CN110526379A - 一种用于处理染料废水的高效激光空化装置 - Google Patents

一种用于处理染料废水的高效激光空化装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于处理染料废水的高效激光空化装置，包括空化仓，空化仓位于工作台上，工作台固定在四围移动平台上，空化仓上方设置有激光发生装置，所述空化仓通过入水管与蓄液池相连，水泵用于抽取蓄液池中的染料废水至空化仓中，空化仓通过出水管与蓄液池相连，水质检测器和浓度传感器安装在出水管上，空化仓上还安装有曝气装置、加热装置和催化装置。本发明将激光空化降解与辅助装置相结合，运用上位机进行智能控制，较大地提高了染料废水的处理效率。

Description

一种用于处理染料废水的高效激光空化装置
技术领域
本发明属于水污染降解技术领域，特指一种用于处理染料废水的高效激光空化装置和方法。
背景技术
随着工业的不断发展，大量的工业废水被直接排放，这严重影响了当地的环境并对人类的生存造成了威胁。现阶段关于污水的处理技术大致可以分为三类，即物理处理法、化学处理法和生物处理法。其中物理方法处理效率低，处理时间长，投资较小。化学方法效率高，但是也存在成本相对较高，可能存在二次污染等问题。生物处理方法主要是好氧法和厌氧法，这类方法相对而言比较环保，但是处理时间较长，部分情况下处理方案还会受环境的影响。
空化使流体中特有的一种现象，空化发生时伴随空化泡的初生、成长和溃灭，在溃灭时可以释放大量的能量，导致局部高温高压等极端环境，因而产生大量的羟自由基与染料物反应，从而降解染料废水。目前的空化降解方法主要应用于水力空化，但染料废水中的一些微生物无法通过水力空化降解完全。
激光空化处理染料废水具有很强的可操纵性，能够有效地去除染料废水中的微生物，所以当前激光空化降解染料废水的技术正逐步兴起。但存在激光空化处理染料废水存在处理效率低的问题亟待解决。
发明内容
本发明是为了克服现有装置上的不足，提供了一种用于处理染料废水的高效激光空化装置和方法,使激光空化降解染料废水的过程中辅以旋转搅拌、曝气、升温、添加催化剂，极大的提高了激光空化的降解效率。
为解决相关技术问题，实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为： 一种用于处理染料废水的高效激光空化装置，包括空化仓，空化仓位于工作台上，工作台固定在四围移动平台上，空化仓上方设置有激光发生装置，所述空化仓通过入水管与蓄液池相连，水泵用于抽取蓄液池中的染料废水至空化仓中，空化仓通过出水管与蓄液池相连，水质检测器和浓度传感器安装在出水管上，空化仓上还安装有曝气装置、加热装置和催化装置。
上述方案中，所述工作台通过螺栓与四维移动平台固定。空化仓由固定架固定放置于工作台上。
上述方案中，空化仓内部有一层可拆卸橡胶圈，用来载留激光能量，转子放于空化仓中，用于加强移动平台的旋转搅拌。
上述方案中，所述曝气装置包括充气瓶、通气管、电磁阀，充气瓶中的气体为臭氧O3,用于提高空化效率，由通气管与空化仓相连，电磁阀控制通气量。
上述方案中，所述加热装置包括加热器、导热棒、温度传感器，导热棒与温度传感器均位于加热器上，导热棒用于加热空化仓中的液体，温度传感器对液体的温度进行检测，并将信息反馈至控制器。
上述方案中，所述催化装置由催化剂输送器与输送管组成，所使用的催化剂为H2O2与Fe2+ ，用于促进空化处理染料废水反应的进行。
上述方案中，所述催化剂输送器、加热器、电磁阀、水质检测器、四维移动平台均由控制器控制，控制器与上位机通信，上位机与激光发生装置连接。
本发明的有益效果：(1)本发明采用的一种用于处理染料废水的高效激光空化装置,使激光空化降解染料废水的过程中辅以旋转搅拌、曝气、升温、添加催化剂，极大的提高了激光空化的降解效率。(2)整套装置控制方法智能化，提高了降解的准确性与连续性。(3)操作简单方便，避免了时间和人力的浪费。
附图说明
图1为本发明装置结构示意图。
图2为四维移动平台、工作台、空化仓结构装配图。
图中：1-上位机；2-控制器；3-水质检测器；4-蓄液池2；5-出水管；6-阀门；7-浓度传感器；8-催化剂输送器；9-四维移动平台；9-1-螺栓；10-工作台；10-1-固定套；11-橡胶圈；12-蓄液池1；13-入水管；14-水泵；15-充气瓶；16-通气管；17-电磁阀；18-转子；19-空化仓；20-全反镜；21-凹透镜；22-凸透镜；23-柱面镜；24-加热器；25-激光器；26-导热棒；27-温度传感器；28-激光器控制器；29-输送管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明装置作进一步详细说明。
如图1所示，一种用于处理染料废水的高效激光空化装置，包括激光空化系统、空化辅助系统、控制与检测系统。所述激光空化系统由激光器、透镜组、空化仓、工作台、移动平台、蓄液池组成。所述透镜组中全反镜20与激光器25呈平面45度角放置且中心正对激光束，还与凹透镜21、凸透镜22、柱面镜23的中心位于同一种直线上，透镜组将激光束聚焦成线光束后入射至空化仓19中。所述空化仓19通过入水管13与蓄液池12相连，通过出水管5与蓄液池4相连，水泵14用于抽取蓄液池12中的染料废水至空化仓19中，水质检测器3暂存激光空化处理后的部分液体，浓度传感器7检测液体的浓度是否达到处理标准，阀门6控制空化仓19中的液体是否进入蓄液池4。所述移动平台是可以在X、Y、Z的移动方向以及Y的转动方向上运行的四维移动平台，所述工作台10通过螺栓与四维移动平台9固定。空化仓19放置于工作台10上，其内部有一层橡胶圈11来载留激光能量，转子18放于空化仓19中用于加强移动平台的旋转搅拌。所述空化辅助系统由曝气装置、搅拌装置、催化装置、加热装置组成，所述控制与检测系统由上位机、控制器、温度传感器、浓度传感器组成。所述曝气装置由充气瓶15、通气管16、电磁阀17组成，充气瓶15中的臭氧O3用于提高空化效率，由通气管16与空化仓19相连，电磁阀17控制通气量。所述加热装置由加热器24、导热棒26、温度传感器27组成，导热棒26与温度传感器27均放置于加热器上，导热棒26用于加热空化仓19中的液体，温度传感器27对液体的温度进行检测，并将信息反馈至控制器。所述催化装置由催化剂输送器8与输送管29组成，所使用的催化剂为H2O2与Fe2+ ，用于促进空化处理染料废水反应的进行。所述催化剂输送器8、加热器24、电磁阀17、水质检测器3、四维移动平台9均由控制器2控制，控制器2与上位机1通信，由上位机1来操作激光器与各个空化装置。
优选的，聚焦透镜采用柱面镜，使激光聚焦成一条线，从而在空化仓的液体中形成一个面，加大了激光空化发生的面积，从而提高了空化降解效率。
优选的，催化剂为H2O2与Fe2+混合试剂，充气瓶中的气体为臭氧O3，具有强氧化性，能够与水中的染料物反应，加速染料废水的降解。
优选的，染料浓度检测采用紫外分光光度法进行检测。
利用该装置加工操作时，包括如下步骤：S1：将空化仓19固定于工作台10上，打开水泵14使蓄液池12中的染料废水流入空化仓19，调整好透镜组位置以及激光器参数，通过上位机1控制四维移动平台9在X和Z方向上移动，使空化仓19处于透镜组中央，然后打开激光器。S2：由上位机1使四维移动平台9绕Y轴旋转，带动转子18对液体进行搅拌，再由上位机1控制加热器24升温，导热棒26对空化仓19中的液体进行加热，温度传感器27将水温反馈至上位机，若水温在40。C到60。C的区间则停止加热，若未达到则继续加热。S3：通过上位机1打开电磁阀17使臭氧O3通入空化仓19中，并控制催化剂输送器8使H2O2与Fe2+通入空化仓19，通过上位机1控制四维移动平台9在Y方向上移动，将离焦量调节至合适的位置。S4：浓度传感器7对暂存于水质检测器3中的液体进行检测，若达到处理要求，则关闭激光器2、电磁阀17、加热器24、催化剂输送器8与四维移动平台9，打开阀门6使空化仓19中的液体进入蓄液池4；若未达到处理要求，则保持当前状态继续工作，适当调整通入的臭氧O3与催化剂的量。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的范围，凡是利用本发明说明书内容等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于处理染料废水的高效激光空化装置，其特征在于,包括空化仓(19)，空化仓(19)位于工作台(10)上，工作台(10)固定在四围移动平台(9)上，空化仓(19)上方设置有激光发生装置，所述空化仓(19)通过入水管(13)与蓄液池(12)相连，水泵(14)用于抽取蓄液池(12)中的染料废水至空化仓(19)中，空化仓(19)通过出水管(5)与蓄液池(4)相连，水质检测器(3)和浓度传感器(7)安装在出水管（5）上，空化仓(19)上还安装有曝气装置、加热装置和催化装置。
2.根据权利要求1所述的一种用于处理染料废水的高效激光空化装置，其特征在于,所述工作台(10)通过螺栓(9-1)与四维移动平台(9)固定，空化仓(19)由固定架(10-1)固定放置于工作台(10)上。
3.根据权利要求1所述的一种用于处理染料废水的高效激光空化装置，其特征在于,空化仓(19)内部有一层可拆卸橡胶圈(11)，用来载留激光能量，转子(18)放于空化仓(19)中，用于加强移动平台的旋转搅拌。
4.根据权利要求1所述的一种用于处理染料废水的高效激光空化装置，其特征在于,所述曝气装置包括充气瓶(15)、通气管(16)、电磁阀(17)，充气瓶(15)中的气体为臭氧O3,用于提高空化效率，由通气管(16)与空化仓(19)相连，电磁阀(17)控制通气量。
5.根据权利要求4所述的一种用于处理染料废水的高效激光空化装置，其特征在于,所述加热装置包括加热器(24)、导热棒(26)、温度传感器(27)，导热棒(26)与温度传感器(27)均位于加热器上，导热棒(26)用于加热空化仓(19)中的液体，温度传感器(27)对液体的温度进行检测，并将信息反馈至控制器。
6.根据权利要求5所述的一种用于处理染料废水的高效激光空化装置，其特征在于,所述催化装置由催化剂输送器(8)与输送管(29)组成，所使用的催化剂为H2O2与Fe2+ ，用于促进空化处理染料废水反应的进行。
7.根据权利要求6所述的一种用于处理染料废水的高效激光空化装置，其特征在于,所述催化剂输送器(8)、加热器(24)、电磁阀(17)、水质检测器(3)、四维移动平台(9)均由控制器(2)控制，控制器(2)与上位机(1)通信，上位机(1)与激光发生装置连接。
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