CN103086467A - 捎带强化液体内循环的废水光化学降解反应器扩容方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种捎带强化液体内循环的废水光化学降解反应器扩容方法，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，该石英管当然位于反应器的内部，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；以及，在石英管的正下方架设用于借助升腾的含臭氧气泡流来引导、强化液流循环的喇叭筒状构件；以及，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。

Description

捎带强化液体内循环的废水光化学降解反应器扩容方法

技术领域

本发明涉及一种捎带强化液体内循环的废水光化学降解反应器扩容方法，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，该方案提供一种捎带强化液体内循环的废水光化学降解反应器扩容方法，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，该石英管位于反应器的内部，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空域约束在其内部，藉此在笼状的微波约束器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；b，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；c，将一个轮廓状似两端贯通的简易喇叭筒的循环引导器大头朝下地垂直安放在所述石英管的正下方，并使该循环引导器其大头喇叭口处于悬空状态，该循环引导器的功能是聚束来自微孔曝气头的含臭氧空气气泡的升腾路径，并借助因受聚束而强化的升腾的气泡流的拖拽力量来带领反应器内部液体作相对大尺度的循环运动；d，将微孔曝气头移入所述循环引导器其大头喇叭口边沿在反应器内腔底面铅垂投影所圈定的范围之内；e，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。

本案所述空域一词指的是空间、界域。

所述循环引导器其轮廓形态或者也可描述为轮廓状似火力发电厂的冷却塔。

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。

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。

所述循环引导器的材质不限，所述循环引导器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，循环引导器其优选材质是不锈钢。

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：在微波约束器的内部架设用于固定无极紫外灯的固定架；所述其它步骤还例如，在石英管内安装用于固定微波约束器的固定架；所述其它步骤更例如，逐步调节微波辐照功率，使其功率达到一个合适值，以使无极紫外灯能够工作于最佳状态；所述其它步骤再例如，逐步调节流经石英管内腔的空气通量，以使工作状态下的无极紫外灯其工作温度能够持续地处于一个合适温区；等等。

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，该石英管位于反应器的内部，藉由该步骤，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；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；甚至单罐数百个立方的容积，也是允许的；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，本案方法以所述循环引导器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循环引导器的内部通道快速上升，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，再经循环引导器的喇叭口汇聚到循环引导器的内部通道，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，该石英管位于反应器的内部，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空域约束在其内部，藉此在笼状的微波约束器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；

b，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；

c，将一个轮廓状似两端贯通的简易喇叭筒的循环引导器大头朝下地垂直安放在所述石英管的正下方，并使该循环引导器其大头喇叭口处于悬空状态，该循环引导器的功能是聚束来自微孔曝气头的含臭氧空气气泡的升腾路径，并借助因受聚束而强化的升腾的气泡流的拖拽力量来带领反应器内部液体作相对大尺度的循环运动；

d，将微孔曝气头移入所述循环引导器其大头喇叭口边沿在反应器内腔底面铅垂投影所圈定的范围之内；

e，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。

本案方法其实施之中，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。

本案方法其实施之中，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，本案方法其实施之中，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。

本案方法其实施之中，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；换句话说，从相互紧贴的状态到相互距离小于5.0厘米的任何距离值都是可以允许的优选的实施值；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。

实施所涉循环引导器其材质不限，所涉循环引导器其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，实施所涉循环引导器其优选材质是不锈钢。

本案方法其实施之中，还可以进一步包括一些其它步骤，所述其它步骤例如：在微波约束器的内部架设用于固定无极紫外灯的固定架；所述其它步骤还例如，在石英管内安装用于固定微波约束器的固定架；所述其它步骤更例如，逐步调节微波辐照功率，使其功率达到一个合适值，以使无极紫外灯能够工作于最佳状态；所述其它步骤再例如，逐步调节流经石英管内腔的空气通量，以使工作状态下的无极紫外灯其工作温度能够持续地处于一个合适温区；等等。所述其它步骤在此不展开赘述。

本案方法其实施，不局限于以上所述步骤。

Claims (7)

1.捎带强化液体内循环的废水光化学降解反应器扩容方法，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，该石英管位于反应器的内部，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空域约束在其内部，藉此在笼状的微波约束器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；b，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；c，将一个轮廓状似两端贯通的简易喇叭筒的循环引导器大头朝下地垂直安放在所述石英管的正下方，并使该循环引导器其大头喇叭口处于悬空状态，该循环引导器的功能是聚束来自微孔曝气头的含臭氧空气气泡的升腾路径，并借助因受聚束而强化的升腾的气泡流的拖拽力量来带领反应器内部液体作相对大尺度的循环运动；d，将微孔曝气头移入所述循环引导器其大头喇叭口边沿在反应器内腔底面铅垂投影所圈定的范围之内；e，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。

2.根据权利要求1所述的捎带强化液体内循环的废水光化学降解反应器扩容方法，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所述的捎带强化液体内循环的废水光化学降解反应器扩容方法，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所述的捎带强化液体内循环的废水光化学降解反应器扩容方法，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所述的捎带强化液体内循环的废水光化学降解反应器扩容方法，其特征在于，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所述的捎带强化液体内循环的废水光化学降解反应器扩容方法，其特征在于，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所述的捎带强化液体内循环的废水光化学降解反应器扩容方法，其特征在于，该轮廓状似两端贯通的简易喇叭筒的循环引导器其材质是不锈钢。