发明内容
本发明的目的在于提供超声波AOPs污水处理塔,以解决现有技术中存在的污水中的有机大分子物质不能与氧化剂、催化剂或者絮凝剂充分混合,从而影响污水净化效果的技术问题。
本发明提供了一种超声波AOPs污水处理塔,包括:塔体、第一拉膜区、第二拉膜区、液体喷射机构和超声波机构,所述液体喷射机构用于向所述塔体的内部喷射液体;所述第一拉膜区和所述第二拉膜区沿混合液的流动方向依次连通设置在所述塔体的内部;
所述第一拉膜区和所述第二拉膜区均用于碰撞和挤压混合液的水滴,且沿混合液的流动方向经过多个所述拉膜区作用后,混合液水滴的表面积逐渐增大;所述超声波机构与所述塔体内部形成回路,且所述超声波机构能够产生超声波,所述超声波能够作用与混合液。
进一步,所述第一拉膜区和所述第二拉膜区内分别设置有第一填料和第二填料,且所述第一填料的直径大于所述第二填料的直径。
进一步,还包括析盐区和用于混合污水和功能试剂的混合区,所述析盐区和所述混合区均设置在所述塔体的内部,且所述混合区设置在所述第一拉膜区的上游,所述析盐区设置在所述第二拉膜区的下游;
所述析盐区的内部设置有旋流管和多个旋流喷头,多个所述旋流喷头均设置在所述旋流管上,且多个所述旋流喷头均朝向所述析盐区内部的同一位置喷射液体。
进一步,所述超声波机构包括超声波本体、输入管和输出管,所述超声波本体设置在所述塔体的外部;
所述输入管的一端与所述析盐区的内部连通,另一端与所述超声波本体的内部连通;所述输出管的一端与所述超声波本体内部连通,另一端同时与所述混合区和所述旋流管连通。
进一步,所述超声波机构的数量为多个,多个所述超声波机构均匀分布在所述塔体的外侧。
进一步,还包括用于增加所述塔体内部温度的加热系统;所述加热系统包括换热管道,所述换热管道以蛇形盘设在所述第一拉膜区和所述第二拉膜区的内部。
进一步,还包括均设置在所述塔体上部且与所述塔体的内部连通的冷却系统和压力安全自控阀;所述冷却系统用于排出所述塔体内部高温高压的液体和/或者气体;在所述冷却系统关闭时,所述压力安全自控阀能够自动排出所述塔体内部高温高压的液体和/或者气体。
进一步,还包括加压器和减压器,所述加压器设置在所述塔体的下部,与所述析盐区连通,用于增加所述塔体内部的压力;所述减压器设置在所述塔体的上部,与所述混合区连通,用于降低所述塔体内部的压力。
进一步,所述液体喷射机构包括主干管和设置在所述主干管上的折流器;所述主干管设置在所述塔体的内部,且在所述主干管上设置有多个喷头;
所述折流器包括壳体和多个折流切锉部,所述折流切锉部用于切锉液体;多个所述折流切锉部交错设置在所述壳体的内部,在所述壳体的内部形成蛇形的流通通道。
进一步,每个所述折流切锉部均包括折流板和多个棱刺,所述折流板设置在所述壳体的内侧壁上,多个所述棱刺设置在所述折流板上。
与现有技术相比,本发明具有的有益效果为:
本发明提供的超声波AOPs污水处理塔,污水进入塔体的内部,氧化剂、催化剂等物质经由液体喷射机构,喷射进塔体的内部,与污水形成混合液;混合液中的水滴在经由第一拉膜区和第二拉膜区的碰撞和挤压作用后,水滴能够从球状被挤压成极薄的薄片状,从而增加了水滴的表面积,有利于污水中的有机大分子物质与氧化剂等物质接触混合,混合越均匀,越能够使混合液内的化学反应充分,从而达到更好的污水净化效果;而且,由于超声波机构与塔体内部连通,因此,塔体内部的混合液能够反复多次进入超声波机构,经由超声波的强烈作用,发生高温高压,以及空化效应,混合液内有机大分子物质的化学键破碎、离解断键,然后再次进入塔体内部,在塔体内部发生强氧化反应,被氧化净化的混合液能够从塔体流出,从而达到净化污水的效果。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1为本发明实施例提供的超声波AOPs污水处理塔的结构示意图;图2为图1所示的超声波AOPs污水处理塔中折流器的结构示意图;图3为图1所示的超声波AOPs污水处理塔中超声波机构的结构示意图。
如图1和图2所示,本实施例提供的一种超声波AOPs污水处理塔,包括:塔体1、第一拉膜区2、第二拉膜区3、液体喷射机构6和超声波机构,液体喷射机构6用于向塔体1的内部喷射液体;第一拉膜区2和第二拉膜区3沿混合液的流动方向依次连通设置在塔体1的内部;第一拉膜区2和第二拉膜区3均用于碰撞和挤压混合液的水滴,且沿混合液的流动方向经过多个拉膜区作用后,混合液水滴的表面积逐渐增大;超声波机构与塔体1内部形成回路,且超声波机构能够产生超声波,超声波能够作用于混合液。
本实施例以及下述实施例中所指的混合液,可以是液体、固体或者气体,物料混合可以是液液混合、液固混合、气液混合,等等;下面以物料为污水,在污水内加入氧化剂、催化剂等物质为例进行说明,污水可以选择各类需要处理的污水,例如:超高浓度的污水、印染污水、电镀污水,等等,在上述污水中,通常会含有较多的有机大分子污染物质;氧化剂选择含有大量羟基自由基群(·OH、HO2·或H2O2)的物质。
需要说明的是,当使用的氧化剂为高能水时,使用本实施例提供的物料混合器对污水和高能水进行混合效果更佳;所谓高能水是指:在人为条件下克服亨利定理对氧族元素溶解密度值的极限,令单位的溶解氧(即DO值)的密度值超过饱和极限值以上的分子态的高溶氧水;一般的,高能水的DO值大于60mg/L。
需要说明的是:AOPs是英文Advanced Oxidation Processes高级氧化工艺的缩写和简称。
第一拉膜区2和第二拉膜区3的主要作用是在碰撞中拉膜和挤压混合液中拉膜,从而增加混合液水滴的表面积,其可以有多种实现方式,例如:多个辊子或者多个球形填料,等等;当选择辊子时,混合液能够在相邻的两个辊子之间通过,从而被这两个辊子挤压,球状的水滴变成薄片状,从而实现增加水滴表面积的目的。
第一拉膜区2和第二拉膜区3对混合液水滴的作用强度不同,且沿混合液的流动方向对其作用力逐渐增大,具体表现在,混合液水滴的表面积逐渐增加,薄片状的水滴厚度逐渐减小,这就可以逐步增加大分子污染物与氧化剂、催化剂以及絮凝剂等物质的混合,使混合液种各物质间的接触面积增加,从而使多种物质混合的更加充分。
实现上述作用的构件有很多种选择,当在第一拉膜区2和第二拉膜区3内均设置多个辊子时,可以通过控制相邻两个辊子之间的距离以及辊子的直径来实现上述功能;辊子之间的距离越小,对水滴的作用强度越大,水滴表面积越大、厚度越薄。
超声波机构的主要作用是生成超声波,并使超声波作用与混合液,因此,凡是能够达到上述作用的构件都可以是本实施例所指的超声波机构;超声波是一种频率高于20000Hz(赫兹)的高频可调的振动波、振动场或者振动束,每秒的振动次数高达100万次可调,瞬间的高压能够达到3000Mpa的大气压强,瞬间高温高达1010℃/s,每400μs即可完成一次高温、高压振动空化效应。
本实施例提供的超声波AOPs污水处理塔,污水进入塔体1的内部,氧化剂等物质经由液体喷射机构6,喷射进塔体1的内部,与污水形成混合液;混合液中的水滴在经由第一拉膜区2和第二拉膜区3的碰撞和挤压作用后,水滴能够从球状被挤压成薄片状,从而增加了水滴的表面积,有利于污水中的有机大分子物质与氧化剂、催化剂等物质接触混合,混合越均匀,越能够使混合液内的化学反应更加充分,从而达到更好的污水净化效果;而且将氧化剂等物质通过喷射进入塔体1,喷射能够给氧化剂等较大的动能,从而使其与污水分子的碰撞更加激烈,接触混合效果更好;而且,由于超声波机构与塔体1内部连通,因此,塔体1内部的混合液能够进入超声波机构,经由超声波的强烈作用,发生高温高压,以及空化效应,混合液内有机大分子物质的化学键破碎、离解断键,然后再次进入塔体1内部,在塔体1内部发生强氧化反应,被氧化净化的混合液能够从塔体1流出,从而达到净化污水的效果。
在上述实施例的基础上,具体地,第一拉膜区2和第二拉膜区3内分别设置有第一填料和第二填料,且第一填料的直径大于第二填料的直径。
第一填料和第二填料的形状可以有多种选择,例如:球形或者方形,等等;第一填料和第二填料的材质也可以有多种选择,例如:钛珠填料,等等。
以在第一拉膜区2内填充第一填料为例,说明:多个第一填料之间具有能够让混合液通过的空间,第一填料21的数量越多,就可以将混合液分成更多更小的水滴,从而使多种物质之间的混合变成分子、离子级的混合,以达到充分混合的目的。
在上述实施例的基础上,具体地,还包括析盐区4和用于混合污水和功能试剂的混合区5,析盐区4和混合区5均设置在塔体1的内部,且混合区设置在第一拉膜区2的上游,析盐区4设置在第二拉膜区3的下游;析盐区4的内部设置有旋流管41和多个旋流喷头42,多个旋流喷头42均设置在旋流管41上,且多个旋流喷头42均朝向析盐区4内部的同一位置喷射液体。
污水和氧化剂在第一拉膜区2和第二拉膜区3混合后发生化学反应或者生物反应,会产生盐类和氯化钠、污泥等固体物质,由于重力以及混合液流动的作用,沉淀到塔体1的底部,因此,在塔体1底部设置析盐区4,方便清理上盐类以及污泥等固体物质;因为,当污泥量较多时,有可能会阻碍混合液的流动,从而影响污水的净化。
多个旋流喷头42均设置在旋流管41上,且与旋流管41连通;旋流管41与液体喷射机构6或者其它供水系统连通,用于给旋流喷头42供水;多个旋流喷头42均朝着析盐区4内部的同一位置喷射液体,能够吹起沉淀在析盐区4内的污泥等固体物质,从而使这些固体物质在本实施例提供的超声波AOPs污水处理塔工作过程中,在析盐区4内,始终处于漂浮状态而不形成固态块状物,避免其堵塞设置在析盐区4内的污水循环口。
在处理不同种类以及含有的污染物种类不同的污水时,向塔体1内部加入的功能试剂的种类以及剂量都不相同,因此,为了方便各个功能试剂的加入,在塔体1上部设置有多个功能试剂加入口,这些加入口与混合区5连通。
功能试剂的种类有多种选择,例如:高能水、臭氧、羟基自由基、OxOne催化剂、过渡金属强氧化剂、MgCl2、MgO、HPO4、赤泥。其中:OxOne是过一硫酸氢钾(PMS,KHSO5)三复合盐的英文名称,又叫单过氧硫酸氢钾,通用代号为PMPS(或OxOne);过渡金属强氧化剂包括:Mn2O3、MnO、SO2、CO、K+、Fe2+、Fe3+,等等;赤泥使用铝土矿为原料生产氧化铝的高碱性污染废弃物固体,其PH值为强碱性高达12-13。
污水加入口也设置在塔体1的上部且与混合区5连通,污水以及功能试剂能够在混合区5内进行初步的混合,然后再依次流通到第一拉膜区2、第二拉膜区3和析盐区4,进入析盐区4的混合液,可以再次循环至混合区5进行下一次处理,也可以从析盐区4直接排出。
设置混合区5为污水和功能试剂的初步混合提供了空间,这样可以确保后续流程污水和功能试剂混合的更加充分,从而使化学反应更加彻底,使污水净化效果更好。
当然,需要说明的是,混合区和析盐区之间还可以设置循环泵,该循环泵能够将析盐区的混合液泵入混合区,使混合液进行二三乃至多次循环;具体地,当污水依次经过混合区5、第一拉膜区2、第二拉膜区3进入析盐区4的作用后,并没有达到可以排放的标准时,可以开启循环泵,使析盐区4内的混合液进入混合区5,然后开始下一次循环,继续在塔体1内部进行化学反应,直到达到排放标准为止。
需要说明的是,混合区5、第一拉膜区2、第二拉膜区3和析盐区4相邻的两区域之间由隔网7隔开,隔网7上的孔径小于第一填料和第二填料的直径。
在上述实施例的基础上,具体地,超声波机813机构包括超声波本体81、输入管82和输出管83,超声波本体81设置在塔体的外部;输入管82的一端与析盐区的内部连通,另一端与超声波本体81的内部连通;输出管83的一端与超声波本体81内部连通,另一端同时与混合区和旋流管连通。
当需要使用超声波机构8时,开启超声波机构8的开关,此时,混合液会经由输入管82进入超声波本体81,然后在超声波本体81内部被超声波作用,之后经由输出管83流出;由于输出管83同时与混合区和旋流管连通,因此,大部分混合液会进入输出管83进入混合区,然后依次流入第一拉膜区、第二拉膜区和析盐区,在塔体的内部进行二次或多次循环;一小部分混合液进入旋流管,仅有旋流喷头喷出;当然需要说明的是,混合液进入超声波本体81以及进入混合区都需要循环泵的作用。
需要说明的是,输入管的一端与设置在析盐区内的超声波进水口44连通,输出管与设置在混合区的超声波出水口51连通。
在上述实施例的基础上,具体地,超声波本体81包括外壳811、电源变送器812和模芯813;模芯813设置在外壳811的内部,且模芯813与外壳811之间形成流动空间,流动空间用于使混合液通过;电源变送器812与模芯813电连接,且电源变送器812和模芯813配合能够在外壳811的内部产生超声波,超声波能够作用于混合液。
模芯813的功能是将输入的电功率转换成机械功率,即,超声波,再传递出去;电源变送器812的功能是将市电转换成与模芯813相匹配的高频交流电信号,从而驱动模芯813工作;二者的配合能够产生超声波。
开启电源变送器812后,模芯813产生的瞬间1010℃、10000PS(PS:马力,是计量功率的单位)的强超声波能够充分地对污水、氧化剂和催化剂的混合液进行分子级的攻击,令污水分子产生空化效应,从而使污水中的有机大分子物质的化学键破碎、断裂,此时氧化剂和催化剂分子能够迅速瞬间融入污水的大小分子中,从而使污水、氧化剂和催化剂充分混合,此时,氧化剂和催化剂就可以与污水分子发生化学氧化反应,从而能够彻底地处理污水中的污染物质,使污水达标排放。
具体地,模芯813包括预应力螺杆8131、多个半导体陶瓷片8132和多个电极片,多个半导体陶瓷片8132和多个电极片相互间隔地套设在预应力螺杆8131上;电极片与电源变送器812电连接。制成电极片的材料可以有多种选择,例如:稀土合金、半导体、铜合金或者镍钛合金,等等。
半导体陶瓷片8132和电极片间隔地套设在预应力螺杆8131上,半导体陶瓷片8132和电极片的形状为圆环形,这就大大减小了电极片的投影范围,减小了其所占用的空间,能够减小保护外壳811的体积,从而减小整个模芯813的体积,使其更加方便的放入外壳811的内部。
在上述实施例的基础上,具体地,超声波机构8的数量为多个,多个超声波机构8均匀分布在塔体的外侧。多个超声波机构8的输入管82和输出管83可以单独设置,互相不连通;也可以互相连通,经由一个或者两个或者三个进口,进入超声波本体81,然后经由一个出口或者两个或者三个出口进入混合区或者旋流管。具体的,当超声波机构8为三个时,三个超声波本体81可以通过设置在塔体外部的三通管连通。
在上述实施例的基础上,具体地,还包括用于增加塔体1内部温度的加热系统;加热系统包括换热管道11,换热管道11以蛇形盘设在第一拉膜区2和第二拉膜区3的内部。
某些种类的污水需要进行加热,才可以达到较好的净化效果,因此,设置加入系统给塔体1内部的混合液加入。
将换热管道11以蛇形布置在第一拉膜区2和第二拉膜区3的内部,可以增加换热面积,确保所有的混合液都可以被加热;具体加热方式可以有多种选择,例如:向换热管道11内通入高温的水蒸气或者其它液体物质。
在上述实施例的基础上,具体地,还包括均设置在塔体1上部且与塔体1的内部连通的冷却系统和压力安全自控阀;冷却系统用于排出塔体1内部高温高压的液体和/或者气体;在冷却系统关闭时,压力安全自控阀能够自动排出塔体1内部高温高压的液体和/或者气体。
冷却系统可以是气液分离器,通过一条专用的金属管道由塔体1上部的接口,接入污水调节池或者中间析盐池;当然,冷却系统也可以是一座冷却塔。随着污水和功能试剂反应的进行,会向超声波AOPs污水处理塔的内部释放大量的热量,此时,为了给塔体1内部降温,防止发生爆炸,因此,需要设置冷却系统。
冷却系统和压力安全自控阀一般都是并联使用的,如果冷却系统出现故障或者排降压力不足时,压力安全自控阀就会自动开伐泄气或者泄水,以达到减压的目的,确保塔体1不会因为内部压力过大而发生爆炸。
在上述实施例的基础上,具体地,还包括加压器和减压器,加压器设置在塔体1的下部,与析盐区4连通,用于增加塔体1内部的压力;减压器设置在塔体1的上部,与混合区5连通,用于调整、降低塔体1内部的压力。
加压器设置在塔体1的下部,用于向塔体1内部加压,具体加压方法可以有多种选择,例如:向塔体1内部通入空气、氧气、氮气,等等;作为一种优选的方案,向塔体1内部通入氧气,因为,氧气融于水之后,再经由第一拉膜区2和第二拉膜区3作用,能够与污水中的污染物反应,从而起到净化污水的作用。
减压器设置在塔体1的上部,用于给塔体1内部泄压;具体泄压方法有多种选择,本实施例所选的为排出塔体1内部的氮气、二氧化碳等气体来泄压。
需要说明的是,加压器工作时,减压器关闭而不工作;反之亦然;当然,在不需要加压的状态下,也可以通过减压器来排放塔体1内部生成的气体,以确保塔体1内部的压力稳定。
在上述实施例的基础上,具体地,液体喷射机构6包括主干管61和设置在主干管61上的折流器63;主干管61设置在塔体1的内部,且在主干管61上设置有多个喷头62;折流器63包括壳体631和多个折流切锉部,折流切锉部用于切锉液体;多个折流切锉部交错设置在壳体631的内部,在壳体631的内部形成蛇形的流通通道。
主干管61设置在塔体1的各个区域内,多个喷头62均与主干管61连通设置,用于向各个区域内喷射液体;需要说明的是,本实施例所选的液体为高能水,因为,高能水氧化性较强,而且价格低廉,能够有效地降低污水净化的成本;当然,也可以喷射其他液体;下面仅以高能水为例,说明在主干管61上设置折流器63的作用:
如图2所示,折流切锉部的主要作用是对高能水与污水形成的混合液进行切、锉,同时还能够实现强折流混合的目的;因此,凡是能够实现上述功能的构件都可以作为本实施例所提供的折流切锉部。
所谓对混合液进行切、锉,是指:通过切、锉、刺、碰撞等作用,将污水中的大分子变成小分子,使分子之间的化学键断裂;所指折流,是指:改变污水在壳体631内的流动方向,使其流动方向呈加压延时蛇形流动。
多个折流切锉部交错设置在壳体631的内部形成蛇形的流通通道,是指:多个折流切锉部均位于不同平面上,由上游而来的高能水与污水的混合液会与每一个折流切锉部接触碰撞,使高能水与污水可以被多次切、锉、刺和碰撞混合,最大限度的破坏大分子,使其变成微小的分子,从而使喷射而出的高能水能够与迅速进入污水分子内部,使化学反应更加彻底,使污水净化效果更加理想。
在上述实施例的基础上,具体地,每个折流切锉部均包括折流板632和多个棱刺633,折流板632设置在壳体631的内侧壁上,多个棱刺633设置在折流板632上。
折流板632设置在壳体631的内侧壁上,可以是可拆卸的,也可以是不可拆卸的,具体连接方式有很多种选择,例如:焊接、插合连接,等等。作为一种优选的方案,折流板632与壳体631的内侧壁通过焊接的方式连接,焊接可以确保二者之间连接的牢固性,避免折流板632在长时间被混合液碰撞后而脱落的情况出现。为了确保所有高能水在壳体631中是沿着蛇形的流动通道流动的,折流板632与壳体631之间应是无缝连接。
棱刺633能够切、锉以及刺破污水中的大分子,其可以是直径较小的圆柱体、也可以是针状的结构,等等。棱刺633的数量应为多个,布满折流板632为最好。作为一种优选的方案,棱刺633的形状为锥形;锥形的棱刺633,直径较大的一端设置在折流板632上,这样二者之间的接触面积较大,从而确保棱刺633能够牢固的位于折流板632上,长时间使用后而不至于脱落。锥形的棱刺633,结构较为锋利,对大分子的切、锉、刺,等作用更加明显。
在上述实施例的基础上,具体地,还包括用于向塔体1内部发出紫外线的紫外线发生器。
在处理某些较难处理的污水时,可以开启紫外线发生器,使其向混合液发生紫外线,紫外线可以激活分解溶解在水中的高能水和臭氧、氧气产生衍氧及双氧水等活性氧,将其变成羟基自由基如:·OH,大量的·OH能够增加混合液的强氧化性,从而与污水发生强氧化反应,以达到净化较难处理的污水的目的。
在上述实施例的基础上,具体地,在塔体1的内部还设置有多个DO检测仪13,以用来检测塔体1各区域溶解在水中的含氧量;从而确定是否需要向塔体1内部加氧或者加入高能水。
在上述实施例的基础上,具体地,在塔体1的侧壁上还设置有多个出水管12,每个出水管12上均设置有一个阀门,在正常情况下阀门处于关闭状态。多个出水管12分别设置在塔体1不同高程的位置上,可以通过出水管12检测此位置的混合液处理的质量,若质量达标,则可以停止后续的污水处理;设置该出水管12,便于使用者及时了解塔体1内部混合液的质量情况。
在上述实施例的基础上,具体地,塔体1的外侧壁上,正对析盐区4的位置还设置有检查孔43,使用者通过该检查孔43能够观察塔体1内部的工作状态;而且,只要该检查孔43足够大,当必要时,可以打开检查孔43,以供维修者进入塔体1内部进行检修操作。
当然,在塔体1外部还设置有支架,以用来支撑塔体1。
在上述实施例的基础上,具体地,还包括PLC(Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制器)控制系统,该控制系统能够自动控制该超声波AOPs污水处理塔各个阀门的启闭,例如:污水加入口的阀门、出水管12的阀门;当然还可以控制各个机器的启闭,例如:循环泵、加压器、减压器、紫外线发生器、冷却系统,等等。使用PLC控制系统,能够减少人工成本,而且方便操作。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。