一种连续式微波诱导氧化废水处理装置的制作方法

[0001]
本实用新型涉及水处理技术领域，属于一种连续式微波诱导氧化废水处理装置。


背景技术：

[0002]
目前，常用的高浓度有机废水处理工艺主要有生化法、化学法、物理法、物理化学法等。化学法主要有化学氧化法、萃取法、吸附法、焚烧法、催化氧化法等。这些方法大多处理工艺复杂，设备多，操作难度大；且由于不同生产装置排放出的废水组成复杂，不能集中处理。而生物处理方法虽然工艺较成熟、设备简单、处理能力大、运行成本低，但对于含难生物降解有机物或抑制生物降解有机物的废水，很难达到良好的处理效果；湿式催化氧化法可集中处理含难生物降解有机物的高浓度废水，但其需要在高温、高压环境下反应，实际应用中处理费用高，对反应器的材质要求高，能耗高，很大程度上限制了其工业应用。
[0003]
近年发展起来的微波催化氧化技术是一种废水处理新方法，其在常温常压或低温低压的条件下利用微波能选择性加热，使磁性物质产生“热点”，加速污染物的去除，短时高效，尤其对难生物降解的有机污染物处理效果更好，已成为废水催化氧化处理技术中研究的热点。放电等离子体由于具有高活性物质密度大、易操作、无副产物、高效、无二次污染等特点，引起了人们对其在环境处理应用上的广泛关注，但是国内外的等离子体水解废水技术应用较少，因此本专利在传统的污水处理装置中引入微波、催化剂和高压放电电极，利用微波的诱导促进催化氧化作用，再加上高压放电电极产生的强氧化性活性基团，对于处理难降解的污染物可大大提高污染物的处理效率。


技术实现要素：

[0004]
本实用新型的目的在于克服当前有机废水废水处理系统成本较高、处理效率低，处理工艺复杂，难以适应不断提高的排放标准要求的问题，提供一种连续式微波诱导氧化废水处理装置，该装置利用催化氧化、高级氧化、微波诱导氧化等降解技术，能够快速降解废水中的大分子有机污染物，提高废水的净化效果。
[0005]
为实现上述目的所提供的技术方案如下：
[0006]
一种连续式微波诱导氧化废水处理装置，包括进水管、腔体和出水管，其特征在于：还包括曝气系统、脉冲高压放电单元和微波单元，所述曝气系统由高压气源、曝气管和曝气头组成；所述脉冲高压放电单元主要由脉冲高压电源、控制器和放电电极组成，所述脉冲高压电源、所述控制器和所述放电电极形成闭合回路；所述微波单元由微波源和微波扩散腔组成；
[0007]
所述曝气头、所述放电电极和所述微波扩散腔均安装在所述腔体内部，并且在所述曝气头与所述放电电极之间还布置有催化剂层；
[0008]
所述进水管连接所述腔体一侧的进水口，所述出水管连接所述腔体另一侧的出水口；
[0009]
所述曝气系统、所述脉冲高压放电单元和所述微波单元为装置的一个水处理单
元，所述腔体中可安装布置多个所述水处理单元。
[0010]
进一步的，微波扩散腔中还设置有过水孔道，作为每个水处理单元废水的溢流口，过水孔位于微波扩散腔上半部分，水流从过水孔道流入下一个水处理单元，腔体中相邻安装的微波扩散腔的过水孔道是处于对角线的位置，有利于防止水处理单元中的废水出现短路现象。
[0011]
优化的，微波扩散腔的顶部为波导金属板，其余结构面选用透波材料，可选用陶瓷、石英玻璃、聚四氟乙烯等材料。
[0012]
进一步的，催化剂层为平面结构，平行安装在曝气头上方。催化剂层包括载体层和催化剂，载体层选用可活性炭、分子筛等多孔材料的平面网状结构，主要为催化剂提供负载骨架，催化剂为具有强烈微波吸收作用的金属氧化物颗粒，包括fe2o3、mno2、cuo、ni2o3等。
[0013]
进一步的，放电电极由无数个放电尖端排列成一定大小的平面结构，并平行安装在催化剂层的上方。
[0014]
优化的，高压电源采用高压脉冲电源，电压为4kv-80kv，电流为 1mma-1000ma，占空比为0.01-0.3，频率为1khz-100khz。放电电极为金属电极，金属电极接高压脉冲电源的高压，与该部分的安装支架之间采用陶瓷绝缘连接，安装支架以及设备的大腔体与高压电源的地连接，并与环境大地连接，保证设备工作中的安全。腔体内部安装布置曝气头、放电电极和微波扩散腔，并且在曝气头与放电电极之间还安装着催化剂层，进水管连接腔体一侧的进水口，出水管连接腔体另一侧的出水口。
[0015]
进一步的，腔体是本装置的水处理反应场所，选用耐腐蚀的金属、陶瓷或塑料等材料制成长方体、正方体、圆柱体或其他多面体密闭结构，为便于后期安装和检修，腔体与进水管和出水管均采用法兰连接，密闭腔体的顶面上根据安装微波单元的需要设置多个开口。
[0016]
进一步的，微波单元的微波源的功率为1kw-100kw，频率为： 915mhz、2.45ghz、5.8ghz，微波源的数量为1-1000个。
[0017]
优化的，进水管为耐腐蚀的金属、陶瓷、塑料管道，通过进水管，将待处理废水注入腔体中；出水管为耐腐蚀金属、陶瓷、塑料管道，通过出水管，将已经处理后的废水排出腔体。
[0018]
进一步的，高压气源包括为空气源，氧气源、臭氧源，同时可设置增压泵为气源进行加压，有利于提高曝气和搅拌效果，曝气管按照一定的间距布置曝气头，高压气源从曝气头中扩散至废水中能够形成细微气泡，增大气体与废水的接触面积，提高水体的溶氧量。
[0019]
优化的，水处理单元中的曝气系统、催化剂层、高压放电系统和微波单元依次安装，每个水处理单元是相互独立的，可独立安装在腔体中，可独立工作运行，也可独立取出进行检修。
[0020]
废水进入腔体后，先经过催化剂层，将主要污染物被过滤、吸收，并在微波作用用下，在众多的催化剂颗粒的微波诱导催化作用下，被进一步氧化、分解和处理，形成环境无害物质。催化剂层可重复使用。
附图说明
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图1为本实用新型的提供的一种连续式微波诱导氧化废水处理装置的系统结构图
[0022]
图2为本实用新型的提供的一种连续式微波诱导氧化废水处理装置的微波单元的主视图
[0023]
图3为本实用新型的提供的一种连续式微波诱导氧化废水处理装置的微波单元的侧视图
[0024]
图中：1进水管、2腔体、3出水管、4曝气系统、5催化剂层、 6高压放电系统、7微波单元、71微波源、72波导口金属板、73微波扩散腔穿孔、74隔水透波层、75微波扩散腔、8第一过水孔道、9 第二过水孔道，10第三过水孔道。
具体实施方式
[0025]
以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
[0026]
需说明的是，在本说明书中，图中的上、下、左、右即视为本说明书中所述的间歇式微波诱导氧化有机废水处理装置的上、下、左、右。
[0027]
现在参考附图介绍本实用新型的示例性实施方式，然而，本实用新型可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本实用新型，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本实用新型的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本实用新型的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
[0028]
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
[0029]
如图1所示，一种连续式微波诱导氧化废水处理装置，包括进水管1、腔体2、曝气系统4、脉冲高压放电单元6、微波单元7和出水管3。腔体2两侧面分别设置有连接进水管1的进水口和连接出水管 3的出水口，进水口设置在腔体2一侧面的下端，出水口设置在腔体 2另一侧面的上端，这样就能够使废水从腔体2的水流路径为下进上出，减少水流短路，提高处理效果。曝气系统4由氧气源、曝气管和曝气头组成，氧气源的出气管连接曝气管，曝气管上按照一定距离安装曝气头，曝气头设置在腔体2内部的底部。脉冲高压放电单元6的脉冲高压电源、控制器和放电电极形成闭合回路，放电电极在工作时会产生大量的活性氧化基团。微波单元7由微波源71和微波扩散腔 75组成，微波源扩散腔75与波导管的管口金属板72围成立方体结构的密闭空腔，微波从密闭空腔中扩散至腔体内，可防止废水进入波导口，微波源扩散腔75的密闭空腔的两侧面与催化剂层5紧密接触，微波源扩散腔75的密闭空腔的另外两侧面和底部与腔体2的内壁和底部紧密安装，水流无法从腔体2与微波扩散腔75的安装空隙间流过。
[0030]
微波扩散腔75中还设置有第一过水孔道8，第一过水孔道8作为每个水处理单元废水的溢流口，第一过水孔道8位于微波扩散腔 75上半部分，水流从第一过水孔道8流入下一个水处理单元，腔体2 中相邻安装的微波扩散腔75的第一过水孔道8、第二过水孔道9和第三过水孔道10均是处于对角线的位置，防止水处理单元中的废水出现短路现象。
[0031]
催化剂层5为平面结构，平行安装在曝气系统4的曝气头上方。催化剂层5包括载体层和催化剂，载体层选用分子筛多孔平面网状结构，催化剂为具有强烈微波吸收作用的
fe2o3、mno2金属氧化物颗粒。
[0032]
进一步的，高压放电系统6的高压电源采用高压脉冲电源，电压为40kv，电流为1ma-100ma，占空比为0.01-0.3，频率为1khz-100khz。放电电极由无数个放电尖端排列成一定大小的平面结构，并平行安装在催化剂层5的上方，催化剂层5和放电电极可相邻安装多个，金属电极接高压脉冲电源的高压，与该部分的安装支架之间采用陶瓷绝缘连接，安装支架以及设备的大腔体与高压电源的地连接，并与环境大地连接，保证设备工作中的安全。
[0033]
腔体选用耐腐蚀的金属、陶瓷或塑料等材料制成长方体、正方体、圆柱体或其他多面体密闭结构，为便于后期安装和检修，腔体与进水管和出水管均采用法兰连接，密闭腔体的顶面上根据安装微波单元的需要设置多个开口。
[0034]
微波单元的微波源的功率为1kw，频率为：915mhz，微波源的数量为10个。
[0035]
进水管为耐腐蚀的金属、陶瓷、塑料管道，通过进水管，将待处理废水注入腔体中；出水管为耐腐蚀金属、陶瓷、塑料管道，通过出水管，将已经处理后的废水排出腔体。
[0036]
高压气源选用氧气源，同时设置增压泵为气源进行加压，有利于提高曝气和搅拌效果，曝气管按照一定的间距布置曝气头，高压气源从曝气头中扩散至废水中能够形成细微气泡，增大气体与废水的接触面积，提高水体的溶氧量。
[0037]
本实用新型的工艺流程如下：
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废水从进水管1进入腔体2后，曝气系统4通过曝气作用使废水中的溶解氧含量增加，并且脉冲高压放电系统6的放电电极周围也产生了大量强氧化性的活性基团，废水中的污染物质在催化剂层5的催化氧化和氧化基团的作用下能够被彻底降解成环境无害物质，并且微波单元7中的微波源71产生微波从微波扩散腔75传输进入废水中，能够促进氧化降解作用，大大提高废水污染物降解处理的效果和速率，经过处理后的废水从第一过水通道8进入下一个水处理单元，经过多个水处理单元后，废水中的污染物被逐渐降解完全，本装置对于处理高浓度有机废水具有处理效率高、成本低、工艺结构简单等优点。以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。