CN114644389A - 一种复合激光空化联合活性炭降解酚类污水的装置 - Google Patents
一种复合激光空化联合活性炭降解酚类污水的装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114644389A CN114644389A CN202210222982.3A CN202210222982A CN114644389A CN 114644389 A CN114644389 A CN 114644389A CN 202210222982 A CN202210222982 A CN 202210222982A CN 114644389 A CN114644389 A CN 114644389A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cavitation
- bin
- sewage
- activated carbon
- laser
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 44
- 239000010865 sewage Substances 0.000 title claims abstract description 32
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 25
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 title claims abstract description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 46
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 18
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 13
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 15
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 14
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 abstract description 14
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 10
- -1 hydroxyl free radical Chemical class 0.000 abstract description 9
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 abstract description 7
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 abstract description 7
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 8
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 8
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- WXNZTHHGJRFXKQ-UHFFFAOYSA-N 4-chlorophenol Chemical compound OC1=CC=C(Cl)C=C1 WXNZTHHGJRFXKQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012028 Fenton's reagent Substances 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229940090668 parachlorophenol Drugs 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
- C02F1/283—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using coal, charred products, or inorganic mixtures containing them
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/34—Treatment of water, waste water, or sewage with mechanical oscillations
- C02F1/36—Treatment of water, waste water, or sewage with mechanical oscillations ultrasonic vibrations
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
- G08B21/18—Status alarms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/34—Organic compounds containing oxygen
- C02F2101/345—Phenols
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/02—Specific form of oxidant
- C02F2305/023—Reactive oxygen species, singlet oxygen, OH radical
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physical Water Treatments (AREA)
- Water Treatment By Sorption (AREA)
Abstract
本发明涉及一种复合激光空化联合活性炭降解酚类污水的装置，包括空化仓，空化仓置于三维移动平台上，空化仓上方设置有激光发生装置，所述空化仓通过进水管与污水蓄液池相连，水泵用于将蓄液池中的污水抽取至空化仓中，空化仓通过出水管与蓄液池相连，空化仓内安装有二次表、辅助搅拌的转子和超声变幅杆，空化仓内设置有具有吸附有机污染物分子的活性炭颗粒。本发明通过激光空化技术产生的具有强氧化性的羟自由基对污水进行降解净化，同时利用多种空化辅助、活性炭的吸附以及异相成核的原理对空化降解效率进行优化提高。
Description
技术领域
本发明提供一种酚类污水的处理装置，具体涉及用于酚类污水处理的复合高级氧化技术。
背景技术
酚类污染物广泛存在于炼油、炼焦、绝缘材料、医疗、化工及造纸工业等生产过程中排放的污水。这种有机废水如果不经深度处理排放，会给人体、水体及农作物带来严重的危害。
激光聚焦于水中，达到液体击穿阈值后，产生周期脉动的空泡现象。空泡溃灭时，瞬间温度可达1900K，部分区域的压强高达5.05 104KPa，该能量远远大于水分子的化学键。虽然整个溃灭过程非常短暂，但是足以完成水分子键的撕裂以及液流中的气体和水蒸汽的热解作用，使水分子裂解成具有强氧化性的羟自由基：H2O→OH•+H•。水分子键撕裂产生的羟自由基在自然界中是一种仅次于臭氧的强氧化剂，对降解难降解有机分子具有很好的效果。如下，以降解苯酚以及对氯苯酚为例，可见通过空化技术可以将酚类物完全降解成CO2及H2O，实现无污染的绿色降解。
激光空化技术作为一种新型高级氧化技术，不仅可有效去除多种有机污染物，而且还具有无二次污染、反应装置简单等优点，特别在有生物毒性和难降解有机污染水处理方面显示出了不可替代的优越性。将激光空化技术应用于污水处理中，为水污染控制提供了一条新的途径和方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种复合激光空化联合活性炭降解酚类污水的装置，通过激光空化技术产生的具有强氧化性的羟自由基对污水进行降解净化，同时超声空化、活性炭的吸附作用以及异相成核原理辅助激光空化对酚类污水进行降解。
为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为：一种复合激光空化联合活性炭降解酚类污水的装置，包括空化仓，空化仓置于三维移动平台上，空化仓上方设置有激光发生装置，所述空化仓通过进水管与污水蓄液池相连，水泵用于将蓄液池中的污水抽取至空化仓中，空化仓通过出水管与蓄液池相连，空化仓内安装有二次表、辅助搅拌的转子和超声变幅杆，空化仓内设置有具有吸附有机污染物分子的活性炭颗粒。
上述方案中，电脑通过水质检测装置与二次表连接。
上述方案中，超声发声器通过换能器与超声变幅杆连接。
上述方案中，空化仓内装有高温保护装置。
上述方案中，伺服电机通过电控阀门和氧化剂滴加装置连接。
本发明有益效果如下：（1）本发明利用激光空化产生的理化效应进行空化，主要通过空化产生的具有强氧化剂的羟自由基降解难降解的酚类污染物，最终生成CO2和H2O，实现无污染绿色降解。（2）活性炭除吸附作用可用于吸附污染物外，颗粒结构以及其极大地比表面积可以有利于空化异相成核的发生，从而促进空化生成率提高降解效率。（3）此外利用多种空化辅助，空化仓下接超声空化辅助装置，换能器通过超声变幅杆传递超声压力波，使空化仓能液体会断裂产生空穴，形成空化核；通过文丘里管进水和弧形旋转叶片搅拌，通过制造液相压力差促进空化产生，提高了激光空化的能量利用率。多种辅助技术与高级氧化技术相结合增强了对难降解酚类物的降解效果。（4）由于空化瞬间释放的超高温，并且温度不仅对空化影响作用较小，过高温度还会影响装置安全运行。因此，高温保护装置中的感温片所感知的发热源的温度超过设定温度时,会紧急报警停止装置运行。（5）电脑由水质检测装置对污水进行实时监控，在达到排放标准后，将信息传输至伺服电机，控制氧化剂滴加与电控阀门开关。接叶片的转子24在进水处旋转搅拌，可以使活性炭颗粒充分扩散的同时产生漩涡和超空化。此外，旋转叶片的流线外形在压力差的作用下也会带来空化。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为水力辅助空化结构示意图。
图中：1-电脑； 2-激光控制器 3-激光器 4-全反镜 5-凹透镜 6-凸透镜 7-柱面镜 8-水质检测器 9-二次表 10-污水蓄水池 11-水泵12-进水管 13-超声发声器 14-活性炭15-换能器 16-超声变幅杆 17-三维移动平台 18-净水蓄水池 19-电控阀门 20-出水管21-氧化剂滴加装置 22-伺服电机23-空化仓 24-转子。
具体实施方式
以下结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本发明提供一种复合激光空化联合活性炭降解酚类污水的装置。所述装置由激光空化降解系统、污水循环系统、水质监测系统以及空化辅助系统组成。
激光发生系统由透镜组合激光器组成。激光器3与全反镜4呈平面45度角放置且中心正对激光束，与凹透镜5、凸透镜6、柱面镜7的中心位于同一种直线上，激光束聚焦射入空化仓23中。所述空化仓23由文丘里管型的进水管12接入，水泵11控制污水蓄水池10中的污水流入空化仓23，仓内装有旋转叶片的转子24正对进水水流，利用液体压力差产生水力空化。水质检测器8通过仓内的二次表9对液体内的污染物含量进行实时监测，通过电脑1控制电控阀门19和伺服电机22对出水管20和氧化剂滴加装置21进行控制。空化仓23内部放置活性炭颗粒14，对污染物产生吸附作用的同时，利用异相成核的理论提高空化效率。空话仓23底部接由超声辅助系统，换能器15将电能转化为声能，通过超声变幅杆16传递超声压力波，形成空化核。空化仓23由电脑1控制三维移动平台17，实现各自由度上的往复运动，提高对仓内污水的空化效率。由于空化瞬间释放的超高温，并且温度不仅对空化影响作用较小，过高温度还会影响装置安全运行。因此，高温保护装置中的感温片所感知的发热源的温度超过设定温度时,会紧急报警停止装置运行。
待降解酚类污水由污水蓄水池进入空化仓后，由激光发生装置聚焦于水中产生具有强氧化性的羟自由基对酚类污染物进行降解。进水管采用文丘里管，并且在进水流方向装载带有旋转叶片的转子，在压力差的作用下促进空化核的产生。空化仓下部接由超声发生器，超声的声能在水中传递压力波，仓内液体断裂产生空穴促进空化。氧化剂滴加装置通过滴加氧化剂，使氧化剂与自由基相互促进，提高酚类物降解效率。空化仓内的活性炭由于其较大的比表面积，可以对酚类污染物进行吸附处理，而活性炭在自身重力、声波以及叶片搅拌的作用下在空化液体内无规则运动，增加了吸附范围。液相中活性炭颗粒根据异相成核原理同样促进了空化的发生。水质监测系统实时监测降解效果，在达到排放标准后将净化后的污水输入至净水池。本发明通过激光空化技术产生的具有强氧化性的羟自由基对污水进行降解净化，同时多种空化、活性炭的吸附作用以及异相成核原理对空化降解进行辅助降解。
在一些实例中，选用的纳秒激光器空化降解的最佳激光能量为200mj。
在一些实例中，为了达到最高降解速度与降解率，酚类污染物最佳初始浓度为50mg/l。
在一些实例中，选用的频率为40khz的超声发生器的最佳功率为500w有利于2种空化的发生，并提高空化率。
在一些实例中，进水文丘里管的收缩段锥形管的锥角约为21°±2°；收缩段锥形管的锥角约为8°~15°。
在一些实例中，活性炭的最佳用量为40mg（0.8g/l）。
在一些实例中，氧化剂选用Fenton试剂，且最佳用量为20mg（0.4g/l）。
本发明原理：如图2所示，操作者通过电脑控制向空化仓内引入酚类污水后，打开激光发生装置，激光聚焦于空化仓内，产生具有强氧化性的羟自由基对酚类污染物进行降解。空化仓进水处，在文丘里管和旋转叶片的作用下，产生水力压力差，从而导致空化核的产生。空化仓下部接由超声发生器，超声的声能在水中传递压力波，仓内液体断裂产生空穴促进空化。氧化剂滴加装置通过滴加促进酚类物反应的氧化剂提高降解效率。空化仓内的活性炭对酚类污染物进行吸附处理，而活性炭在自身重力、声波和旋转叶片搅拌的作用下载空化液体内无规则运动，增加了吸附范围，此外，活性炭根据异相成核原理同样促进了空化的发生。水质监测系统实时监测降解效果，在达到排放标准后将净化后的污水输入至净水池。
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 (5)
1.一种复合激光空化联合活性炭降解酚类污水的装置，其特征在于，包括空化仓(23)，空化仓(23)置于三维移动平台(17)上，空化仓(23)上方设置有激光发生装置，所述空化仓(23)通过进水管(12)与污水蓄液池(10)相连，水泵(11)用于将蓄液池(10)中的污水抽取至空化仓(23)中，空化仓(23)通过出水管(20)与蓄液池(18)相连，空化仓(23)内安装有二次表(9)、辅助搅拌的转子(24)和超声变幅杆(16)，空化仓(23)内设置有具有吸附有机污染物分子的活性炭颗粒(14)。
2.根据权利要求1所述的一种复合激光空化联合活性炭降解酚类污水的装置，其特征在于，电脑(1)通过水质检测装置(8)与二次表(9)连接。
3.根据权利要求1所述的一种复合激光空化联合活性炭降解酚类污水的装置，其特征在于，超声发声器(13)通过换能器(15)与超声变幅杆(16)连接。
4.根据权利要求1所述一种复合激光空化联合活性炭降解酚类污水的装置，其特征在于，空化仓(23)内装有高温保护装置。
5.根据权利要求1所述一种复合激光空化联合活性炭降解酚类污水的装置，其特征在于，伺服电机(22)通过电控阀门(19)和氧化剂滴加装置(21) 连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210222982.3A CN114644389A (zh) | 2022-03-09 | 2022-03-09 | 一种复合激光空化联合活性炭降解酚类污水的装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210222982.3A CN114644389A (zh) | 2022-03-09 | 2022-03-09 | 一种复合激光空化联合活性炭降解酚类污水的装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114644389A true CN114644389A (zh) | 2022-06-21 |
Family
ID=81993003
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210222982.3A Pending CN114644389A (zh) | 2022-03-09 | 2022-03-09 | 一种复合激光空化联合活性炭降解酚类污水的装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114644389A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115108666A (zh) * | 2022-07-13 | 2022-09-27 | 河南省核技术应用中心 | 一种化工废水处理装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110526379A (zh) * | 2019-08-26 | 2019-12-03 | 江苏大学 | 一种用于处理染料废水的高效激光空化装置 |
| CN112723519A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-04-30 | 山东大学 | 硫化物废水的水力超声空化与高级氧化耦合降解装置 |
| CN213112891U (zh) * | 2020-06-22 | 2021-05-04 | 广东源控环保科技有限公司 | 一种污水处理用水力空化催化氧化反应器 |
-
2022
- 2022-03-09 CN CN202210222982.3A patent/CN114644389A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110526379A (zh) * | 2019-08-26 | 2019-12-03 | 江苏大学 | 一种用于处理染料废水的高效激光空化装置 |
| CN213112891U (zh) * | 2020-06-22 | 2021-05-04 | 广东源控环保科技有限公司 | 一种污水处理用水力空化催化氧化反应器 |
| CN112723519A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-04-30 | 山东大学 | 硫化物废水的水力超声空化与高级氧化耦合降解装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 刘丽艳等: "固体颗粒对超声空化场的影响", 《化学工业与工程》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115108666A (zh) * | 2022-07-13 | 2022-09-27 | 河南省核技术应用中心 | 一种化工废水处理装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109824175B (zh) | 一种有机废水超声及水力空化联合处理装置 | |
| CN109824173B (zh) | 一种有机废水三级水力空化处理系统 | |
| US20080296229A1 (en) | Liquid treatment method and apparatus | |
| CN104512956B (zh) | 一种炼油污水臭氧催化氧化深度处理方法及装置 | |
| JP2009131827A (ja) | 汚水処理方法 | |
| CN104058480B (zh) | 低气压放电等离子体水处理装置及方法 | |
| CN114644389A (zh) | 一种复合激光空化联合活性炭降解酚类污水的装置 | |
| CN211813920U (zh) | 一种废水处理装置 | |
| EA025910B1 (ru) | Способ обработки сульфидсодержащего отработавшего щелочного раствора | |
| JP5079620B2 (ja) | 水処理装置 | |
| CN112723519A (zh) | 硫化物废水的水力超声空化与高级氧化耦合降解装置 | |
| RU2304561C2 (ru) | Установка для очистки и обеззараживания воды | |
| CN112520923A (zh) | 一种脲醛树脂、酚醛树脂生产企业废水处理方法 | |
| CN1270979C (zh) | 超声波处理高浓度有机废水的方法及装置 | |
| CN114735888B (zh) | 超声增效臭氧催化氧化处理装置及方法 | |
| Itoh et al. | Synergistic effects of ultrasound and ultraviolet light irradiation on oxidation reaction using photocatalyst | |
| CN213913118U (zh) | 超微氧化多功能废气处理装置 | |
| JP2004057934A (ja) | 有機塩素化合物の無害化方法 | |
| CN1344685A (zh) | 磁场协同超声波处理有机废水的方法 | |
| JP2003334432A (ja) | 気体溶解器及び水処理器それらを備えた水処理装置 | |
| CN206590989U (zh) | 一种反渗透污水处理设备 | |
| JP3602802B2 (ja) | 光酸化反応装置 | |
| JP2012143705A (ja) | 汚泥処理装置、汚水処理システム、および汚泥処理方法 | |
| JP3961649B2 (ja) | 脱気装置 | |
| CN112473362A (zh) | 一种增强有机废气氧化降解的装置及方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220621 |