羥基自由基，在復(fù)雜難降解有機(jī)污染物的芳香環(huán)上通過氧化反應(yīng)生成若干新的有機(jī)活性基團(tuán)，進(jìn)而再將復(fù)雜難降解有機(jī)污染物氧化分解成小分子有機(jī)物。浸入式超聲波換能器，根據(jù)超聲波在液體介質(zhì)中傳導(dǎo)的衰減程度，設(shè)計(jì)成由3臺(tái)浸入式超聲波換能器組成，并設(shè)計(jì)成在反應(yīng)罐的罐蓋上以同心圓120°等分布置安裝。浸入式超聲波換能器，由聚能輻射棒、安裝基座、外殼、微調(diào)套筒、預(yù)應(yīng)力套筒、后振動(dòng)體、吸收塊、聲反饋伸縮晶片、節(jié)點(diǎn)支座、后端蓋、壓電陶瓷伸縮晶片、薄銅片電極、厚銅片電極、冷卻氣進(jìn)口、電極引線等主要工作部件組成；所有電-聲轉(zhuǎn)換零部件，都組裝在圓柱形外殼內(nèi)， 通過預(yù)應(yīng)力套筒與聚能輻射棒連接，通過電極引線與反應(yīng)罐上的總接線盒相連接，通過冷卻氣進(jìn)口，與冷卻罐連接。浸入式超聲波換能器，以安裝基座為分界面，聚能輻射棒以浸入形式布置在反應(yīng)罐內(nèi)印染污水里，電-聲轉(zhuǎn)換部分布置在反應(yīng)罐外部；聚能輻射棒是超聲波換能器的負(fù)載體，也是功率超聲振幅的機(jī)械放大源；根據(jù)高濃度印染污水特點(diǎn)，為增加振幅放大系數(shù)，聚能輻射棒選擇設(shè)計(jì)成復(fù)合式聚能輻射形式，同時(shí)考慮到聚能輻射棒不僅要長(zhǎng)期浸沒在印染污水中作業(yè)，而且還要輻射大功率、高振幅，設(shè)計(jì)選擇使用具有較大疲勞強(qiáng)度、較小聲阻抗特性、較強(qiáng)耐腐蝕特征的鈦合金材料制造；超聲波換能器布置在同心園 120°等分線上，可以使有效輻射面積重疊，不留盲區(qū)，而且每根聚能輻射棒都能在360°方向內(nèi)，均勻向四周輻射超聲波，能最大程度提高降解效果。所述的高速攪拌分散器，是為了有效配合應(yīng)用超聲空化降解技術(shù)，提高對(duì)印染污水中含有的復(fù)雜難降解有機(jī)污染物進(jìn)行空化降解效果，而研究設(shè)計(jì)的機(jī)械攪拌分散作業(yè)裝置。設(shè)計(jì)配置的高速攪拌分散器，安裝固定在反應(yīng)罐罐蓋的中心位置上，由變頻調(diào)速電機(jī)、 攪拌軸、攪拌分散盤組成；高速攪拌分散器，選擇變頻調(diào)速電機(jī)做為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源，可以根據(jù)超聲空化降解聲化學(xué)反應(yīng)的需要，做出不同轉(zhuǎn)速變化的實(shí)時(shí)在線調(diào)整；高速攪拌分散器的結(jié)構(gòu)形式，設(shè)計(jì)成在攪拌軸上安裝固定有2組呈上下兩層布置、各自配有若干齒爪、反向安裝的齒爪型攪拌分散盤形式。在進(jìn)行機(jī)械攪拌分散作業(yè)時(shí)，由于高速旋轉(zhuǎn)和2組反向齒爪型攪拌分散盤的作用，會(huì)在上、下兩層的盤面上產(chǎn)生極強(qiáng)的軸向吸引力，使印染污水能從上、下兩層盤面軸向的相反方向被同時(shí)快速吸入，在兩層盤底的中間對(duì)撞后向四周流出，待碰撞到反應(yīng)罐的罐體后又會(huì)自然分別向上、下兩個(gè)方向流動(dòng)，并再次分別被上、下兩層盤面同時(shí)吸入，形成有效循環(huán)；從而帶動(dòng)反應(yīng)罐內(nèi)的全部印染污水進(jìn)行快速流動(dòng)，并使印染污水在反應(yīng)罐內(nèi)形成雙向連續(xù)翻滾循環(huán)的流動(dòng)路線，消除可能存在的盲區(qū)或死角。同時(shí)，由于齒爪型攪拌分散盤的高速旋轉(zhuǎn)，設(shè)計(jì)布置在攪拌分散盤邊沿上的若干齒爪，都能獲得極高的線速度和切割撞擊印染污水的高頻率，從而產(chǎn)生出極強(qiáng)的高速切削、液力剪切、離心擠壓等動(dòng)態(tài)勢(shì)能；這種極強(qiáng)的動(dòng)態(tài)勢(shì)能，與功率超聲產(chǎn)生的空化效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)相配合，足以加快增強(qiáng)復(fù)雜難降解有機(jī)污染物發(fā)生破裂、移動(dòng)、碰撞等結(jié)構(gòu)性變化，某些關(guān)鍵酶的官能團(tuán)結(jié)構(gòu)單元界面得到破碎，穩(wěn)定的化合健鏈發(fā)生斷裂，使復(fù)雜難降解有機(jī)污染物能從網(wǎng)狀大分子被裂解成易降解處理的小分子。所述的過飽和溶氣發(fā)生器，是為了滿足在污水治理中引入超聲空化降解技術(shù)必須提供具有一定數(shù)量和性質(zhì)的溶解氣體需要，而研究設(shè)計(jì)出的溶解氣體生氣加氣作業(yè)裝置。 因?yàn)樵诟邼舛扔∪疚鬯泻械娜芙鈿怏w數(shù)量大小，能直接影響復(fù)雜難降解有機(jī)污染物的降解速率；印染污水中含有的溶解氣體量大，容易形成微氣泡，在超聲波作用下能形成空化核，便于發(fā)生較強(qiáng)的空化效應(yīng)，產(chǎn)生較多的羥基自由基，形成較強(qiáng)的熱解和自由基效應(yīng)，提高復(fù)雜難降解有機(jī)污染物的降解速率。但是，印染污水自身能形成溶解氣體十分有限，一般情況下都需要采取外加溶解氣體方法以滿足功率超聲空化降解聲化反應(yīng)的需要。研究設(shè)計(jì)的過飽和溶氣發(fā)生器，由空氣壓縮泵、單原子氣體加注罐及其相應(yīng)的送氣管、曝氣微孔擴(kuò)散器組成，安裝固定在反應(yīng)罐外部的適當(dāng)位置上；發(fā)生器產(chǎn)生的高壓過飽和溶解氣體，經(jīng)氣體送氣管送進(jìn)安裝布置在反應(yīng)罐罐底上的曝氣微孔擴(kuò)散器內(nèi)，在其作用下以微氣泡形式向反應(yīng)罐內(nèi)的印染污水中釋放，并強(qiáng)力參加聲化學(xué)反應(yīng)過程。所述的操縱控制裝置，由他激式超聲波發(fā)生器和自動(dòng)控制器兩部分組成，整體設(shè)計(jì)成控制柜形式，安裝固定在反應(yīng)罐外的合適位置上；通過導(dǎo)線束與反應(yīng)罐上的總接線盒相連接。研究設(shè)計(jì)的他激式超聲波發(fā)生器，由信號(hào)源、功率放大、輸入輸出、自動(dòng)控制等四個(gè)主要工作部分組成；為適應(yīng)功率超聲空化降解高濃度印染污水作業(yè)頻率范圍寬的特殊要求，設(shè)計(jì)成采用基于單片機(jī)CAT89C51的數(shù)字波形發(fā)生器，產(chǎn)生正弦波，然后用功率晶體管進(jìn)行線性功率放大，使工作頻率能在50KHZ 120KHZ之間選擇調(diào)整，最后再通過高頻變壓器和相關(guān)電路，把電能量耦合到浸入式超聲波換能器上，達(dá)到隔離和阻抗匹配。研究設(shè)計(jì)的自動(dòng)控制器，設(shè)計(jì)成具有工業(yè)控制單片機(jī)編程、信號(hào)現(xiàn)場(chǎng)在線采集處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)備份處理、 屏幕顯示、鍵盤輸入、指令輸出等自動(dòng)調(diào)節(jié)控制功能；一方面通過導(dǎo)線束分別與安裝布置在現(xiàn)場(chǎng)的各種傳感器、監(jiān)測(cè)儀表等信息部件相連接，另一方面通過導(dǎo)線束分別與各作業(yè)功能部件的電機(jī)，電動(dòng)蝶閥，電磁開關(guān)等驅(qū)動(dòng)部件相連接。本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)及達(dá)到的效果本發(fā)明在深入進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)查研究基礎(chǔ)上，結(jié)合多年研究試驗(yàn)取得的成果和知識(shí)積累，針對(duì)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有印染行業(yè)對(duì)高濃度印染污水處理技術(shù)裝備存在的弱點(diǎn)或不足，研究設(shè)計(jì)出的流動(dòng)型超聲空化降解高濃度印染污水反應(yīng)器，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果1、本發(fā)明依據(jù)功率超聲在液體介質(zhì)中傳導(dǎo)能產(chǎn)生空化效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)、熱解和自由基效應(yīng)的技術(shù)理論，研究設(shè)計(jì)出一種流動(dòng)型超聲空化降解高濃度印染污水反應(yīng)器，成功地將功率超聲技術(shù)引入到治理連續(xù)流動(dòng)排放的印染污水中。經(jīng)試驗(yàn)樣機(jī)的應(yīng)用考核證明效果良好，為有效治理各類重污染行業(yè)排放的高濃度難降解有機(jī)廢水開創(chuàng)了一種新途徑，提供了一項(xiàng)新技術(shù)，具有較好的推廣示范價(jià)值。2、本發(fā)明研究設(shè)計(jì)的流動(dòng)型超聲空化降解高濃度印染污水反應(yīng)器，集功率超聲降解技術(shù)、機(jī)械攪拌分散技術(shù)、溶氣發(fā)生加氣技術(shù)、自動(dòng)操縱調(diào)控技術(shù)于一體，依據(jù)的技術(shù)原理科學(xué)正確，設(shè)計(jì)的工程技術(shù)手段先進(jìn)合理；具有反應(yīng)速度快、適用范圍廣、操作容易、安裝方便、治理效果好等突出特點(diǎn)；既可以單獨(dú)應(yīng)用，也可以與現(xiàn)有傳統(tǒng)污水處理技術(shù)設(shè)備聯(lián)合應(yīng)用，具有新穎性、創(chuàng)造性和實(shí)用性，有廣闊的市場(chǎng)空間和市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿Α?、本發(fā)明研究設(shè)計(jì)的流動(dòng)型超聲空化降解高濃度印染污水反應(yīng)器，結(jié)合多年研究試驗(yàn)取得的科研成果和專業(yè)知識(shí)積累，雖然只研究分析了功率超聲技術(shù)對(duì)印染污水含有的復(fù)雜難降解有機(jī)污染物有效降解的作用機(jī)理，但研究設(shè)計(jì)采取的多項(xiàng)控制優(yōu)化技術(shù)措施和創(chuàng)新工程技術(shù)手段，對(duì)解決各類重污染行業(yè)排放高濃度有機(jī)廢水治理有普遍借鑒意義，解決了一些共同關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)，對(duì)我國(guó)其他重污染行業(yè)治理難降解有機(jī)污染物具有一定的啟發(fā)和借鑒作用。


附圖1、流動(dòng)型超聲空化降解高濃度印染污水反應(yīng)器結(jié)構(gòu)原理示意圖附圖2、浸入式超聲波換能器結(jié)構(gòu)原理示意圖
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的制備實(shí)施方式如附圖1所示，本發(fā)明流動(dòng)型超聲空化降解高濃度印染污水反應(yīng)器，包括反應(yīng)罐 (IV)、浸入式超聲波換能器(III)、高速攪拌分散器(II)、過飽和溶氣發(fā)生器(V)、操縱控制器(I)。浸入式超聲波換能器(III)，以同心圓120°等分位置安裝固定在反應(yīng)罐罐蓋 (8)上，聚能輻射棒(14)以浸入形式布置在反應(yīng)罐(IV)內(nèi)的印染污水中；高速攪拌分散器 (II)，安裝固定在反應(yīng)罐罐蓋(8)的中心位置上，攪拌軸G)、攪拌分散盤(1 以浸入形式布置在反應(yīng)罐(IV)內(nèi)的印染污水中；過飽和溶氣發(fā)生器(V)，安裝固定在反應(yīng)罐(IV)外的適當(dāng)位置上，通過送氣管(2)與曝氣微孔擴(kuò)散器(15)相連接；操縱控制器(I)，安裝固定在反應(yīng)罐(IV)外的適當(dāng)位置上，通過導(dǎo)線束(19)與反應(yīng)罐總接線盒(16)相連接。如附圖1所示，所述的反應(yīng)罐(IV)，整體設(shè)計(jì)成圓罐型全封閉結(jié)構(gòu)；由罐蓋(8)、罐體(5)、罐底(17)、安裝支架(1)組成，罐體( 與罐底(17)焊接成整體，罐體( 與罐蓋 (8)，通過快速連接法蘭盤(7)實(shí)現(xiàn)快速開啟或快速封閉固定，反應(yīng)罐(IV)各部份零件均用具有較強(qiáng)防腐、耐高溫性能的鍋爐鋼板制成。排氣管(11)，設(shè)計(jì)布置在反應(yīng)罐罐蓋(8)上； 空化降解出水管(6)，設(shè)計(jì)安裝在反應(yīng)罐罐體(5)的上部，與企業(yè)現(xiàn)有印染污水處理裝置中的進(jìn)水管相連接；印染污水進(jìn)水管(18)，設(shè)計(jì)安裝在反應(yīng)罐罐體( 下部，與企業(yè)現(xiàn)有印染污水收集排放裝置的出水管相連接；在反應(yīng)罐罐底(17)的最下端，設(shè)計(jì)安裝有應(yīng)急放水管 (3)，用于應(yīng)急需要時(shí)放空反應(yīng)罐(IV)中的存水；在反應(yīng)罐罐體(5)內(nèi)壁的適當(dāng)位置上，設(shè)計(jì)布置安裝有相關(guān)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)傳感器(13)，通過總接線盒(16)、導(dǎo)線束(19)與操縱控制裝置
(1)相連接；在反應(yīng)罐罐底(17)的內(nèi)壁上，安裝固定有曝氣微孔擴(kuò)散器(15)，通過送氣管
(2)與過飽和溶氣發(fā)生罐(V)相連接。如附圖1所示，所述的高速攪拌分散器(II)，安裝固定反應(yīng)罐罐蓋(8)中心位置上，由變頻調(diào)速電機(jī)(10)、攪拌軸G)、攪拌分散盤(12)組成；高速攪拌分散器(II)，選擇變頻調(diào)速電機(jī)(10)做為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源；攪拌分散器(II)的結(jié)構(gòu)形式，設(shè)計(jì)成在攪拌軸(4)上安裝固定有2組呈上、下雙層布置、各自配有若干齒爪、反向安裝的齒爪型攪拌分散盤(12) 形式。如附圖1所示，所述的過飽和溶氣發(fā)生器(V)，由空氣壓縮泵、單原子氣體轉(zhuǎn)子加注器和送氣管O)、曝氣微孔擴(kuò)散器(1 組成，安裝固定在反應(yīng)罐(IV)外的適當(dāng)位置上； 過飽和溶氣發(fā)生器(V)產(chǎn)生的高壓過飽和溶氣，經(jīng)送氣管( 送進(jìn)布置在反應(yīng)罐罐底(17) 上的曝氣微孔擴(kuò)散器(15)內(nèi)，并在其作用下以微氣泡形成向反應(yīng)罐(IV)內(nèi)的印染污水中釋放，強(qiáng)力參加聲化學(xué)反應(yīng)。如附圖2所示，所述的浸入式超聲波換能器(III)，由聚能輻射棒(14)、安裝基座 (33)、外殼02)、微調(diào)套筒00)、預(yù)應(yīng)力套筒、后振動(dòng)體09)、吸收塊04)、聲反饋伸縮晶片( )、節(jié)點(diǎn)支座(23)、后端蓋(25)、壓電陶瓷伸縮晶片(30)、薄銅片電極(31)、厚銅片電極(32)、冷卻氣進(jìn)氣管(27)、電極引線06)部件組成。電-聲轉(zhuǎn)換零部件，組裝在圓柱形外殼0 內(nèi)，通過預(yù)應(yīng)力套筒與聚能輻射棒(14)連接，通過電極引線06)與反應(yīng)罐總接線盒(16)相連接。配置的3臺(tái)浸入式超聲波換能器(III)，通過安裝基座(3 按同心圓120°等分位置安裝固定在反應(yīng)罐罐蓋(8)上，使每根聚能輻射棒(14)的有效輻射面積都可以重疊，不留盲區(qū)，而且都能在360°方向內(nèi)均勻向四周的印染污水輻射超聲能量。如圖1所示，所述的操縱控制裝置(I)，由他激式超聲波發(fā)生器和自動(dòng)控制器兩部分組成，整體設(shè)計(jì)成控制柜形式，安裝固定在反應(yīng)罐(IV)外的合適位置上；通過導(dǎo)線束 (19)與反應(yīng)罐的總接線盒(16)相連接。設(shè)計(jì)配置的超聲波發(fā)生器，由信號(hào)源、功率放大、 輸入輸出、自動(dòng)控制等四個(gè)主要工作部分組成，采用基于單片機(jī)CAT89C51的數(shù)字波形發(fā)生器，產(chǎn)生正弦波，然后用功率晶體管進(jìn)行線性功率放大，使工作頻率能在50KHZ 1201(壓之間選擇調(diào)整，最后再通過高頻變壓器和相關(guān)電路器件，把電能量耦合到浸入式超聲波換能器(III)上，達(dá)到隔離和阻抗匹配。設(shè)計(jì)配置的自動(dòng)控制器，具有工業(yè)控制單片機(jī)編程、信號(hào)現(xiàn)場(chǎng)在線采集處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)備份處理、屏幕顯示、鍵盤輸入、指令輸出等自動(dòng)調(diào)節(jié)控制功能；通過導(dǎo)線束(19)、反應(yīng)罐總接線盒(16)分別與數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)傳感器(13)及各作業(yè)功能部件的電機(jī)，電動(dòng)蝶閥，電磁開關(guān)等驅(qū)動(dòng)部件相連接。本發(fā)明的運(yùn)行實(shí)施方式本發(fā)明以某印染企業(yè)的流動(dòng)型超聲空化降解高濃度印染污水反應(yīng)器應(yīng)用試驗(yàn)為實(shí)施例，說明運(yùn)行實(shí)施方式。某印染企業(yè)現(xiàn)有對(duì)印染生產(chǎn)過程中排放的高濃度印染污水的處理方式是首先采用化學(xué)氧化法進(jìn)行降解處理，然后再采用混凝沉淀法進(jìn)行分離后排放。常用的化學(xué)氧化劑主要有臭氧、Fentom氧化劑、NaCI、Mno2等。使用這些化學(xué)氧化劑存在著強(qiáng)氧化自由基產(chǎn)率低、受氣液界面?zhèn)髻|(zhì)效率制約、藥劑利用率不高等缺點(diǎn)，致使處理質(zhì)量不穩(wěn)定，藥劑耗用量大、成本過高。在進(jìn)行應(yīng)用試驗(yàn)時(shí)，將本發(fā)明流動(dòng)型超聲空化降解高濃度印染污水反應(yīng)器試驗(yàn)樣機(jī)，安裝在現(xiàn)有污水處理系統(tǒng)中；將反應(yīng)罐上的印染污水進(jìn)水管(18)與企業(yè)現(xiàn)有污水處理系統(tǒng)中的收集排放裝置的出水管相連接，將反應(yīng)罐上的空化降解出水管(6)與企業(yè)現(xiàn)有污水處理系統(tǒng)中的化學(xué)氧化降解池的進(jìn)水管相連接；將操縱控制裝置上的導(dǎo)線束(19)，與反應(yīng)罐總接線盒(16)相連接。開始處理時(shí)，通過操縱控制裝置(I)，首先打開收集排放裝置出水管上的閥門，把高濃度印染污水引入印染污水反應(yīng)罐(IV)內(nèi)，而且靠設(shè)置在收集排放裝置出水管上的管道流量計(jì)量泵，使進(jìn)入反應(yīng)罐(IV)內(nèi)的印染污水能始終保持連續(xù)恒定流量。當(dāng)高濃度印染污水進(jìn)入流動(dòng)型超聲空化降解印染污水反應(yīng)器的反應(yīng)罐(IV)以后，通過操縱控制裝置(I)啟動(dòng)超聲波發(fā)生器，由基于單片機(jī)(AT89C51)的數(shù)字波形發(fā)生器產(chǎn)生正弦波，通過功率晶體管進(jìn)行線性功率放大，再通過高頻變壓器及其相關(guān)電路進(jìn)行隔離和阻抗匹配，把電能量耦合到浸入式超聲波換能器(III)上，由聚能輻射棒(14)向四周印染污水中輻射出超聲能量，開始進(jìn)行空化降解聲化學(xué)反應(yīng)作業(yè)，使有機(jī)污染物發(fā)生斷鏈、 分解、氧化等物質(zhì)性改變；在啟動(dòng)超聲波發(fā)生器的同時(shí)，啟動(dòng)高速攪拌分散器(II)，由高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的巨大動(dòng)態(tài)勢(shì)能，對(duì)反應(yīng)罐(IV)中的印染污水進(jìn)行高速?gòu)?qiáng)力機(jī)械攪拌分散，使有機(jī)污染物發(fā)生破裂、移動(dòng)、碰撞等結(jié)構(gòu)性變化，配合功率超聲空化降解聲化學(xué)反應(yīng)作業(yè)；在啟動(dòng)超聲波發(fā)生器的同時(shí)，啟動(dòng)過飽和溶氣發(fā)生器(V)，產(chǎn)生出高壓過飽和溶氣，通過送氣管(2)送進(jìn)曝氣微孔擴(kuò)散器(1 中，以微氣泡形式向反應(yīng)罐(IV)內(nèi)的印染污水中釋放，并強(qiáng)力參與超聲空化降解聲化學(xué)反應(yīng)作業(yè)。在流動(dòng)型超聲空化降解印染污水反應(yīng)器內(nèi)，高濃度印染污水經(jīng)過功率超聲空化降解技術(shù)處理后，復(fù)雜難降解有機(jī)污染物中的疏水性、可揮發(fā)部分，被直接分解氧化成的Co、 H2O, CO2, N2等氣體，與溶氣余氣一起通過反應(yīng)罐排氣管(11)直接排入大氣；復(fù)雜難降解有
9機(jī)污染物中的親水性、難揮發(fā)部分，被氧化裂解成簡(jiǎn)單易降解有機(jī)物，通過反應(yīng)罐空化降解出水管(6)排入企業(yè)現(xiàn)有污水處理系統(tǒng)中的化學(xué)氧化降解池內(nèi)，按企業(yè)現(xiàn)有技術(shù)方法接受氧化、沉淀、分離、凈化等技術(shù)處理。本發(fā)明選擇確定的主要技術(shù)參數(shù)反應(yīng)罐結(jié)構(gòu)形式圓罐形全封閉結(jié)構(gòu)。反應(yīng)罐結(jié)構(gòu)參數(shù)罐體直徑Φ 1800mm ；罐蓋、罐底半軸高度150mm ；液面有效高度650mmo液體有效總?cè)莘e2. 8m3。系統(tǒng)進(jìn)、出水管道直徑Φ 160mm。印染污水進(jìn)、出管道流速4.7m/min。液體流動(dòng)方式連續(xù)攪拌定量流動(dòng)方式。印染污水COD初始適應(yīng)濃度(5300mg/L。印染污水初始適應(yīng)PH值彡13。高速攪拌分散器轉(zhuǎn)速860 1080r/min。印染污水超聲輻射時(shí)間30min。功率超聲頻率50ΚΗζ 120KHZ。功率超聲聲強(qiáng)2. 2 2. 8W/cm2。功率超聲功率165 220W/m3。聚能輻射棒結(jié)構(gòu)形式復(fù)合型浸入式。聚能輻射直徑Φ 50mm。
權(quán)利要求
1.一種流動(dòng)型超聲空化降解高濃度印染污水反應(yīng)器，其特征在于該反應(yīng)器包括反應(yīng)罐(IV)、浸入式超聲波換能器(III)、高速攪拌分散器(II)、過飽和溶氣發(fā)生器(V)、操縱控制器(I)；浸入式超聲波換能器(III)，以同心圓120°等分位置安裝固定在反應(yīng)罐罐蓋 (8)上，聚能輻射棒(14)以浸入形式布置在反應(yīng)罐(IV)內(nèi)的印染污水中；高速攪拌分散器 (II)，安裝固定在反應(yīng)罐罐蓋(8)的中心位置上，攪拌軸G)、攪拌分散盤(1 以浸入形式布置在反應(yīng)罐(IV)內(nèi)的印染污水中；過飽和溶氣發(fā)生器(V)，安裝固定在反應(yīng)罐(IV)外的適當(dāng)位置上，通過送氣管(2)與曝氣微孔擴(kuò)散器(15)相連接；操縱控制器(I)，安裝固定在反應(yīng)罐(IV)外的適當(dāng)位置上，通過導(dǎo)線束(19)與反應(yīng)罐總接線盒(16)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流動(dòng)型超聲空化降解高濃度印染污水反應(yīng)器，其特征在于 所述的反應(yīng)罐(IV)，整體設(shè)計(jì)成圓罐型全封閉結(jié)構(gòu)；由罐蓋(8)、罐體(5)、罐底(17)、安裝支架(1)組成，罐體( 與罐底(17)焊接成整體，罐體(5)與罐蓋(8)通過快速連接法蘭盤(7)實(shí)現(xiàn)快速開啟或快速封閉固定，反應(yīng)罐(IV)各部份零件均用具有較強(qiáng)防腐、耐高溫性能的鍋爐鋼板制成；排氣管(11)，設(shè)計(jì)布置在反應(yīng)罐罐蓋(8)上；空化降解出水管(6)， 設(shè)計(jì)安裝在反應(yīng)罐罐體(5)的上部，與企業(yè)現(xiàn)有印染污水處理裝置中的進(jìn)水管相連接；印染污水進(jìn)水管(18)，設(shè)計(jì)安裝在反應(yīng)罐罐體( 下部，與企業(yè)現(xiàn)有印染污水收集排放裝置的出水管相連接；在反應(yīng)罐罐底(17)的最下端，設(shè)計(jì)安裝有應(yīng)急放水管(3)，用于應(yīng)急需要時(shí)放空反應(yīng)罐(IV)中的存水；在反應(yīng)罐罐體(5)內(nèi)壁的適當(dāng)位置上，設(shè)計(jì)布置安裝有相關(guān)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)傳感器(13)，通過總接線盒(16)、導(dǎo)線束(19)與操縱控制裝置(I)相連接；在反應(yīng)罐罐底(17)的內(nèi)壁上，安裝固定有曝氣微孔擴(kuò)散器(15)，通過送氣管( 與過飽和溶氣發(fā)生罐(V)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流動(dòng)型超聲空化降解高濃度印染污水反應(yīng)器，其特征在于 所述的高速攪拌分散器(II)，安裝固定反應(yīng)罐罐蓋(8)中心位置上，由變頻調(diào)速電機(jī)(10)、 攪拌軸G)、攪拌分散盤(1 組成；高速攪拌分散器(II)，選擇變頻調(diào)速電機(jī)(10)做為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源；攪拌分散器(II)的結(jié)構(gòu)形式，設(shè)計(jì)成在攪拌軸(4)上安裝固定有2組呈上、下雙層布置、各自配有若干齒爪、反向安裝的齒爪型攪拌分散盤(1 形式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流動(dòng)型超聲空化降解高濃度印染污水反應(yīng)器，其特征在于 所述的過飽和溶氣發(fā)生器(V)，由空氣壓縮泵、單原子氣體轉(zhuǎn)子加注器和送氣管O)、曝氣微孔擴(kuò)散器(1 組成，安裝固定在反應(yīng)罐(IV)外的適當(dāng)位置上；過飽和溶氣發(fā)生器(V) 產(chǎn)生的高壓過飽和溶氣，經(jīng)送氣管( 送進(jìn)布置在反應(yīng)罐罐底(17)上的曝氣微孔擴(kuò)散器 (15)內(nèi)，并在其作用下以微氣泡形成向反應(yīng)罐(IV)內(nèi)的印染污水中釋放，強(qiáng)力參加聲化學(xué)反應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流動(dòng)型超聲空化降解高濃度印染污水反應(yīng)器，其特征在于 所述的浸入式超聲波換能器(III)，由聚能輻射棒(14)、安裝基座(33)、外殼(22)、微調(diào)套筒(20)、預(yù)應(yīng)力套筒(21)、后振動(dòng)體(四)、吸收塊(M)、聲反饋伸縮晶片( )、節(jié)點(diǎn)支座 (23)、后端蓋(25)、壓電陶瓷伸縮晶片(30)、薄銅片電極(31)、厚銅片電極(32)、冷卻氣進(jìn)氣管07)、電極引線06)部件組成；電-聲轉(zhuǎn)換零部件，組裝在圓柱形外殼0 內(nèi)，通過預(yù)應(yīng)力套筒與聚能輻射棒(14)連接，通過電極引線06)與反應(yīng)罐總接線盒(16)相連接；配置的3臺(tái)浸入式超聲波換能器(III)，通過安裝基座(3 按同心圓120°等分位置安裝固定在反應(yīng)罐罐蓋(8)上，使每根聚能輻射棒(14)的有效輻射面積都可以重疊，不留盲區(qū)，而且都能在360°方向內(nèi)均勻向四周的印染污水輻射超聲能量。
全文摘要
本發(fā)明公開一種流動(dòng)型超聲空化降解高濃度印染污水反應(yīng)器，包括反應(yīng)罐、超聲波換能器、攪拌分散器、溶氣發(fā)生器、操縱控制器；將超聲空化降解技術(shù)、機(jī)械攪拌分散技術(shù)、溶氣加氣技術(shù)集成為一體，充分利用功率超聲產(chǎn)生的空化效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)、熱解和自由基效應(yīng)與機(jī)械高速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)勢(shì)能相結(jié)合，在高濃度印染污水連續(xù)流動(dòng)排放過程中，對(duì)其含有的難降解有機(jī)污染物進(jìn)行斷鏈、分解、氧化等聲化學(xué)反應(yīng)，能將其裂解、氧化成無機(jī)氣體和易降解小分子有機(jī)物；既可以單獨(dú)使用，也可以與現(xiàn)有污水治理設(shè)備配合應(yīng)用。用于化工、印染、造紙、皮革、輕工發(fā)酵等重污染企業(yè)的污水治理，具有反應(yīng)速度快、適用范圍廣、操作容易、安裝方便、治理效果好等突出特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C02F1/36GK102452699SQ20101050879
公開日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月18日
發(fā)明者周忠文, 杜輝 申請(qǐng)人:四平市鐵東區(qū)慶升熱工設(shè)備有限公司