一种基于激光空化的半自动降解废水的装置和方法与流程

本发明涉及了一种基于激光空化的半自动降解废水的装置和方法，属于水污染降解技术领域。

背景技术：

当前我国产生的大量工业废水和生活废水不能得到有效的处理，经常直接被排放到河流当中，从而会给当地的环境带来极大的污染与破坏。空化现象发生在流体中，空化过程主要伴随有空泡的初生、成长、脉动及溃灭，在此过程中通常会产生高温、高压、放电、发光和激震波等作用，从而打断水分子的化学键产生具有强氧化作用的自由基，并与有机物发生反应，起到污水降解的作用。

目前，利用将激光装置的空化性能来进行污水处理正在逐步发展起来，激光聚焦于水中，击穿水形成等离子体，激光聚焦区压力急剧上升并对外膨胀，从而导致泡内压力急剧下降形成空泡，空泡溃灭时产生冲击波和射流，激光空化处理有机废水具有很强的可操控性，能很好地去除有机废水中难降解生物。但传统的激光装置和方法存在以下的不足：

相关激光设备仅以单束或多束平行光的形式聚焦于空化仓中的一点或多点，无法有效的对整个空化仓内的废水进行空泡诱导，使激光空化降解废水效率较低，而且多束光大大增加了设备的成本并降低了激光的功率。

技术实现要素：

本发明是为了克服现有技术上的不足，提供了一种基于激光空化的半自动降解废水的装置和方法，使激光束在运动中扫描整个空化仓内的液体，以诱导大量空泡群充分降解废水。

为解决相关技术问题，实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种基于激光空化的半自动降解废水的装置，包括工作台，所述工作台的两侧固定安装有两个支撑座，空化仓位于两个支撑座之间；每个所述支撑座通过滑动副连接有齿条基座，每个所述齿条基座上安装有滑动导轨，两个所述齿条基座同时固定在丝杠螺母机构上，所述丝杠螺母机构上还固定安装有齿轮，所齿轮同时与两个齿条基座上的齿条相啮合；每个齿条基座上的齿条能够在相应齿条基座上的滑动导轨内自由滑动；每个所述齿条基座上的齿条下方设有激光空化光源，每个所述激光空化光源位于所述空化仓的上方。

上述方案中，所述激光空化光源安装在套筒上，所述套筒与小连杆固定连接，所述小连杆与大连杆转动副连接，所述大连杆固定安装在每个所述齿条基座上的齿条下方。

上述方案中，所述丝杠螺母机构通过螺栓接口固定安装在所述工作台上。

上述方案中，所述工作台的下方设有万向轮座，所述万向轮座上安装有万向轮。

本发明还提供了基于激光空化的半自动降解废水的装置进行激光空化的方法，包括如下步骤：s1：将空化仓放置于工作台上，调节套筒的角度使其正对于空化仓内，pc机初始状态为界面设计模块，此时丝杠螺母机构的高度为最低的初始位置，两侧齿条对齐且位于工作台正中间位置；s2：将pc机切换至功能操作模块，使激光器开始工作；s3：在功能操作模块中控制齿轮的转动速度及方向、丝杠螺母机构的上下移动位置，使激光束在运动中扫描整个空化仓内的液体，诱导大量空泡群充分降解废水；s4：将pc机切换至状态显示模块,检测废水经过激光空化处理的状态，若废水经充分空化降解后达标，则将pc机切换至界面设计模块，关闭激光器，若废水还未达到降解要求，则继续执行功能操作模块。

本发明的有益效果：(1)本发明采用的一种基于激光空化的半自动降解废水的装置和方法，使激光束通过上下与前后的运动来扫描整个空化仓内的液体，以诱导大量空泡群充分降解废水。(2)实现了对激光能量的有效利用，大大提高了激光空化的效率。

附图说明

图1为本发明激光空化降解废水的半自动装置结构示意图。

图2为本发明的丝杠螺母机构装配体结构图。

图3为本发明的万向轮结构体示意图。

图4为本发明的套筒装置结构示意图。

图5为本发明激光空化降解废水的半自动装置添加空化仓的俯视示意图。

图中：1-工作台；1-1空化仓；2-支撑座；3-齿条基座；4-齿轮；5-套筒；6-小连杆；7-大连杆；8-螺栓接口；9-丝杠螺母机构；10-万向轮；11-万向轮座；12-pc机；13-wifi模块；14-plc；15-电机驱动器；16-步进电机；17-摄像头；18-功能操作模块；19-状态显示模块；20-界面设计模块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明装置作进一步详细说明。

如图1至图4所示，一种基于激光空化的半自动降解废水的装置，包括激光空化装置机械结构体、驱动机构以及控制系统。所述机械结构体包括行走机构、升降机构、移动机构、套筒机构，行走机构由万向轮10与万向轮座11构成，万向轮座11与装置工作台1由旋转副连接，万向轮10便于整个装置搬运与转移。工作台1的两侧固定安装有两个支撑座2，支撑座2通过焊接固连在装置工作台上，空化仓1-1位于两个支撑座2之间；每个支撑座2通过滑动副连接有齿条基座3，每个齿条基座3上安装有滑动导轨，升降机构为丝杠螺母机构9，丝杠底端连接有螺栓接口8，通过螺栓固定在装置工作台1上，两个齿条基座3同时固定在丝杠螺母机构9上，丝杠螺母机构9上固定安装有齿轮4，齿轮4同时与两个齿条基座3上的齿条相啮合；每个齿条基座3上的齿条能够在相应齿条基座上的滑动导轨内自由滑动；齿条3的前后两端宽度略大，使其不滑出滑动导轨。

套筒机构的大连杆7端通过插槽连接在齿条基座上的齿条下方，小连杆6一端与套筒5固连，一端与大连杆7由转动副连接，使套筒5自由旋转。升降机构和移动机构分别与驱动机构的步进电机相连，控制系统由pc机12端的界面设计模块20和功能操作模块18通过wifi模块13通信对plc14操作从而远程控制装置，控制装置工作时激光束的升降与前后移动，并控制摄像头17使该装置的工作状态在pc机12进行实时的显示。优选的，移动机构为齿轮齿条机构，当齿轮转动时，两侧的齿条分别向不同方向来回运动，从而使两激光束从空化仓中央开始向两边来回扫描。优选的，驱动机构采用步进电机，在精度要求不是特别高的情况下，步进电机成本较低，效果良好。

本发明的工作原理为：将空化仓放置于工作台1上，调节套筒5的角度使其正对于空化仓内，pc机12初始状态为界面设计模块20。此时丝杠螺母机构与齿轮齿条机构为复位状态，丝杠螺母机构的高度为最低，两侧齿条对齐且位于工作台正中间位置，然后pc机切换至功能操作模块，激光器开始工作。在功能操作模块18中控制步进电机二使其先正转后反转，从而使两侧激光束在空化仓内前后来回运动，同时控制步进电机一先反转后正转使激光束进行上下升降运动，使激光束在运动中扫描整个空化仓内的液体，诱导大量空泡群充分降解废水，如图5所示。将pc机12切换至状态显示模块19,观察废水经过激光空化处理的状态，若废水经充分空化降解后达标，则将pc机12切换至功能操作模块18使步进电机一和二停止运行并关闭激光器，若废水还未达到降解要求，则继续保持当前状态。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的范围，凡是利用本发明说明书内容等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种基于激光空化的半自动降解废水的装置和方法，包括激光空化装置机械结构体、驱动机构以及控制系统。所述机械结构体包括丝杠螺母机构、齿轮齿条机构、套筒机构、万向轮机构，丝杠螺母机构与齿轮齿条机构分别与所述驱动机构的步进电机相连，控制该装置工作时激光束的升降与前后移动，万向轮机构便于装置搬运与转移。所述控制系统由PC机端通过WIFI模块进行远程操作，将相关控制量传递至PLC，PLC控制电机驱动器驱动丝杠螺母机构与齿轮齿条机构的运转，并控制摄像头使该装置的工作状态在PC机进行实时的显示。本发明远程操控激光空化装置，使激光束在运动中扫描整个空化仓内的液体，以诱导大量空泡群充分降解废水。

技术研发人员：顾嘉阳;任旭东;佟艳群;罗春晖;卢主笔;吴轲;栾小康;唐金科;张洪峰
受保护的技术使用者：江苏大学
技术研发日：2018.08.28
技术公布日：2018.12.28