TWM648009U - 廢水處理裝置 - Google Patents
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Abstract
本創作提供一種廢水處理裝置，其係具有至少一光氧化單元，而該光氧化單元包括一架體及複數紫外線燈管，其中，該架體係沿一虛擬之軸向延伸，並具有一內部空間； 該些紫外線燈管彼此間係相隔開來地位於該架體之內部空間中，並使各該紫外線燈管的照射區域與鄰近的其他紫外線燈管的照射區域相互重疊，而各該紫外線燈管係沿著該架體所延伸方向延伸，並使各該紫外線燈管的相對兩端分別連接於該架體於延伸方向的兩相向端側上。據此，使得紫外線的照射範圍均勻地覆蓋欲處理的區域、並確實充分穿透廢水，以確保廢水中的污染物都受到足夠的照射。
Description
本創作有關於廢水處理技術，特別是指一種廢水處理裝置。
工業、高科技業和製造業等產業在生產過程中使用大量的有機溶劑和有機化合物，如果這些廢水未經適當處理而直接排放，會對生態環境和食物鏈產生持續性的威脅。因此，廢水處理技術致力於有效地去除這些有機污染物，其中光氧化處理系統是一種被廣泛應用的方法之一。
光氧化處理系統利用紫外線和氧氣的作用，將有機污染物氧化分解為無害的物質，降低其對環境和生物體的潛在危害。而光氧化處理系統具有以下優點：
1. 無有害的副產物：利用光氧化反應降解有機化合物，將其轉化為無害的產物，這有助於減少有害物質對生態環境和食物鏈的影響。
2. 廣泛性：光氧化處理系統能夠廣泛地處理多種不同種類的有機污染物。
3. 無需添加額外化學藥劑：相比某些傳統的化學處理方法，光氧化處理系統不需要添加額外的化學藥劑，減少了化學物質的使用和處理成本。
4. 操作簡單：光氧化處理系統操作簡單，且容易實現自動化控制，提高處理效率。
然而，實際上，光氧化處理系統的處理效果係受到光照範圍和照射時間的影響，部分廢水中的有機污染物可能無法完全被氧化分解，導致處理效果不理想。
本創作之主要目的係在於提供一種廢水處理裝置，其係能夠使紫外線的照射範圍均勻地覆蓋欲處理的區域，並使紫外線確實能夠充分穿透廢水，以確保廢水中的污染物都受到足夠的照射。
緣是，為能達成前述目的，本創作提供一種廢水處理裝置，其係具有至少一光氧化單元，而該光氧化單元包括一架體及複數紫外線燈管，其中，該架體係沿一虛擬之軸向延伸，並具有一內部空間； 該些紫外線燈管彼此間係相隔開來地位於該架體之內部空間中，並使各該紫外線燈管的照射區域與鄰近的其他紫外線燈管的照射區域相互重疊，而各該紫外線燈管係沿著該架體所延伸方向延伸，並使各該紫外線燈管的相對兩端分別連接於該架體於延伸方向的兩相向端側上。
在一實施例中，各該光氧化單元更包括一分隔部，係位於該架體之內部空間中，而將該內部空間分隔成一第一區段及一第二區段。
在一實施例中，該分隔部具有一分隔板、複數通孔及複數定位孔，其中，該分隔板係設於該架體上，並將該內部空間分隔成該第一區段及該第二區段；該些通孔係相互相隔開來地貫設於該分隔板上，以使該第一區段與該第二區段相互連通；該些定位孔係分別對應各該紫外線燈管貫設於該分隔板上，以供各該紫外線燈管穿置。
在一實施例中，各該光氧化單元更包括一檢修部，係設於該架體延伸方向之一端，用於修護抽換各該紫外線燈管。
在一實施例中，該檢修部係包括一槽體、複數開口及一蓋體，其中，該槽體係設於該架體上；各該開口係開設於該槽體槽底，以分別供對應之紫外線燈管穿置；該蓋體係可拆卸地設於該槽體上，以封閉該槽體之槽口。
在一實施例中，各該紫外線燈管的波長範圍為185奈米至254奈米。
在一實施例中，各該紫外線燈管的光照強度範圍為100 μW/cm2至1300 μW/cm2。
在一實施例中，該光氧化單元數量為複數個，且彼此間係依序排列並兩兩互相連通。
在一實施例中，該廢水處理裝置更包括一容置單元、一進水口及一出水口，其中，該容置單元係包括一界定出一容置空間的殼體，而該容置空間用以放置該些光氧化單元；該進水口係設於該殼體上，而與該容置空間相通，並鄰近於排列順序最前面的光氧化單元；該出水口係與該進水口相隔開來地設於該殼體上，而與該容置空間相通，並鄰近於排列順序最後面的光氧化單元。
在一實施例中，該廢水處理裝置更包括一控制單元，其包括一處理模組及一電源模組，其中，該處理模組係與該些紫外線燈管電性連接，以控制其運作；該電源模組係分別與該處理模組及該等紫外線燈管電性連接，以提供運作之電力。
請參考圖1至圖6，係本創作所揭較佳實施例係提供一種廢水處理裝置，其主要乃係包括四光氧化單元10、一容置單元20、一進水口30、一出水口40及一控制單元50。
如圖1至圖4所示，各該光氧化單元10包括一架體11、複數紫外線燈管12、一分隔部13、一檢修部14及一散熱部15，其中，該架體11係做為其他構件附麗之基礎，主要係由多個支架111互相組接而成，並沿一虛擬之軸向（即Z軸方向）延伸，且具有一內部空間112，如圖3所示。再者，各該紫外線燈管12波長範圍為185奈米至254奈米，較佳為185奈米或254奈米，而光照強度範圍為100 μW/cm
2至1300 μW/cm
2。在本例中，該些紫外線燈管12的數量為40個，且彼此間係相隔開來地位於該架體11之內部空間112中，並使各該紫外線燈管12的照射區域與鄰近的其他紫外線燈管12的照射區域相互重疊，而各該紫外線燈管12係沿著該架體11所延伸方向延伸，並使各該紫外線燈管12的相對兩端分別連接於該架體11於延伸方向的兩相向端側上。進一步來説，不同波長的紫外線燈管12可進行適當的排列，以達到較佳的光照效果。
如圖3及圖4所示，該分隔部13具有一分隔板131、複數通孔132及複數定位孔133，其中，該分隔板131係設於該架體11上，並位於該內部空間112中，而將該內部空間112分隔成一第一區段1121及一第二區段1122，而該些通孔132係相互相隔開來地貫設於該分隔板131上，以使該第一區段1121與該第二區段1122相互連通。該些定位孔133係分別對應各該紫外線燈管12貫設於該分隔板131上，以供各該紫外線燈管12穿置，用以穩固地固定各該紫外線燈管12。而該些通孔132的數量、位置可隨實際需求增減或變化。
如圖3及圖4所示，該檢修部14係包括一槽體141、複數開口142及一蓋體143，其中，該槽體141係設於該架體11延伸方向之一端，各該開口142係開設於該槽體141槽底，以分別供對應之紫外線燈管12穿置，而使該等紫外線燈管12之一端位於該槽體141的槽內空間中。該蓋體143係可拆卸地設於該槽體141上，以封閉該槽體141之槽口，而該蓋體143自該槽體141上卸除時，可用於修護抽換各該紫外線燈管12。
該散熱部15係具有至少一風扇151，設於該蓋體143上，得以強制地將該槽體141的槽內空間的空氣與外界對流，以避免相關電氣設備過熱，而發生故障等問題。
如圖1及圖2所示，該容置單元20係包括一界定出一容置空間的殼體21，而該容置空間用以放置該些光氧化單元10。而該等該光氧化單元10彼此間係依序排列、並使兩兩之內部空間112互相連通，如圖5所示。在其他可能的實施態樣中，該些光氧化單元10的數量、排列方式還可依照需求改變。
該進水口30係設於該殼體21上，而與該容置空間相通，並鄰近於排列順序最前面的光氧化單元10。
該出水口40係與該進水口30相隔開來地設於該殼體21上，而與該容置空間相通，並鄰近於排列順序最後面的光氧化單元10。
此外，該進水口30及該出水口40的孔徑、數量、位置均可依據需求任意變化。
該控制單元50係包括一處理模組51及一電源模組52及一輸入模組53，其中，該處理模組51可為但不限於中央處理單元(Central Processing Unit，CPU)，或是其他可程式化之一般用途或特殊用途的微處理器(Microprocessor)、數位信號處理器(Digital Signal Processor，DSP)、可程式化控制器、特殊應用積體電路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)或其他類似元件或上述元件的組合，並與該些紫外線燈管12電性連接，以控制其運作。該電源模組52係分別與該處理模組51及該等紫外線燈管12電性連接，以提供運作之電力。該輸入模組53具有至少一控制面板及複數按鍵，該等按鍵設於該控制面板上，並與該處理模組51電性連接，提供使用者進行諸如電力設備常見之操作，例如啟閉燈管。
藉由上述所述，本創作係能用於工業廢水之處理，且不限於前處理、一級處理、二級處理或三級處理，而實際操作態樣主要係由該進水口30將待處理的廢水引入該容置空間中，並利用該些光氧化單元10之紫外線燈管12照射之，以進行廢水處理。其中，因廢水處理裝置的結構設計，使得紫外線的照射範圍均勻地覆蓋該容置空間，即欲處理的區域，同時，還能使紫外線充分穿透廢水，以確保廢水中的污染物都受到足夠的照射，以達到較佳的處理效果。最後，再利用該出水口40將處理後的廢水排出。
另外，除了以該些光氧化單元對廢水進行光照處理之外，還可再添加過氧化氫，更進一步提升了廢水處理之效果。簡單來説，其係於波長185 nm的紫外線及/或波長254 nm的紫外線照射下，使得所添加的過氧化氫被分解成氫氧自由基，以對廢水中的污染物進行氧化反應，以降解廢水中的污染物。其中，所添加的過氧化氫與廢水的化學需氧量(COD)的關係為2.125 g H
2O
2/1 g COD，污染物為N-甲基吡咯烷酮(N-methyl-pyrrolidone, NMP)、氫氧化四甲銨(Tetramethylazanium Hydroxide, TMAH)、異丙醇(Isopropyl Alcohol, IPA)、1,4-二㗁烷(1,4-Dioxane)或切削液，且切削液係經蒸發之濃縮餾出液。並且，紫外線的照射時間為1 小時至25 小時之間，pH值介於4至7之間，溫度介於50度至70度之間，該等條件還可隨不同的污染物進行調整。
再者，氫氧自由基的生成機制表示於圖7，並更記載如下：
以波長185 nm的紫外線照射廢水，使廢水中的氧被激發成臭氧，其反應式為：
(1)；
在波長254 nm的紫外線持續照射下，臭氧與廢水中的水分子反應，而生成過氧化氫，其反應式為：
(2)；
在波長254 nm的紫外線持續照射下，過氧化氫被分解成氫氧自由基，其反應式為：
(3)；
在波長254 nm的紫外線持續照射下，臭氧被分解，其反應式為：
(4)；
在波長254 nm的紫外線持續照射下，係生成氫氧自由基，其反應式為：
(5)；
此外，茲舉若干實際試驗，輔以證明本創作之功效。
實例一：
本實例係在批次反應槽中進行試驗，而污染物為NMP，其初始濃度為4670 mg/L，而初始的COD為9429 mg/L，廢水體積為18公升，初始添加之過氧化氫量則參考2.125 g H
2O
2/1 g COD之比值，試驗結果如下表一所呈。其中，廢水體積則是影響到過氧化氫添加總量，假设廢水是A公升，而經計算後過氧化氫的濃度是B mg/L，則過氧化氫的添加總量為AxB=C mg。舉例來説，過氧化氫的濃度通常為100 mg/L至1000 mg/L之間 ，以過氧化氫的濃度為100 mg/L、廢水體積為18公升為例，可計算出過氧化氫的添加總量為1800 mg。
表一. 根據反應時間NMP濃度變化
| 反應時間 (hr) | NMP (mg/L) |
| 0 | 4670 |
| 10 | 5 |
實例二：
在本實例中，污染物為TMAH，而TMAH於廢水中的起始濃度大約介於5500 mg/L至6500 mg/L之間，並進行多組試驗，其試驗結果如圖8所示，隨反應時間增加，逐步降低TMAH的濃度。
實例三：
本實例污染物為切削液蒸發濃縮餾出液，且H
2O
2加藥量係根據去除1g COD添加2.125g H
2O
2的計算方式，據此，取兩種不同廢水進行試驗，其試驗結果如下表二所呈，隨反應時間增加，逐步降低COD。
表二. 根據反應時間不同組別的COD變化
| 組別 | 第一組 | 第二組 |
| 反應時間(min) | COD(mg/L) | COD(mg/L) |
| 0 | 927 | 1825 |
| 120 | 1139 | 1670 |
| 150 | 830 | 1256 |
| 180 | 536 | 1048 |
| 210 | 314 | 980 |
| 240 | 108 | 980 |
| 270 | 40 | 804 |
| 300 | - | 833 |
| 330 | - | 533 |
實例四：
本實例係接收經活性污泥膜濾法(MBR)處理系統所處理過的廢水，而作為三級處理降低廢水COD，且初始COD為276 mg/L，其試驗結果如圖9示，COD可降至低於80 mg/L。
實例五：
本實例係進行三級廢水處理，而污染物為1,4-Dioxane，且1,4-Dioxane的初始濃度為135 ppb，試驗結果如下表三所示。
表三. 根據反應時間1,4-Dioxane的濃度變化
| 反應時間(min) | 1,4-Dioxane (ppb) | 1,4-Dioxane 去除率(%) |
| - | 135 | - |
| 1.5 | 66.2 | 51% |
| 3 | 8.63 | 94% |
此外，除上述實例一至實例五所舉的污染物之外，還可去除廢水中的IPA等其他污染物，其COD去除率可達55 %至65%，且更可搭配其他處理系統，例如好氧生物系統，使整體COD去除率提升至96 %至97 %、亦或是應用於三級廢水處理，其可達到99 %的水回收率。
10:光氧化單元
11:架體
111:支架
112:內部空間
1121:第一區段
1122:第二區段
12:紫外線燈管
13:分隔部
131:分隔板
132:通孔
133:定位孔
14:檢修部
141:槽體
142:開口
143:蓋體
15:散熱部
151:風扇
20:容置單元
21:殼體
30:進水口
40:出水口
50:控制單元
51:處理模組
52:電源模組
53:輸入模組
圖1係本創作之廢水處理裝置的立體示意圖。
圖2係就光氧化單元及容置單元的立體示意圖。
圖3係就光氧化單元的立體示意圖。
圖4係圖2就4-4剖面線的剖視圖。
圖5係有關圖2之側視圖。
圖6係本創作之廢水處理裝置的系統方塊圖。
圖7係本創作之氫氧自由基生成機制圖。
圖8係本創作之TMAH濃度分析圖。
圖9係本創作之COD分析圖。
10:光氧化單元
15:散熱部
151:風扇
20:容置單元
50:控制單元
Claims (10)
- 一種廢水處理裝置，係具有至少一光氧化單元，其包括： 一架體，係沿一虛擬之軸向延伸，並具有一內部空間； 複數紫外線燈管，彼此間係相隔開來地位於該架體之內部空間中，並使各該紫外線燈管的照射區域與鄰近的其他紫外線燈管的照射區域相互重疊，而各該紫外線燈管係沿著該架體所延伸方向延伸，並使各該紫外線燈管的相對兩端分別連接於該架體於延伸方向的兩相向端側上。
- 如請求項1所述廢水處理裝置，其中，各該光氧化單元更包括一分隔部，係位於該架體之內部空間中，而將該內部空間分隔成一第一區段及一第二區段。
- 如請求項2所述廢水處理裝置，其中，該分隔部具有： 一分隔板，係設於該架體上，並將該內部空間分隔成該第一區段及該第二區段； 複數通孔，係相互相隔開來地貫設於該分隔板上，以使該第一區段與該第二區段相互連通； 複數定位孔，係分別對應各該紫外線燈管貫設於該分隔板上，以供各該紫外線燈管穿置。
- 如請求項1所述廢水處理裝置，其中，各該光氧化單元更包括一檢修部，係設於該架體延伸方向之一端，用於修護抽換各該紫外線燈管。
- 如請求項4所述廢水處理裝置，其中，該檢修部係包括： 一槽體，係設於該架體上； 複數開口，係開設於該槽體槽底，以分別供對應之紫外線燈管穿置； 一蓋體，係可拆卸地設於該槽體上，以封閉該槽體之槽口。
- 如請求項1所述廢水處理裝置，其中，各該紫外線燈管的波長範圍為185奈米至254奈米。
- 如請求項1所述廢水處理裝置，其中，各該紫外線燈管的光照強度範圍為100 μW/cm2至1300 μW/cm2。
- 如請求項1所述廢水處理裝置，其中，該光氧化單元數量為複數個，且彼此間係依序排列並兩兩互相連通。
- 如請求項6所述廢水處理裝置，其更包括： 一容置單元，包括一界定出一容置空間的殼體，而該容置空間用以放置該些光氧化單元； 一進水口，係設於該殼體上，而與該容置空間相通，並鄰近於排列順序最前面的光氧化單元；及 一出水口，係與該進水口相隔開來地設於該殼體上，而與該容置空間相通，並鄰近於排列順序最後面的光氧化單元。
- 如請求項1所述廢水處理裝置，其更包括一控制單元，其包括： 一處理模組，係與該些紫外線燈管電性連接，以控制其運作； 一電源模組，係分別與該處理模組及該等紫外線燈管電性連接，以提供運作之電力。
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| TWM648009U true TWM648009U (zh) | 2023-11-01 |
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ID=89720872
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW112208397U TWM648009U (zh) | 2023-08-09 | 2023-08-09 | 廢水處理裝置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| TW (1) | TWM648009U (zh) |
-
2023
- 2023-08-09 TW TW112208397U patent/TWM648009U/zh unknown
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