技术领域
本发明属于污水处理装置领域，具体涉及一种分解氯化乙烯的塔式装置及其关键部
件的制作方法。
背景技术：
氯化乙烯(C2H4CL2)是由乙烯与氯起加成作用而制得有毒物质。难溶于水，溶于乙
醇和乙醚等许多有机溶剂，能溶解油和脂肪。国外研究表明：氯化乙烯属于典型的肝脏毒物，
高浓度时，首先是影响中枢神经系统，随后影响肝、肾。它在环境中具有持久性、长期残留
性和生物蓄积性，因此自1979年被美国EPA列入了“含氯化乙烯实验室中优先控制的污染
物”，也被我国列入了68种“水中优先控制的污染物”名单。
上个世纪七十年代由于大量制造和使用农药，造成了一些地区实验室中被氯化乙烯
污染，如美国的密西根含水层和加拿大渥太华附近的含水层均受到过氯化乙烯的污染(在含
水层中它多以非水相(NAPL)存在)。
美国前FortordArmy军事基地造成的污染使得Marina的市政供水中C2H4CL2超标，
2000年8月测得C2H4CL2浓度达15μg/L。美国Livermore地区的实验室排放残液中监测发
现有毒有害垃圾的堆放导致C2H4CL2污染物的产生，有毒物质渗滤液中C2H4CL2的浓度高
达500μg/L。2000年4月，Hafner&Sons垃圾填埋场附近的MW-10井中实验室中
C2H4CL2浓度达6.3μg/L。
现有治理技术
氯化乙烯是常见的有机污染物，容易随雨水或灌溉水通过淋溶作用进入土壤和水体，引起土
壤和水体的污染。目前有关实验室中氯化乙烯残液污染治理的传统方法有以下几种。
1.活性炭吸附法
用活性炭吸附水源中的氯化乙烯残液，无需添加任何化学试剂，技术要求不高，低浓度吸附
效果好，一些难以降解的物质可直接吸附在活性炭上，此法工艺成熟，操作简单效果可靠。
但是，吸附效率不稳定，氯化乙烯残液处于低浓度时效果好，高浓度时处理不稳定，
有效吸附寿命短，载体需要进行二次解吸才能进行循环运用，且通过溶剂解吸后的溶液，又
形成含氯化乙烯的混合体。同时，其活性炭投加量大、吸附所需时间长、温度要求高等因素
影响了它的去除效果。
2.原位化学氧化法
原位化学修复技术采用的氧化剂高锰酸盐、Fenton试剂、过氧化氢和过硫酸盐等。将氧化剂
注入含有大量的天然铁矿物，在铁矿物催化的作用下氧化反应能有效修复有机污染物。
但是，原位化学修复技术容易使修复区产生矿化、土壤板结、透水性差，改变了修
复区结构。
3.生物修复法
利用生物注射和有机粘土吸附生物活性菌，通过生物的代谢作用，减少地下环境中有毒有害
化合物的工程技术方法，原位生物修复法能够处理大范围的污染物，并且能完全分解污染物。
目前原位生物法对于处理实验室中有机物污染源是一项新兴的技术。
但是，由于生物修复的关键因素是合适的电子受体，在此环境中缺乏氧这一电子受体，
同时微生物营养物质的供给不足，也使得微生物的生物降解不能持久。
4.渗透反应墙修复法
利用填充有活性反应介质材料的被动反应区，当受污染的实验室中通过时，其中的污染物质
与反应介质发生物理、化学和生物等作用而被降解、吸附、沉淀或去除，从而使污水得以净
化。
但是，渗透性反应墙存在易被堵塞，实验室中的氧化还原电位等天然环境条件易遭
破坏，运行维护相对复杂等缺点，加上双金属系统、纳米技术成本较高，这些因素阻碍了渗
透性反应墙的进一步发展及大力推广。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供一种分解氯化乙烯的塔式装置，包括：温度计1，
加热装置2，中央控制系统3，顶端气体排出管4，污水回流管5，蓄水池6，一级曝气装置
7，二级曝气装置8，中部气体排出管9，填料装置10，氯化乙烯浓度检测仪11，集水池12，
落水管13，净化水输送管14；所述蓄水池6上方设有顶端气体排出管4、温度计1、加热装
置2、中央控制系统3，蓄水池6呈现为圆柱状结构体，蓄水池6侧壁为不锈钢材质；所述
加热装置2通过导线连接中央控制系统3；所述顶端气体排出管4呈现为L型结构体，顶端
气体排出管4的管径为300mm～600mm；所述污水回流管5的上端连接蓄水池6，污水回流
管5的下端连接集水池12；所述一级曝气装置7位于蓄水池6的下方，蓄水池6的上端与
一级曝气装置7下端无缝焊接，一级曝气装置7呈现为倒置圆台与圆柱的结合体，一级曝气
装置7的下方设有二级曝气装置8；所述二级曝气装置8的下端侧壁连接中部气体排出管9；
所述中部气体排出管9呈现为水平式L型结构体，中部气体排出管9的管径为200mm～
400mm；所述二级曝气装置8的下端连接填料装置10；所述填料装置10的下端无缝焊接集
水池12；所述集水池12的上方设有氯化乙烯浓度检测仪11，集水池12的侧壁连接污水回
流管5，集水池12通过污水回流管5连接蓄水池6；所述氯化乙烯浓度检测仪11通过导线
连接中央控制系统3；所述集水池12的下方设有落水管13；所述净化水输送管14位于落水
管13的下端，净化水输送管14呈现为水平式L型结构体，净化水输送管14的管径为
200mm～400mm。
进一步的，所述一级曝气装置7包括：集水圆台体7-1，喷淋水头7-2，输水圆柱体
7-3；其中所述集水圆台体7-1的下端设有喷淋水头7-2、输水圆柱体7-3，集水圆台体7-1
的下端无缝焊接喷淋水头7-2；所述喷淋水头7-2的数量为10～15个，喷淋水头7-2的表面
设有多个微孔；所述输水圆柱体7-3上端无缝紧密贴合集水圆台体7-1。
进一步的，所述填料装置10包括：阳离子树脂交换过滤层10-1，臭氧消毒过滤层
10-2，水溶液收集池10-3；其中所述位于最上层的阳离子树脂交换过滤层10-1，阳离子树脂
交换过滤层10-1的下端设有臭氧消毒过滤层10-2；所述水溶液收集池10-3呈现为上下无盖
的倒置圆台结构体，水溶液收集池10-3的材质为不锈钢。
进一步的，所述臭氧消毒过滤层10-2由高分子材料压模成型，臭氧消毒过滤层10-2
的组成成分和制造过程如下：
一、臭氧消毒过滤层10-2的组成成分：
(1)按照重量份数计，由以下组分按重量份数配比组成：完全去离子水222.805～447.999份，
C12～C14脂肪醇聚氧乙烯(2)醚硫酸钠14.895～56.795份，琥珀酸二正十六烷基酯17.447～
126.901份，N-环己基对甲苯磺酰胺13.443～30.398份，对亚硝基二乙基苯胺16.406～
73.945份，1-羟基-4-氨基蒽醌19.457～80.937份，2-羟基蒽醌16.27～39.827份，4-甲氧基
苯甲醇13.786～58.72份，Ag纳米微粒21.939～76.171份，4,4-二氨基三苯甲烷14.157～
56.735份，琥珀酸二正十六烷基酯4.597～47.333份，盐酸-3,3'-二甲基联苯胺5.884～41.623
份，苯并三唑-1-四甲基六氟磷酸酯16.39～56.500份，苯并三唑-1-三(三甲氨基)-三氟磷酸酯
23.832～67.432份，质量浓度为13.424ppm～280.919ppm的α-溴代苯丁酸乙酯46.805～
100.769份；
(2)按照重量份数计，由以下组分按重量份数配比组成：完全去离子水223.805～446.999份，
C12～C14脂肪醇聚氧乙烯(2)醚硫酸钠15.895～55.795份，琥珀酸二正十六烷基酯18.447～
125.901份，N-环己基对甲苯磺酰胺14.443～29.398份，对亚硝基二乙基苯胺17.406～
72.945份，1-羟基-4-氨基蒽醌20.457～79.937份，2-羟基蒽醌17.27～38.827份，4-甲氧基
苯甲醇14.786～57.72份，Ag纳米微粒22.939～75.171份，4,4-二氨基三苯甲烷15.157～
55.735份，琥珀酸二正十六烷基酯5.597～46.333份，盐酸-3,3'-二甲基联苯胺6.884～40.623
份，苯并三唑-1-四甲基六氟磷酸酯17.39～55.500份，苯并三唑-1-三(三甲氨基)-三氟磷酸酯
24.832～66.432份，质量浓度为14.424ppm～279.919ppm的α-溴代苯丁酸乙酯47.805～
99.769份；
二、臭氧消毒过滤层10-2的制造过程，包含以下步骤：
第1步：在间歇反应釜中，加入完全去离子水和C12～C14脂肪醇聚氧乙烯(2)醚硫酸钠，启
动间歇反应釜中的搅拌机，设定转速为15.595rpm～61.45rpm，启动间歇反应釜中的加热装
置，使温度升至30.421℃～31.407℃，加入琥珀酸二正十六烷基酯，N-环己基对甲苯磺酰胺，
并搅拌均匀，进行氧化酯化反应7.159～18.484小时；之后在间歇反应釜中加入对亚硝基二
乙基苯胺，1-羟基-4-氨基蒽醌，调整间歇反应釜中溶液的pH值范围至4.8192～8.9610之间；
第2步：另取2-羟基蒽醌、4-甲氧基苯甲醇、Ag纳米微粒，进行粉碎研磨，并通过
402.870～502.611目筛网，混合均匀后采用X-射线小角度顶射辐照，其能量为4.700MeV～
32.992MeV、剂量为52.873kGy～92.652kGy、照射时间为16.316～41.311分钟，得到性状改
变的三者混合物；
第3步：将第2步得到的混合物加至质量浓度为17.248ppm～247.646ppm的4,4-二氨基三苯
甲烷中，并流加至间歇反应釜中，流加速度为152.441mL/min～880.55mL/min；启动间歇反
应釜搅拌机，设定转速为21.831rpm～61.478rpm；搅拌均匀后再加入琥珀酸二正十六烷基酯，
升温至51.167℃～88.73℃，通入氩气通气量为6.385m3/min～47.26m3/min，保温静置
41.163～71.910分钟；再次启动间歇反应釜搅拌机，转速为16.668rpm～61.329rpm，加入盐
酸-3,3'-二甲基联苯胺，使其反应液的疏水/亲水值为5.47855～10.91769，保温静置40.804～
80.750分钟；
第4步：启动间歇反应釜中的搅拌机，设定转速为13.392rpm～80.408rpm，边搅拌边向间歇
反应釜中加入苯并三唑-1-四甲基六氟磷酸酯，苯并三唑-1-三(三甲氨基)-三氟磷酸酯，之后
加入质量浓度为13.952ppm～280.796ppm的α-溴代苯丁酸乙酯，设定间歇反应釜内的温度
为91.322℃～147.179℃，压力为0.13610MPa～0.14548MPa，反应时间为6.453～31.55小时；
之后降压至0MPa，降温至54.13167℃～59.13646℃出料，入压模机即可制得臭氧消毒过滤
层10-2；
所述Ag纳米微粒的粒径为21.999μm～31.795μm。
本发明公开的一种分解氯化乙烯的塔式装置，其优点在于：
(1)该装置操作简单，自动化程度高，劳动强度低；
(2)该装置利用曝气装置和填料装置处理污水，处理效果好；
(3)该装置拥有良好的市场前景，具备较高的环境效益以及经济效益。
本发明所述的一种分解氯化乙烯的塔式装置，该装置利用曝气装置和填料装置处理
污水，处理效果好，适合富含氯化乙烯的污水的处理。
附图说明
图1是本发明中所述的一种分解氯化乙烯的塔式装置示意图。
图2是本发明中所述的一级曝气装置示意图。
图3是本发明中所述的填料装置示意图。
图4是本发明所述的臭氧消毒过滤层与臭氧层紧固率关系图。
图5是本发明所述的臭氧消毒过滤层与分解稳定率关系图。
图6是本发明所述的臭氧消毒过滤层与臭氧层活性再生率关系图。
以上图1～图3中，包括：温度计1，加热装置2，中央控制系统3，顶端气体排出
管4，污水回流管5，蓄水池6，一级曝气装置7，集水圆台体7-1，喷淋水头7-2，输水圆
柱体7-3，二级曝气装置8，中部气体排出管9，填料装置10，阳离子树脂交换过滤层10-1，
臭氧消毒过滤层10-2，水溶液收集池10-3，氯化乙烯浓度检测仪11，集水池12，落水管13，
净化水输送管14。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明提供的一种分解氯化乙烯的塔式装置进行进一步说
明。
如图1所示，是本发明提供的一种分解氯化乙烯的塔式装置示意图。从图中看出，
包括：温度计1，加热装置2，中央控制系统3，顶端气体排出管4，污水回流管5，蓄水池
6，一级曝气装置7，二级曝气装置8，中部气体排出管9，填料装置10，氯化乙烯浓度检测
仪11，集水池12，落水管13，净化水输送管14；所述蓄水池6上方设有顶端气体排出管4、
温度计1、加热装置2、中央控制系统3，蓄水池6呈现为圆柱状结构体，蓄水池6侧壁为
不锈钢材质；所述加热装置2通过导线连接中央控制系统3；所述顶端气体排出管4呈现为
L型结构体，顶端气体排出管4的管径为300mm～600mm；所述污水回流管5的上端连接
蓄水池6，污水回流管5的下端连接集水池12；所述一级曝气装置7位于蓄水池6的下方，
蓄水池6的上端与一级曝气装置7下端无缝焊接，一级曝气装置7呈现为倒置圆台与圆柱的
结合体，一级曝气装置7的下方设有二级曝气装置8；所述二级曝气装置8的下端侧壁连接
中部气体排出管9；所述中部气体排出管9呈现为水平式L型结构体，中部气体排出管9的
管径为200mm～400mm；所述二级曝气装置8的下端连接填料装置10；所述填料装置10的
下端无缝焊接集水池12；所述集水池12的上方设有氯化乙烯浓度检测仪11，集水池12的
侧壁连接污水回流管5，集水池12通过污水回流管5连接蓄水池6；所述氯化乙烯浓度检测
仪11通过导线连接中央控制系统3；所述集水池12的下方设有落水管13；所述净化水输送
管14位于落水管13的下端，净化水输送管14呈现为水平式L型结构体，净化水输送管14
的管径为200mm～400mm。
如图2所示，是本发明中所述的一级曝气装置示意图。从图中看出，所述一级曝气
装置7包括：集水圆台体7-1，喷淋水头7-2，输水圆柱体7-3；所述集水圆台体7-1的下端
设有喷淋水头7-2、输水圆柱体7-3，集水圆台体7-1的下端无缝焊接喷淋水头7-2；所述喷
淋水头7-2的数量为10～15个，喷淋水头7-2的表面设有多个微孔；所述输水圆柱体7-3上
端无缝紧密贴合集水圆台体7-1。
如图3所示，是本发明中所述的填料装置示意图。从图中看出，所述填料装置10包
括：阳离子树脂交换过滤层10-1，臭氧消毒过滤层10-2，水溶液收集池10-3；所述位于最
上层的阳离子树脂交换过滤层10-1，阳离子树脂交换过滤层10-1的下端设有臭氧消毒过滤
层10-2；所述水溶液收集池10-3呈现为上下无盖的倒置圆台结构体，水溶液收集池10-3的
材质为不锈钢。
本发明所述的一种分解氯化乙烯的塔式装置，该装置利用曝气装置和填料装置处理
污水，处理效果好，适合富含氯化乙烯的污水的处理。
以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本
发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的
范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1
按照以下步骤制备本发明所述臭氧消毒过滤层10-2，并按重量份计：
第1步：在间歇反应釜中，加入完全去离子水222.805份和C12～C14脂肪醇聚氧乙烯(2)醚
硫酸钠14..895份，启动间歇反应釜中的搅拌机，设定转速为15.595rpm，启动间歇反应釜中
的加热装置，使温度升至30.421℃，加入琥珀酸二正十六烷基酯17.447份，N-环己基对甲
苯磺酰胺13.443份，并搅拌均匀，进行氧化酯化反应7.159小时；之后在间歇反应釜中加入
对亚硝基二乙基苯胺16.406份，1-羟基-4-氨基蒽醌19.457份，调整间歇反应釜中溶液的pH
值至4.8192；
第2步：另取2-羟基蒽醌16.27份，4-甲氧基苯甲醇13.786份，Ag纳米微粒21.939份，进
行粉碎研磨，并通过402.870目筛网，混合均匀后采用X-射线小角度顶射辐照，其能量为
4.700MeV、剂量为52.873kGy、照射时间为16.316分钟，得到性状改变的三者混合物；
第3步：将第2步得到的混合物加至质量浓度为17.248ppm的4,4-二氨基三苯甲烷14.157份
中，并流加至间歇反应釜中，流加速度为152.441mL/min；启动间歇反应釜搅拌机，设定转
速为21.831rpm；搅拌均匀后再加入琥珀酸二正十六烷基酯4.597份，升温至51.167℃，通
入氩气通气量为6.385m3/min，保温静置41.163分钟；再次启动间歇反应釜搅拌机，转速为
16.668rpm，加入盐酸-3,3'-二甲基联苯胺5.884份，使其反应液的疏水/亲水值为5.47855，保
温静置40.804分钟；
第4步：启动间歇反应釜中的搅拌机，设定转速为13.392rpm，边搅拌边向间歇反应釜中加
入苯并三唑-1-四甲基六氟磷酸酯16.39份，苯并三唑-1-三(三甲氨基)-三氟磷酸酯23.832份，
之后加入质量浓度为13.952ppm的α-溴代苯丁酸乙酯46.805份，设定间歇反应釜内的温度
为91.322℃，压力为0.13610MPa，反应时间为6.453小时；之后降压至0MPa，降温至
54.13167℃出料，入压模机即可制得臭氧消毒过滤层10-2。
其中所述Ag纳米微粒的粒径为21.999μm。
实施例2
按照以下步骤制备本发明所述臭氧消毒过滤层10-2，并按重量份计：
第1步：在间歇反应釜中，加入完全去离子水447.999份和C12～C14脂肪醇聚氧乙烯(2)醚
硫酸钠56.795份，启动间歇反应釜中的搅拌机，设定转速为61.45rpm，启动间歇反应釜中
的加热装置，使温度升至31.407℃，加入琥珀酸二正十六烷基酯126.901份，N-环己基对甲
苯磺酰胺30.398份，并搅拌均匀，进行氧化酯化反应18.484小时；之后在间歇反应釜中加
入对亚硝基二乙基苯胺73.945份，1-羟基-4-氨基蒽醌80.937份，调整间歇反应釜中溶液的
pH值至8.9610；
第2步：另取2-羟基蒽醌39.827份，4-甲氧基苯甲醇58.72份，Ag纳米微粒76.171份，进
行粉碎研磨，并通过502.611目筛网，混合均匀后采用X-射线小角度顶射辐照，其能量为
32.992MeV、剂量为92.652kGy、照射时间为41.311分钟，得到性状改变的三者混合物；
第3步：将第2步得到的混合物加至质量浓度为247.646ppm的4,4-二氨基三苯甲烷56.735
份中，并流加至间歇反应釜中，流加速度为880.55mL/min；启动间歇反应釜搅拌机，设定
转速为61.478rpm；搅拌均匀后再加入琥珀酸二正十六烷基酯47.333份，升温至88.73℃，
通入氩气通气量为47.26m3/min，保温静置71.910分钟；再次启动间歇反应釜搅拌机，转速
为61.329rpm，加入盐酸-3,3'-二甲基联苯胺41.623份，使其反应液的疏水/亲水值为
10.91769，保温静置80.750分钟；
第4步：启动间歇反应釜中的搅拌机，设定转速为80.408rpm，边搅拌边向间歇反应釜中加
入苯并三唑-1-四甲基六氟磷酸酯56.500份，苯并三唑-1-三(三甲氨基)-三氟磷酸酯67.432份，
之后加入质量浓度为280.796ppm的α-溴代苯丁酸乙酯100.769份，设定间歇反应釜内的温
度为147.179℃，压力为0.14548MPa，反应时间为31.55小时；之后降压至0MPa，降温至
59.13646℃出料，入压模机即可制得臭氧消毒过滤层10-2。
其中所述Ag纳米微粒的粒径为31.795μm。
实施例3
按照以下步骤制备本发明所述臭氧消毒过滤层10-2，并按重量份计：
第1步：在间歇反应釜中，加入完全去离子水223.805份和C12～C14脂肪醇聚氧乙烯(2)醚
硫酸钠15.999份，启动间歇反应釜中的搅拌机，设定转速为16.895rpm，启动间歇反应釜中
的加热装置，使温度升至31.795℃，加入琥珀酸二正十六烷基酯18.447份，N-环己基对甲
苯磺酰胺14.901份，并搅拌均匀，进行氧化酯化反应8.443小时；之后在间歇反应釜中加入
对亚硝基二乙基苯胺17.398份，1-羟基-4-氨基蒽醌20.406份，调整间歇反应釜中溶液的pH
值范围至5.4945；
第2步：另取2-羟基蒽醌17.457份，4-甲氧基苯甲醇14.937份，Ag纳米微粒22.27份，进
行粉碎研磨，并通过403.827目筛网，混合均匀后采用X-射线小角度顶射辐照，其能量为
5.786MeV、剂量为53.72kGy、照射时间为17.939分钟，得到性状改变的三者混合物；
第3步：将第2步得到的混合物加至质量浓度为18.171ppm的4,4-二氨基三苯甲烷15.157份
中，并流加至间歇反应釜中，流加速度为153.735mL/min；启动间歇反应釜搅拌机，设定转
速为22.597rpm；搅拌均匀后再加入琥珀酸二正十六烷基酯5.333份，升温至52.884℃，通
入氩气通气量为7.623m3/min，保温静置42.39分钟；再次启动间歇反应釜搅拌机，转速为
17.500rpm，加入盐酸-3,3'-二甲基联苯胺6.832份，使其反应液的疏水/亲水值为6.47432，保
温静置41.424分钟；
第4步：启动间歇反应釜中的搅拌机，设定转速为14.919rpm，边搅拌边向间歇反应釜中加
入苯并三唑-1-四甲基六氟磷酸酯17.805份，苯并三唑-1-三(三甲氨基)-三氟磷酸酯24.769份，
之后加入质量浓度为14.805ppm的α-溴代苯丁酸乙酯47.999份，设定间歇反应釜内的温度
为92.895℃，压力为0.14795MPa，反应时间为7.447小时；之后降压至0MPa，降温至
55.13901℃出料，入压模机即可制得臭氧消毒过滤层10-2。
其中所述Ag纳米微粒的粒径为22.443μm。
对照例
对照例采用市售某品牌的臭氧消毒过滤层用于分解氯化乙烯实验。
实施例4
将实施例1～3和对照例所获得的臭氧消毒过滤层用于分解氯化乙烯试验的处理对比。处理
结束后分别对分解的性质，及其对分解过程各项参数的影响做检测，结果如表1所示。
表1为实施例1～3和对照例所述的臭氧消毒过滤层用于氯化乙烯氧化分解的处理过
程中的性能参数的影响，从表1可见，本发明所述的臭氧消毒过滤层10-2，其氧化分解氯化
乙烯聚合度、氧化分解氯化乙烯强度提升率、氧化分解氯化乙烯产量提升率、氧化分解氯化
乙烯净化率均高于现有技术生产的产品。
此外，如图4～6所示，是本发明所述的一种臭氧消毒过滤层与对照例所进行的对比
试验，并对参数随使用时间变化进行数据统计。图中看出，实施例1～3在臭氧层紧固率、
分解稳定率、臭氧层活性再生率等方面的技术指标，均大幅优于现有技术生产的产品。