CN205222898U - 一种微波无极紫外耦合的抗生素废水处理装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种微波无极紫外耦合的抗生素废水处理装置，包括冷凝管、连通管、玻璃反应器、微波反应器和无极紫外灯；连通管的一端与冷凝管连接，另一端与玻璃反应器连接，无极紫外灯放入玻璃反应器中，玻璃反应器置于微波反应器的微波炉腔内。本实用新型具有快速、高效、无选择性、pH适用范围宽、矿化度高、设备集成度高、能耗相对较低的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及污水处理的技术领域，特指一种微波无极紫外耦合的抗生素废水处理装置。
背景技术
抗生素广泛用于人类生活、家禽饲养及水产养殖中的疾病防治。我国是世界上最大的抗生素生产与消费国，过量使用或滥用抗生素现象较为严重。长期过量使用或滥用抗生素导致此类化合物及其代谢产物持续不断进入地表水、地下水和土壤等环境介质。由于抗生素具有易生物富集及难生物降解等特点，即使在环境中的暴露浓度相对较低时，也会对人类和水生、陆生生物产生长期的潜在危害。特别是，长期暴露在抗生素环境中，会使细菌产生抗性，并通过食物链的富集，最终影响人体健康。解决抗生素残留及其引发的细菌抗性问题，是我国面临的重要挑战。
目前，抗生素废水的处理主要仍依托于常规水处理工艺，但是由于抗生素具有较强的生物毒性，采用常规生物技术降解难度大，处理效果不理想。近年来，有研究发现化学氧化法，例如臭氧氧化、高锰酸钾氧化、催化湿式氧化、Fenton试剂氧化、光催化氧化、H2O2/UV、O3/UV等，能够明显提高抗生素废水的处理效果，但是仍存在着成本较高、矿化度不高、降解产物的毒性存在争议、pH要求苛刻、量子效率低等问题需要进一步研究解决。
因此，本发明人对此做进一步研究，研发出一种微波无极紫外耦合的抗生素废水处理装置，本案由此产生。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种微波无极紫外耦合的抗生素废水处理装置，不但结构简单，而且能够有效解决目前抗生素废水处理时间长，降解不彻底，最终产物毒性大，能耗较高等问题。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术解决方案是：
一种微波无极紫外耦合的抗生素废水处理装置，包括冷凝管、连通管、玻璃反应器、微波反应器和无极紫外灯；连通管的一端与冷凝管连接，另一端与玻璃反应器连接，无极紫外灯放入玻璃反应器中，玻璃反应器置于微波反应器的微波炉腔内。
进一步，无极紫外灯以悬浮的方式置于玻璃反应器中。
进一步，微波反应器的微波功率为200-800W。
进一步，无极紫外灯产生的无极紫外光波段为UV-C和真空紫外波段。
采用上述方案后，由于本实用新型开发的微波/无极紫外耦合作用的新技术在抗生素废水处理中具有快速、高效、无选择性、pH适用范围宽、矿化度高、设备集成度高、能耗相对较低的特点。一方面，由于大多数抗生素物质具有较高的极性和一定的光敏感性，在微波/无极紫外耦合工艺中，抗生素分子会在微波场的作用下加速转动和摩擦，并接受短波长无极紫外光的高能辐照后断裂为小分子，并最终矿化降解为二氧化碳和水。相较于其他工艺，通过微波和无极紫外光的协同作用，抗生素废水能在较短的时间内达到较高的矿化效果，降解产物对环境毒害低。另一方面，微波/无极紫外耦合工艺中，无极紫外灯由微波场激发，减少了工艺的能量输入，且由于反应时间较短，有效地降低了能耗。
另外，和光催化氧化等其他化学氧化工艺相比，微波/无极紫外耦合工艺不需使用催化剂即可达到较高的降解效果，节省了催化剂的投入。而且，耦合工艺在一套装置里同时实现微波和紫外光辐照，工艺设备的集成度更高，有利于技术的工业化应用，在水产养殖废水、家禽养殖废水、污水处理厂废水、医院和药厂废水等主要抗生素污染源处均有较好的应用前景。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
标号说明
冷凝管1连通管2玻璃反应器3
微波反应器4微波炉腔5无极紫外灯6。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详述。本实用新型所揭示的是一种微波无极紫外耦合的抗生素废水处理装置，如图1所示，包括冷凝管1、连通管2、玻璃反应器3、微波反应器4和无极紫外灯6；连通管2的一端与冷凝管1连接，另一端与玻璃反应器3连接，无极紫外灯6放入玻璃反应器3中，玻璃反应器3置于微波反应器4的微波炉腔5内，实现了微波和紫外光在同一反应装置中一体辐照。
进一步，无极紫外灯6以悬浮的方式置于玻璃反应器3中。将无极紫外灯6直接悬浮于玻璃反应器3的反应液中有两方面好处：一方面是紫外光近距离直接作用于反应液，紫外光衰减小，能量高；另一方面是紫外灯发光过程中需要散热，直接悬浮于反应液中可以利用反应液给紫外光降温。
而且由微波激发无极紫外灯6产生的无极紫外光波段为UV-C和真空紫外波段，降解能力更强，进一步提高了本装置的有效去除污能力。
进一步，微波反应器的微波功率为200-800W，低于200W难以点亮无极紫外灯6，或点亮了发光也不稳定。功率太大一方面能耗太高，另一方面会使反应液过热，也不好，所以本实用新型优选微波功率为200-800W。
以处理氯霉素废水为例详细阐述使用本装置，在玻璃反应器3中加入氯霉素废水，保证微波反应器3和冷凝管1开始运作，设定微波功率为607W，微波激发无极紫外灯产生紫外光，不调节pH的情况下，反应20min，在微波和紫外光的共同作用下，将抗生素降解，氯霉素去除率可达99%，总有机碳TOC去除率达到84%。相较于其他工艺，本发明方法的抗生素去除时间明显缩短，矿化度显著提高，废水的pH适用条件更为宽松，有利于工业化实现。
本实用新型在一套装置中实现微波和紫外光的同时辐照。既起到促进抗生素降解的作用，同时也是无极紫外灯的能量源。紫外光由无极紫外灯提供，该紫外灯无电极，由微波激发。微波激发下无极紫外灯(主要填充低压汞蒸气)能发射出主发射波长在UV-C波段和VUV波段的紫外光，短波长的紫外光辐射具有更高的能量，能够直接破坏污染物分子结构，有效去除污染物。
微波和无极紫外的协同作用，能够使抗生素的降解效率显著提高，在较短的时间内达到较好的矿化降解效果，降解产物毒性低。同时，本实用新型设计的微波/无极紫外耦合降解方法不需要催化剂，且辐照设备集成度高，光效高，能耗低，有利于工业推广。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，故但凡依本实用新型的权利要求和说明书所做的变化或修饰，皆应属于本实用新型专利涵盖的范围之内。
Claims (4)
1.一种微波无极紫外耦合的抗生素废水处理装置，其特征在于：包括冷凝管、连通管、玻璃反应器、微波反应器和无极紫外灯；连通管的一端与冷凝管连接，另一端与玻璃反应器连接，无极紫外灯放入玻璃反应器中，玻璃反应器置于微波反应器的微波炉腔内。
2.根据权利要求1所述的一种微波无极紫外耦合的抗生素废水处理装置，其特征在于：无极紫外灯以悬浮的方式置于玻璃反应器中。
3.根据权利要求1所述的一种微波无极紫外耦合的抗生素废水处理装置，其特征在于：微波反应器的微波功率为200-800W。
4.根据权利要求1所述的一种微波无极紫外耦合的抗生素废水处理装置，其特征在于：无极紫外灯产生的无极紫外光波段为UV-C和真空紫外波段。
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Cited By (2)
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| CN107176647A (zh) * | 2017-06-15 | 2017-09-19 | 厦门理工学院 | 一种微波光催化‑陶瓷膜耦合净水装置 |
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| CN107226509B (zh) * | 2017-06-15 | 2020-05-22 | 厦门理工学院 | 一种基于微波光催化-陶瓷膜耦合的净水方法 |
| CN107176647B (zh) * | 2017-06-15 | 2020-05-22 | 厦门理工学院 | 一种微波光催化-陶瓷膜耦合净水装置 |
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