CN203922833U - 一种平行板式超声波处理焦化废水的反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型平行板式超声波处理焦化废水的反应器包括调节池、反应槽、冷却水槽、臭氧曝气装置、超声换能器、超声发生器；超声换能器安装在反应槽相对的两外壁上，形成平行板槽式反应槽。本实用新型可使超声换能器声波干涉叠加，增加声场声强分布的均匀性，提高声场的声强强度，从而进一步强化超声空化效应，同时利用超声空化、臭氧催化氧化协同作用，大幅降低难降解有机污染物浓度，提高废水可生化性；该反应器结构简单，能量利用率高，处理效果好，易于工业化，可用于难降解工业有机废水的处理。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种平行板式超声波处理焦化废水的反应器，属于污水处理设备技术领域，可用于难降解工业有机废水的处理，主要利用超声空化效应协同臭氧产生强氧化能力的羟基自由基，通过自由基氧化、高温热解和超临界水氧化降解废水中的氨氮及难降解有机污染物。
背景技术
焦化废水是煤制焦炭、煤气净化以及焦化产品回收过程中产生的废水，是具有有机物浓度高、组分复杂、难降解物所占的比重大，无机组分中的盐分、氨氮含量高，以及产生色度、挥发性、泡沫等污染性状特征的有毒难降解工业有机废水。
焦化废水的处理方法主要有：膜处理法、混凝法、Fenton试剂法、电化学法、湿式催化氧化法、活性污泥法等。目前国内一般先对焦化废水进行预处理，然后再进行传统生物二次处理，出水很难稳定达标，很多焦化厂也考虑综合利用，但受各方面因素限制，回用水量比重并不大。近年来涉及处理上述废水的专利也相当多，如200520078408.7、CN101077801、CN101781039A等等，均因设备复杂、投资成本高、仅适用于实验室规模，难以广泛工业化。
现有利用超声波的装置主要存在的缺陷有：多频率混响型处理效果虽好，但每个频率换能器需与相应发生器配对，有几种频率就需要配置几台超声发生器，使得设备连接复杂，投资成本增加，因而不宜进行工业化应用；而常见的探针式由于超声场分布不均，且受能耗及处理能力限制，仅适用于实验室规模。
随着人类环保意识日益加强，排放标准也日益严格，各国学者对焦化废水处理技术的探索使得处理技术取得了长足进步。其中，超声处理通过其空化效应机械剪切及微絮凝作用既可达到传统工艺的处理效果又能很大程度地克服其缺陷，超声空化可将焦化废水中有毒、难降解有机污染物转化为二氧化碳、水或毒性更低的小分子物质，提高废水可生化性。该技术具有简便、高效、无二次污染等优点。国内外陆续将超声波应用于治理废水中难降解有机污染物的研究，虽取得了令人满意的研究进展，但这些技术无法满足高效率、低成本、易操作等方面的要求，因而限制了处理技术的工业化应用。
发明内容
针对上述现有技术中存在的不足，本实用新型的目的是提供一种平行板式超声波处理焦化废水的反应器，用超声波协同臭氧对焦化废水进行处理，降解废水中难降解有机污染物，提高可生化性，为后续处理创造有利条件，并为反应器工程化奠定基础。
本实用新型平行板式超声波处理焦化废水的反应器包括调节池1、反应槽13、冷却水槽19、臭氧曝气装置6、超声换能器7、超声发生器18；调节池1通过泵3与调节池闸阀4连通，调节池闸阀4与反应槽13的进水口5连接，反应槽13外部设置有冷却水槽19，冷却水槽19上设置有冷却水进口2和冷却水出口8，反应槽13的出水管15通过出水泵9与出水控制阀10连接，出水控制阀10连通至出水容器11，出水管15的管口延伸至反应槽底部并距离反应槽底面2-3cm，氧气瓶12通过阀门与臭氧发生器14连接，臭氧发生器14连接臭氧曝气装置6，臭氧曝气装置6设置在反应槽13底部，超声换能器7设置在反应槽相对两槽壁夹层中，并与冷却水隔绝开，超声换能器7与超声发生器18连接。
本实用新型所述反应槽为方形槽，反应槽和冷水槽上设置有降噪盖板16。
本实用新型所述降噪盖板16由双层玻璃间填充隔音棉制成，可有效降低反应器工作噪音。
本实用新型所述超声换能器7所在面面积根据换能器选型与布局调整，需满足换能器轴心距不小于8cm，超声波频率30KHz～80KHz为宜，可通过超声发生器进行设置。
本实用新型所述反应槽内设有温度计17便于观察和控制反应液温度。
本实用新型所述调节池闸阀4和出水控制阀10为电磁控制阀。
所述冷却水槽的液位略高于反应槽液位，所述反应槽液位与超声换能器齐高；且冷却水槽及反应槽进水口均设在下部，冷却水出水管口设在液面位置处，反应槽出水管由液面位置延伸至反应槽底部，所述反应器同时曝气同时超声，通入臭氧速率为1mg/min～10mg/min可调。
本实用新型的工作原理是：调节池1中的焦化废水经泵3通过调节池闸阀4从反应槽13底部进水口5进入反应槽，当反应槽中废水达到一定水位后，调节池闸阀4关闭，反应槽中臭氧通过臭氧曝气装置6与废水充分接触，超声换能器7将超声发生器18输入的电功率转化为超声波传播出去与臭氧协同对废水进行处理，根据处理效果设定反应时间，当达到预定时间后，出水泵9开始工作，出水控制阀10开启将经处理的废水排入出水容器11，反应槽内废水排空后，关闭出水控制阀10，打开调节池闸阀4，进入下一处理程序。整个反应过程中，降噪盖板16保持关闭，此外为了将反应液温度控制在最佳反应温度下，以温度计17所示为依据，冷却水连续从冷却水槽的冷却水进口2进入，从冷却水出口8排出。
本实用新型的有益效果如下：
1、 较传统探针式超声反应器及底部设置超声换能器的超声槽式反应器而言，本实用新型将同频率超声换能器平行相对安装于反应槽两对壁外侧，调节超声发生器功率，使各换能器声波干涉叠加，增加声场声强分布的均匀性，提高声场的声强强度。
2、由于同时利用超声空化、臭氧催化氧化协同作用，可有效降低难降解有机污染物浓度，提高废水可生化性。
3、设降噪盖板，可有效降低设备运行噪音。
4、该反应器结构简单，能量利用率高，处理效果好，运行可靠，操作简单，投资低廉，易于工业化。
5、本反应器可独立运行，也可作为焦化废水预处理与其他技术联用。
附图说明
图1是本实用新型反应器的结构示意图；
图2是本实用新型超声换能器布置结构示意图；
图中：1-调节池，2-冷却水进口，3-泵，4-调节池闸阀，5-进水口，6-臭氧曝气装置，7-超声换能器，8-冷却水出口，9-出水泵，10-出水控制阀，11-出水容器，12-氧气瓶，13-反应槽，14-臭氧发生器，15-出水管，16-降噪盖板，17-温度计，18-超声发生器，19-冷却水槽。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明，但本实用新型的保护范围不局限于所述内容。
实施例1
本实用新型平行板式超声波处理焦化废水的反应器包括调节池1、反应槽13、冷却水槽19、臭氧曝气装置6、超声换能器7、超声发生器18；调节池1通过泵3与调节池闸阀4连通，调节池闸阀4与反应槽13的进水口5连接，反应槽13外部设置有冷却水槽19，冷却水槽19上设置有冷却水进口2和冷却水出口8，反应槽13的出水管15通过出水泵9与出水控制阀10连接，出水控制阀10连通至出水容器11，出水管15的管口延伸至反应槽底部并距离反应槽底面2cm，氧气瓶12通过阀门与臭氧发生器14连接，臭氧发生器14连接臭氧曝气装置6，臭氧曝气装置6设置在反应槽13底部，超声换能器7设置在反应槽相对两槽壁夹层中，并与冷却水隔绝开，超声换能器7与超声发生器18连接，将发生器电功率转换为超声波传递进反应槽；所述反应槽为方形槽，反应槽容积约为5L，边长为18cm，反应槽和冷却水槽上设置有降噪盖板16；降噪盖板16由双层玻璃间填充隔音棉制成，可有效降低反应器工作噪音；超声换能器7所在面面积根据换能器选型及布局设定，需满足换能器轴心距不小于8cm，反应槽内设有温度计17，可观察并控制反应液的温度（见图1）。
在本实用新型中，配置COD为900mg/L，NH3-N为200mg/L的焦化废水反应液3.5L，pH值为8，置于调节池1中，经泵3通过调节池闸阀4从反应槽底部进水口5进入反应槽13，反应槽设计尺寸为长180mm宽155mm高185mm。超声波换能器安装于155mm×185mm面，布置如图2所示，换能器轴心距8cm。以5mg/min速率通入臭氧经臭氧曝气装置6与废水充分接触，设定超声频率33KHz，功率50W，超声波协同臭氧对废水进行处理，反应时间为240min。整个反应过程中，降噪盖板16保持关闭，冷却水连续从冷却水槽冷却水进口2进入，从冷却水出口8排出，使反应温度保持在18℃，经过处理，COD和NH3-N的去除率分别达到了80%和57%。
Claims (5)
1.一种平行板式超声波处理焦化废水的反应器，其特征在于：包括调节池（1）、反应槽（13）、冷却水槽（19）、臭氧曝气装置（6）、超声换能器（7）、超声发生器（18）；调节池（1）通过泵（3）与调节池闸阀（4）连通，调节池闸阀（4）与反应槽（13）的进水口（5）连接，反应槽（13）外部设置有冷却水槽（19），冷却水槽（19）上设置有冷却水进口（2）和冷却水出口（8），反应槽（13）的出水管（15）通过出水泵（9）与出水控制阀（10）连接，出水控制阀（10）连通至出水容器（11），出水管（15）的管口延伸至反应槽底部并距离反应槽底面2-3cm，氧气瓶（12）通过阀门与臭氧发生器（14）连接，臭氧发生器（14）连接臭氧曝气装置（6），臭氧曝气装置（6）设置在反应槽（13）底部，超声换能器（7）安装在反应槽（13）相对两槽壁的夹层内，超声换能器（7）与超声发生器（18）连接。
2.根据权利要求1所述平行板式超声波处理焦化废水的反应器，其特征在于： 反应槽为方形槽，反应槽和冷却水槽上设置有降噪盖板（16）。
3.根据权利要求2所述平行板式超声波处理焦化废水的反应器，其特征在于：降噪盖板（16）由双层玻璃间填充隔音棉制成。
4.根据权利要求1所述平行板式超声波处理焦化废水的反应器，其特征在于：反应槽内设有温度计（17）。
5.根据权利要求1所述平行板式超声波处理焦化废水的反应器，其特征在于：调节池闸阀（4）和出水控制阀（10）为电磁控制阀。
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