一种太阳能加热曝气法处理地下水中四氯化碳装置及其处理方法与流程

技术特征：

1.一种太阳能加热曝气法处理地下水中四氯化碳装置，包括：进水管（1），太阳能集热管组（2），反应桶（3），曝气装置（4），出水管（5），四氯化碳排放管（6），排泥管（7），控制系统（8）；其特征在于，所述反应桶（3）的一侧倾斜布置有太阳能集热管组（2），太阳能集热管组（2）与水平仰角为30°～80°，太阳能集热管组（2）另一侧布置有进水管（1），反应桶（3）底部设有曝气装置（4）和排泥管（7），反应桶（3）侧壁上部设有出水管（5）和四氯化碳排放管（6），反应桶（3）顶部设有控制系统（8）；所述太阳能集热管组（2）中集热管为碳化硅材质；

所述太阳能集热管组（2）一端与进水管（1）贯通，太阳能集热管组（2）另一端与反应桶（3）垂直贯通，太阳能集热管组（2）有多个集热管组成，多个集热管沿水平方向均匀布置且平行排列，集热管的数量不少于15根；

所述反应桶（3）包括：回流通道（3-1），反应室（3-2），四氯化碳积聚室（3-3），生物反应板（3-4），沉降稳流板（3-5），水位传感器（3-6），四氯化碳浓度传感器（3-7）；其中所述回流通道（3-1）为反应桶（3）外壁与反应室（3-2）之间的夹层，回流通道（3-1）一侧侧壁与太阳能集热管组（2）垂直贯通并无缝焊接，回流通道（3-1）下端敞口与反应室（3-2）底部贯通；所述反应室（3-2）为上下开口的圆柱形中空管结构，反应室（3-2）上端与四氯化碳积聚室（3-3）中心垂直贯通，反应室（3-2）上檐口距四氯化碳积聚室（3-3）底部的距离为10 cm～20 cm，反应室（3-2）底部与反应桶（3）底部的距离为15 cm～30 cm；所述四氯化碳积聚室（3-3）位于反应桶（3）上部；所述生物反应板（3-4）垂直布置于反应室（3-2）内部，生物反应板（3-4）外侧与反应室（3-2）内壁无缝焊接；所述沉降稳流板（3-5）位于反应室（3-2）内部，沉降稳流板（3-5）位于生物反应板（3-4）上部，沉降稳流板（3-5）为倾斜布置的半圆形结构，沉降稳流板（3-5）外侧与反应室（3-2）内壁无缝焊接，沉降稳流板（3-5）与水平面的夹角为10°～30°，沉降稳流板（3-5）的数量不少于三块，每块相邻的沉降稳流板（3-5）在水平方向存在45°的旋转角度；所述水位传感器（3-6）位于反应室（3-2）内壁上端，水位传感器（3-6）距离反应室（3-2）上檐口距离为10 cm～15 cm，水位传感器（3-6）与控制系统（8）通过导线连接；所述四氯化碳浓度传感器（3-7）位于水位传感器（3-6）正上方，四氯化碳浓度传感器（3-7）与反应室（3-2）上檐口的距离为1 cm～2 cm，四氯化碳浓度传感器（3-7）与控制系统（8）通过导线连接。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能加热曝气法处理地下水中四氯化碳装置，其特征在于，所述生物反应板（3-4）包括：中心轴（3-4-1），生物附着板（3-4-2），透水孔（3-4-3）；所述中心轴（3-4-1）位于生物反应板（3-4）中心，中心轴（3-4-1）为实心的圆柱状结构；所述生物附着板（3-4-2）为长方体复合材料板，生物附着板（3-4-2）内侧端竖直均匀的焊接在中心轴（3-4-1）外壁上，生物附着板（3-4-2）外侧端竖直焊接在反应室（3-2）内壁上，生物附着板（3-4-2）的数量不少于20块；所述透水孔（3-4-3）竖直均匀布置在生物附着板（3-4-2）上，透水孔（3-4-3）贯通生物附着板（3-4-2）板面，每块生物附着板（3-4-2）上透水孔（3-4-3）数量不少于50个。

3.根据权利要求2所述的一种太阳能加热曝气法处理地下水中四氯化碳装置，其特征在于，所述曝气装置（4）包括：进气干管（4-1），环形管（4-2），曝气口（4-3）；所述进气干管（4-1）位于反应桶（3）一侧底部，进气干管（4-1）两个分支分别与环形管（4-2）两端垂直贯通；所述环形管（4-2）水平布置于反应桶（3）内侧下部，环形管（4-2）为圆环形中空管，环形管（4-2）上端距反应室（3-2）底部的距离为10 cm～15 cm；所述曝气口（4-3）为小直径短管，曝气口（4-3）沿反应桶（3）中心轴对称布置，曝气口（4-3）外端与环形管（4-2）垂直贯通，曝气口（4-3）的数量不少于8～10个，相邻二个曝气口（4-3）之间夹角为36°～45°。

4.根据权利要求3所述的一种太阳能加热曝气法处理地下水中四氯化碳装置，其特征在于，所述生物附着板（3-4-2）由高分子材料压模成型，生物附着板（3-4-2）按重量份数计，其制造过程包含以下步骤：

第1步、在反应釜中加入电导率为0.001 μS/cm～0.01 μS/cm的超纯水2500～3500份，启动反应釜内搅拌器，转速为40 rpm～80 rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至40℃～50℃；依次加入十六烷酸乙酯5～10份，乳酸乙酯5～20份，甘油酸乙酯10～20份，搅拌至完全溶解，调节pH值为6.5～8.8，将搅拌器转速调至120 rpm～150 rpm，温度为70℃～90℃，酯化反应2～10小时；

第2步、取正庚酸乙酯5～20份，邻水杨酸乙酯2～20份粉碎，粉末粒径为200～450目；加入纳米级硼酸钯100～250份混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为25 mm～45 mm，采用剂量为1.1kGy～2.5kGy、能量为1.0 MeV～2.5 MeV的α射线辐照15 min～30 min；

第3步、经第2步处理的混合粉末溶于浓度为5 ppm～8 ppm的硫酸氯乙酯100～180份中，加入反应釜，搅拌器转速为50 rpm～80 rpm，温度为50℃～60℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.001 MPa～-0.03 MPa，保持此状态反应2 h～5 h；泄压并通入氨气，使反应釜内压力为0.002 MPa～0.05 MPa，保温静置2 h～8 h；之后搅拌器转速提升至100 rpm～150 rpm，同时反应釜泄压至0 MPa；依次加入间氯苯甲酸5～20份，丁二酸二正丙酯5～20份完全溶解后，加入交联剂5～25份搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为4.0～5.5，保温静置2 h～3 h；

第4步、在搅拌器转速为50 rpm～80 rpm时，依次加入甲酸烯丙酯5～10份，草酸异丙脂15～20份，甲基正丁基醚5～15份，提升反应釜压力，使其达到0.04 MPa～0.35 MPa，温度为60℃～90℃，聚合反应1 h～10 h；反应完成后将反应釜内压力降至0 MPa，降温至30℃～35℃，出料，入压模机即可制得生物附着板（3-4-2）；

所述交联剂为2-4-二硝基苯乙酸；

所述纳米级硼酸钯的粒径为40 nm～60 nm。

5.一种太阳能加热曝气法处理地下水中四氯化碳装置的处理方法，其特征在于，其处理方法包括以下步骤：

第1步、控制系统（8）控制外部水泵以10 m³/min～20 m³/min的流量将待处理含四氯化碳地下水经过进水管（1）均匀地输入太阳能集热管组（2）进行加热处理，使其水温达到60 ℃～90 ℃；

第2步、受热地下水从太阳能集热管组（2）进入回流通道（3-1），并沿着回流通道（3-1）流入底部；此时控制系统（8）控制外部气泵以30 m³/min～40 m³/min的空气流量，将新鲜空气从进气干管（4-1）进入环形管（4-2），最终通过曝气口（4-3）以0.04 MPa～0.35 MPa的压力喷出，在反应室（3-2）底部与受热地下水混合，产生曝气，四氯化碳从水中溢出，上升进入进入四氯化碳积聚室（3-3）；

第3步、初步处理的地下水进入反应室（3-2），依次流过生物反应板（3-4），生物反应板（3-4）附着的微生物进一步对残余四氯化碳进行降解，水体继续上升通过沉降稳流板（3-5）的分离作用，将固体悬浮物阻隔并促使其沉降至底部，最终从排泥管（7）排出；处理后的清水从出水管（5）排出，气化的四氯化碳从四氯化碳排放管（6）排出；

第4步、系统运行中，水位传感器（3-6）、四氯化碳浓度传感器（3-7）实时对反应桶（3）中的水位和四氯化碳浓度进行监测，当反应桶（3）中的水位超过预警值或四氯化碳浓度超过预警值时，水位传感器（3-6）或四氯化碳浓度传感器（3-7）发送信号至控制系统（8），控制系统（8）切断系统电源，促使系统停止工作，并发出音频报警，通知维护人员对该装置进行检修；当水位值或四氯化碳浓度恢复到安全范围内时，水位传感器（3-6）或四氯化碳浓度传感器（3-7）发送信号至控制系统（8），控制系统（8）控制系统恢复工作。