CN110697953A - 一种有机污染物降解装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有机污染物降解装置，包括液体容器；超声波组件，能够向所述液体容器中发射超声波；反应管，绕轴线盘绕呈螺旋状，并能够绕所述轴线转动，至少部分所述反应管浸在所述液体容器中。反应管不断转动，在旋转过程中，管中液体在离心力的作用下不断被拉伸成薄膜，扩大的液体面积提供氧化气体继续在反应管内与液体混溶，并且在反应管中形成的段塞流的过程强化气液混溶，容易形成超声空化氧化作用，该作用在转动的反应管中反复进行，实现废水中有机物的连续充分均匀降解。该技术方案能够实现废水中有机物的连续充分均匀降解，其间不引入化学药剂，处理成本低，不存在二次污染的可能性。

Description

一种有机污染物降解装置

技术领域

本发明用于污水处理领域，特别是涉及一种有机污染物降解装置。

背景技术

水中有机污染物的主要来源有工业废水、生活废水及大气污染，这些废水不但严重地破坏了自然生态环境，还对人体生命健康造成严重的影响。

目前，对含有有机污染物的污水处理一般采取下面几种方式：生物接触氧化法，电解工艺，Fenton及类Fenton氧化法，电化学(催化)氧化，光化学催化氧化，超临界水氧化(scwo)技术等。这些处理方式都需要在处理时引入化学药剂，处理成本较高，而且存在二次污染的可能性。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种有机污染物降解装置，其能够实现废水中有机物的连续充分均匀降解，其间不引入化学药剂，处理成本低，不存在二次污染的可能性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种有机污染物降解装置，包括

液体容器；

超声波组件，能够向所述液体容器中发射超声波；

反应管，绕轴线盘绕呈螺旋状，并能够绕所述轴线转动，至少部分所述反应管浸在所述液体容器中。

优选的，所述反应管绕轴线盘绕呈圆柱螺旋线状，所述液体容器包括顶部敞口的液体槽，所述反应管横向布置，至少部分所述反应管浸在所述液体槽中。

优选的，还包括

进液管，与所述轴线重合，并与所述反应管的一端连接；

出液管，与所述轴线重合，并与所述反应管的另一端连接。

优选的，还包括

第一外套管，穿过第一轴承座，并套在所述进液管外侧；

第二外套管，穿过第二轴承座，并套在所述出液管外侧；

内套管，沿所述轴线穿过呈螺旋状的所述反应管，一端套在所述第一外套管和所述进液管之间，另一端套在所述第二外套管和所述出液管之间，所述内套管的管壁上设有供所述反应管穿出的侧孔；

其中，所述内套管与所述进液管、所述出液管之间设有填料，所述第一外套管、第二外套管上设有顶紧内套管的第一顶丝。

优选的，所述进液管通过第一旋转密封组件与供液管连接，所述出液管通过第二旋转密封组件与排液管连接。

优选的，所述第一旋转密封组件、第二旋转密封组件均包括旋转接头，具有转动部和固定部，所述转动部上设有第一接口，所述固定部上设有第二接口，所述第一接口和所述第二接口连通；

其中，所述进液管与所述第一旋转密封组件的第一接口连接，供液管与第一旋转密封组件的第二接口连接，所述出液管与所述第二旋转密封组件的第一接口连接，排液管与第二旋转密封组件的第二接口连接；

所述第一旋转密封组件的转动部和/或第二旋转密封组件的转动部上设有从动轮，所述从动轮与动力部件的输出端传动连接。

优选的，所述转动部上设有凸台，所述从动轮上设有连接孔，并通过所述连接孔套装在所述凸台上，所述凸台和连接孔上设有相互配合的驱动平面。

优选的，所述凸台上设有接头，所述接头的端部形成所述第一接口，所述接头上设有锁紧螺母，所述锁紧螺母和凸台之间设有从动轮限位部件。

优选的，所述进液管、出液管的端部设有呈球形或锥形的端口，所述进液管通过压帽与所述第一旋转密封组件的接头连接，并将所述进液管的端口与第一旋转密封组件的第一接口压紧；所述出液管通过压帽与所述第二旋转密封组件的接头连接，并将所述出液管的端口与第二旋转密封组件的第一接口压紧。

优选的，所述第一旋转密封组件、第二旋转密封组件均包括压盖，所述压盖与转动部连接，所述压盖上设有过孔，所述进液管、出液管由所述过孔穿出，所述压盖上设有沿过孔径向的第二顶丝。

上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：有机污染物降解时，含有有机污染物的废水流过反应管，超声波组件向液体容器中发射超声波，超声波在水中传播过程中运动方向和振动方向一致，形成的是疏密波。当疏波形成的负压半周期的声压幅值超过液体内部静压强时，存在于液体中的微小气泡(称作“空化核”)就会迅速增大。而在相继而来的声波正压相中，气泡瞬间溃灭，溃灭形成的微小极端环境的理论压强值可达几十兆帕，温度可达几百摄氏度，能够将有机物的碳碳键打断实现降解作用。

其间，反应管不断转动，在旋转过程中，管中液体在离心力的作用下不断被拉伸成薄膜，扩大的液体面积提供氧化气体继续在反应管内与液体混溶，并且在反应管中形成的段塞流的过程强化气液混溶，容易形成超声空化氧化作用，该作用在转动的反应管中反复进行，实现废水中有机物的连续充分均匀降解。

该技术方案能够实现废水中有机物的连续充分均匀降解，其间不引入化学药剂，处理成本低，不存在二次污染的可能性。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明一个实施例结构示意图；

图2是图1中A处局部放大图；

图3是图1所示的一个实施例第一旋转密封组件爆炸示意图；

图4是图1所示的一个实施例第一旋转密封组件截面示意图；

图5是水溶液中的非离子型聚丙烯酰胺降解前显微照片；

图6是采用图1所示的一个实施例水溶液中的非离子型聚丙烯酰胺降解后显微照片；

图7是水溶液中的阴离子型聚丙烯酰胺降解前显微照片；

图8是采用图1所示的一个实施例水溶液中的阴离子型聚丙烯酰胺降解后显微照片。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

本发明中，如果有描述到方向(上、下、左、右、前及后)时，其仅是为了便于描述本发明的技术方案，而不是指示或暗示所指的技术特征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。

本发明中，“若干”的含义是一个或者多个，“多个”的含义是两个以上，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。在本发明的描述中，如果有描述到“第一”、“第二”仅用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明中，除非另有明确的限定，“设置”、“安装”、“连接”等词语应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是一体成型；可以是机械连接，也可以是电连接或能够互相通讯；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参见图1，本发明的实施例提供了一种有机污染物降解装置，用于含有有机污染物废水的处理，包括

液体容器1，用于盛放能够传导超声波的液体介质；

超声波组件2，能够向所述液体容器1中发射超声波，超声波组件2包括换能器和超声波发生器，超声波组件2与液体容器1的内壁连接或伸入液体容器1内部，超声波组件2能够调节超声波的频率和功率；

反应管3，绕轴线盘绕呈螺旋状，盘绕一匝或多匝，并能够在人工、电机等驱动下绕所述轴线转动，至少部分所述反应管3浸在所述液体容器1中，在旋转过程中，管中液体在离心力的作用下不断被拉伸成薄膜，超声波传播过程强度衰减小，作用强度大，提高了超声反应降解有机物的效率。

有机污染物降解时，含有有机污染物的废水流过反应管3，超声波组件2向液体容器1中发射超声波，超声波在水中传播过程中运动方向和振动方向一致，形成的是疏密波。当疏波形成的负压半周期的声压幅值超过液体内部静压强时，存在于液体中的微小气泡(称作“空化核”)就会迅速增大。而在相继而来的声波正压相中，气泡瞬间溃灭，溃灭形成的微小极端环境的理论压强值可达几十兆帕，温度可达几百摄氏度，能够将有机物的碳碳键打断实现降解作用。

其间，反应管3不断转动，在旋转过程中，管中液体在离心力的作用下不断被拉伸成薄膜，扩大的液体面积提供氧化气体继续在反应管3内与液体混溶，并且在反应管3中形成的段塞流的过程强化气液混溶，容易形成超声空化氧化作用，不断更新界面，大大强化了与氧气的传质，增加了氧气溶解量，保证液体通过超声反应器中有足够的氧气和水蒸气析出形成空化点，该作用在转动的反应管3中反复进行，实现废水中有机物的连续充分均匀降解。

该技术方案能够实现废水中有机物的连续充分均匀降解，其间不引入化学药剂，处理成本低，不存在二次污染的可能性。

所述反应管3盘绕呈圆锥螺旋线状、异形螺旋线状等，优选的，在一些实施例中，参见图1，所述反应管3绕轴线盘绕呈圆柱螺旋线状，圆柱螺旋线状的反应管3在转动过程中能够保持平稳，样品超声更加均匀，多匝反应管3也保证降解的均匀性。

所述液体容器1可采用箱、盆、沟等结构形式，反应管3竖向、横向或倾斜布置。优选的，参见图1，所述液体容器1包括顶部敞口的液体槽，所述反应管3横向布置在液体槽中，至少部分所述反应管3浸在所述液体槽中。设备造价成本较低，操作简便，拆装方便。

在一些实施例中，参见图1，还包括

进液管31，与所述轴线重合，并与所述反应管3的一端连接；

出液管，与所述轴线重合，并与所述反应管3的另一端连接。

其中，反应管3的端部弯曲形成进液管31、出液管，或者进液管31、出液管成型后与反应管3对接，进液管31、出液管与轴线重合，在转动过程中位置恒定，方便废水的输入和导出，以及反应管3的定位。

参见图2，在一些实施例中，还包括

第一外套管32，穿过第一轴承座33，并套在所述进液管31外侧；

第二外套管，穿过第二轴承座34，并套在所述出液管外侧；

内套管35，沿所述轴线穿过呈螺旋状的所述反应管3，一端套在所述第一外套管32和所述进液管31之间，另一端套在所述第二外套管和所述出液管之间，所述内套管35的管壁上设有供所述反应管3穿出的侧孔36；

反应管3及其中废水的重量通过第一轴承座33和第二轴承座34承担，中间通过第一外套管32、第二外套管、内套管35隔离，避免废水的管道受损。

其中，所述内套管35与所述进液管31、所述出液管之间设有填料37，所述第一外套管32、第二外套管上设有顶紧内套管35的第一顶丝38，通过填料37和第一顶丝38达到了密封与同心效果，使旋转时样品超声均匀，更容易形成超声空化氧化作用。

参见图1，所述进液管31通过第一旋转密封组件4与供液管5连接，所述出液管通过第二旋转密封组件与排液管连接，避免反应管3的转动向两端的供液管5、排液管继续传递，方便降解前后废水的供给和排出，同时保证密封效果，避免废水泄漏。

参见图3、图4，所述第一旋转密封组件4、第二旋转密封组件均包括

旋转接头41，具有转动部42和固定部43，固定部43在使用时固定不动，转动部42能够自由转动，所述转动部42上设有第一接口，所述固定部43上设有第二接口，所述第一接口和所述第二接口连通；

其中，所述进液管31与所述第一旋转密封组件4的第一接口连接，供液管5与第一旋转密封组件4的第二接口连接，所述出液管与所述第二旋转密封组件的第一接口连接，排液管与第二旋转密封组件的第二接口连接；

所述第一旋转密封组件4的转动部42和/或第二旋转密封组件的转动部42上设有从动轮44，所述从动轮44与动力部件45的输出端传动连接，动力部件45的输出转速可调，用于向反应管3施加旋转力矩，其中，从动轮44可采用齿轮、带轮、蜗轮等。

其中，从动轮44直接与旋转接头41的转动部42连接，实现旋转动力的输入，实现转接和动力输入的集成，功能全面，简化了废水处理系统。

在一些实施例中，从动轮44与转动部42焊接、套接、卡扣连接等方式连接，来实现动力传递，优选的，参见图3、图4，所述转动部42上设有凸台，所述从动轮44上设有连接孔，并通过所述连接孔套装在所述凸台上，转配、拆卸方便，同轴度高。同时，所述凸台和连接孔上设有相互配合的驱动平面，用于实现从动轮44到转动部42的动力传递。

在一些实施例中，参见图3、图4，所述凸台上设有接头，所述接头的端部形成所述第一接口，所述接头上设有锁紧螺母49，所述锁紧螺母49和凸台之间设有从动轮限位部件410，从动轮限位部件410将从动轮44限定在凸台上。

其中，进液管31、出液管与第一接口采用套接、焊接等方式对接，优选的，参见图3、图4，所述进液管31、出液管的端部设有呈球形或锥形的端口，所述进液管31通过压帽46与所述第一旋转密封组件4的接头连接，并将所述进液管31的端口与第一旋转密封组件4的第一接口压紧，实现密封对接，而且当定心组件调节进液管31的角度时，进液管31始终能够与第一接口保持对接状态。所述出液管通过压帽46与所述第二旋转密封组件的接头连接，并将所述出液管的端口与第二旋转密封组件的第一接口压紧，实现密封对接，而且当定心组件调节出液管的角度时，第一管道始终能够与出液管保持对接状态。

参见图3、图4，所述第一旋转密封组件4、第二旋转密封组件均包括压盖47，压盖设置一级或多级，所述压盖47与转动部42连接，所述压盖47上设有过孔，所述进液管31、出液管由所述过孔穿出，所述压盖47上设有沿过孔径向的第二顶丝48。第二顶丝围绕进液管31、出液管设置多个，通过调节顶丝的伸出长度，能够调节进液管31、出液管的角度。在进液管31、出液管随从动轮44转动过程中，顶丝能够保持进液管31、出液管角度的恒定。

采用本发明实施例降解水溶液中的非离子型聚丙烯酰胺(浓度200mg/L，相对分子量1000万)。降解前非离子型聚丙烯酰胺显微照片如图5所示，粘度3.8mPa.s。参见图6，原液经本发明实施例处理后空间网络结构被全部破坏，形成少量的球，降解效果良好，使用流变仪测量溶液粘度，经计算得出该溶液的降黏率为39.5％。

采用本发明实施例降解水溶液中的阴离子型聚丙烯酰胺(浓度200mg/L，相对分子量1000万)。降解前非离子型聚丙烯酰胺显微照片如图7所示，粘度8.1mPa.s。参见图8，原液经本发明实施例处理后空间网络结构被全部破坏，原溶液密集的空间网络结构，细网络几乎不见，只残留个别粗网线，形不成整体均匀空间结构，降黏率48.1％。

当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种有机污染物降解装置，其特征在于：包括

液体容器；

超声波组件，能够向所述液体容器中发射超声波；

反应管，绕轴线盘绕呈螺旋状，并能够绕所述轴线转动，至少部分所述反应管浸在所述液体容器中。

2.根据权利要求1所述的有机污染物降解装置，其特征在于：所述反应管绕轴线盘绕呈圆柱螺旋线状，所述液体容器包括顶部敞口的液体槽，所述反应管横向布置，至少部分所述反应管浸在所述液体槽中。

3.根据权利要求1所述的有机污染物降解装置，其特征在于：还包括

进液管，与所述轴线重合，并与所述反应管的一端连接；

出液管，与所述轴线重合，并与所述反应管的另一端连接。

4.根据权利要求3所述的有机污染物降解装置，其特征在于：还包括

第一外套管，穿过第一轴承座，并套在所述进液管外侧；

第二外套管，穿过第二轴承座，并套在所述出液管外侧；

内套管，沿所述轴线穿过呈螺旋状的所述反应管，一端套在所述第一外套管和所述进液管之间，另一端套在所述第二外套管和所述出液管之间，所述内套管的管壁上设有供所述反应管穿出的侧孔；

其中，所述内套管与所述进液管、所述出液管之间设有填料，所述第一外套管、第二外套管上设有顶紧内套管的第一顶丝。

5.根据权利要求3所述的有机污染物降解装置，其特征在于：所述进液管通过第一旋转密封组件与供液管连接，所述出液管通过第二旋转密封组件与排液管连接。

6.根据权利要求5所述的有机污染物降解装置，其特征在于：所述第一旋转密封组件、第二旋转密封组件均包括

旋转接头，具有转动部和固定部，所述转动部上设有第一接口，所述固定部上设有第二接口，所述第一接口和所述第二接口连通；

其中，所述进液管与所述第一旋转密封组件的第一接口连接，供液管与第一旋转密封组件的第二接口连接，所述出液管与所述第二旋转密封组件的第一接口连接，排液管与第二旋转密封组件的第二接口连接；

所述第一旋转密封组件的转动部和/或第二旋转密封组件的转动部上设有从动轮，所述从动轮与动力部件的输出端传动连接。

7.根据权利要求6所述的有机污染物降解装置，其特征在于：所述转动部上设有凸台，所述从动轮上设有连接孔，并通过所述连接孔套装在所述凸台上，所述凸台和连接孔上设有相互配合的驱动平面。

8.根据权利要求7所述的有机污染物降解装置，其特征在于：所述凸台上设有接头，所述接头的端部形成所述第一接口，所述接头上设有锁紧螺母，所述锁紧螺母和凸台之间设有从动轮限位部件。

9.根据权利要求8所述的有机污染物降解装置，其特征在于：所述进液管、出液管的端部设有呈球形或锥形的端口，所述进液管通过压帽与所述第一旋转密封组件的接头连接，并将所述进液管的端口与第一旋转密封组件的第一接口压紧；所述出液管通过压帽与所述第二旋转密封组件的接头连接，并将所述出液管的端口与第二旋转密封组件的第一接口压紧。

10.根据权利要求9所述的有机污染物降解装置，其特征在于：所述第一旋转密封组件、第二旋转密封组件均包括压盖，所述压盖与转动部连接，所述压盖上设有过孔，所述进液管、出液管由所述过孔穿出，所述压盖上设有沿过孔径向的第二顶丝。

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