申請(qǐng)日2013.08.29
公開(kāi)(公告)日2013.12.04
IPC分類(lèi)號(hào)C02F1/32; C02F1/36; C02F1/30
摘要
本發(fā)明涉及一種超聲波與紫外光聯(lián)合處理含三氮唑廢水的裝置及方法。本發(fā)明的目的是提供一種超聲波與紫外光聯(lián)合處理含三氮唑廢水的裝置及方法，處理過(guò)程基本無(wú)需添加化學(xué)藥品、操作簡(jiǎn)單、環(huán)境友好、高效節(jié)能，污染物降解率高。本發(fā)明的技術(shù)方案是：超聲波與紫外光聯(lián)合處理含三氮唑廢水的裝置，其特征在于：它包括反應(yīng)器，以及通過(guò)管路與該反應(yīng)器連通的廢水池和藥劑槽，其中廢水池與反應(yīng)器之間的管路上安裝有水泵，藥劑槽與反應(yīng)器之間的管路上安裝有藥劑泵;所述反應(yīng)器上部或中部設(shè)有紫外光照射裝置，底部設(shè)有超聲波輻射裝置。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種超聲波與紫外光聯(lián)合處理含三氮唑廢水的裝置，其特征在于：它包括反應(yīng)器(5)，以及通過(guò)管路與該反應(yīng)器連通的廢水池(1)和藥劑槽(3)，其中廢水池(1)與反應(yīng)器(5)之間的管路上安裝有水泵(2)，藥劑槽(3)與反應(yīng)器(5)之間的管路上安裝有藥劑泵(4);所述反應(yīng)器(5)上部或中部設(shè)有紫外光照射裝置，底部設(shè)有超聲波輻射裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波與紫外光聯(lián)合處理含三氮唑廢水的裝置，其特征在于：所述紫外光照射裝置包括布置于反應(yīng)器(5)上部或中部的紫外燈管(7)、與該紫外燈管電連接且位于反應(yīng)器(5)外部的紫外燈電源(6)，以及同軸套設(shè)于該紫外燈管外的石英套(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波與紫外光聯(lián)合處理含三氮唑廢水的裝置，其特征在于：所述紫外燈管(7)產(chǎn)生的紫外光波長(zhǎng)為200-350nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的超聲波與紫外光聯(lián)合處理含三氮唑廢水的裝置，其特征在于：所述超聲波輻射裝置包括布置于反應(yīng)器(5)底部的超聲波換能器(9)，以及與該超聲波換能器電連接且位于反應(yīng)器(5)外部的超聲波電源(10)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波與紫外光聯(lián)合處理含三氮唑廢水的裝置，其特征在于：所述超聲波換能器(9)產(chǎn)生的超聲波頻率為20-800kHz。
6.一種利用權(quán)利要求1所述裝置處理含三氮唑廢水的方法，其特征在于步驟如下：
a、利用水泵(2)將廢水池(1)內(nèi)的含三氮唑廢水抽出，并送入反應(yīng)器(5)內(nèi)，同時(shí)控制反應(yīng)器(5)內(nèi)液體pH值維持在2-7;
b、控制紫外光照射裝置產(chǎn)生波長(zhǎng)為200-350nm的紫外光，超聲波輻射裝置產(chǎn)生頻率為20-800kHz的超聲波，對(duì)反應(yīng)器(5)內(nèi)的廢水輻射0.5-4h，使得三氮唑類(lèi)有機(jī)物最終被分解。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的處理含三氮唑廢水的方法，其特征在于：步驟a中，通過(guò)控制藥劑泵(4)的流量向反應(yīng)器(5)內(nèi)加入質(zhì)量百分比為2~5%的鹽酸溶液或質(zhì)量百分比為5~10%的氫氧化鈉溶液來(lái)控制反應(yīng)器(5)內(nèi)液體的pH值。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的處理含三氮唑廢水的方法，其特征在于：所述含三氮唑廢水的組分主要為具有三氮唑結(jié)構(gòu)的有機(jī)物、含有類(lèi)似三氮唑結(jié)構(gòu)及官能團(tuán)的有機(jī)物。
說(shuō)明書(shū)
超聲波與紫外光聯(lián)合處理含三氮唑廢水的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種處理含三氮唑廢水的裝置及方法，特別是一種超聲波與紫 外光聯(lián)合處理含三氮唑廢水的裝置及方法。
背景技術(shù)
三氮唑(1,2,4-1H-三氮唑)，白色針狀晶體，農(nóng)藥、醫(yī)藥中間體，廣泛應(yīng)用 于粉銹寧、多效唑、烯效唑、烯唑醇等農(nóng)藥的合成，是含有3個(gè)N的五元雜環(huán) 體。吸進(jìn)三氮唑粉塵，可引起鼻炎、支氣管炎、發(fā)熱、喘息以及由于氣管炎癥 而引起的迷走神經(jīng)緊張等癥狀。含三氮唑結(jié)構(gòu)的物質(zhì)主要分為兩類(lèi)，一類(lèi)是三 氮唑烷類(lèi)及其衍生物，如1,2,4-三氮唑烷-3,5-二酮、4-羥基-1,2,4-三氮唑烷-3,5- 二酮等。另一類(lèi)是雙環(huán)含氮雜環(huán)化合物，如苯并三氮唑及其衍生物甲基苯并三 氮唑、4-羧基苯并三氮唑、環(huán)唑醇等。
雙環(huán)含氮雜環(huán)化合物以苯并三氮唑(BTA)與甲基苯并三氮唑?yàn)榇�，�?一種有用的防蝕劑，目前世界使用量據(jù)報(bào)道每年達(dá)到9000t，最終通過(guò)不同的途 徑進(jìn)入大自然環(huán)境中，尤其在工業(yè)循環(huán)水、雙環(huán)含氮雜環(huán)化合物生產(chǎn)廢水中含 量很高。其中，苯并三氮唑?qū)λ�、堿及氧化還原都很穩(wěn)定;具有低蒸汽壓、低 辛醇-水分配系數(shù)，具有生物難降解性。在微生物體內(nèi)幾乎沒(méi)有酶能夠催化裂解 苯環(huán)，對(duì)哺乳動(dòng)物，有致癌、致突變作用。
目前應(yīng)用于降解三氮唑類(lèi)物質(zhì)的方法有紫外光降解法、紫外/H2O2聯(lián)用法、 紫外與Fenton試劑聯(lián)用法、紫外/O3聯(lián)用法、光電化學(xué)協(xié)同二氧化鈦處理法。然 而這些處理方法上還是存在很多不足，單獨(dú)紫外光降解法降解三氮唑的降解率 低，且耗時(shí)長(zhǎng)。H2O2與紫外聯(lián)合法存在在高溫條件下反應(yīng)其耗時(shí)長(zhǎng)、能耗大。 Fenton試劑與紫外聯(lián)用法、光電化學(xué)協(xié)同二氧化鈦處理法需添加化學(xué)藥品、操 作繁瑣以及后處理復(fù)雜。
超聲氧化法，是利用頻率范圍為16kHz-1MHz的超聲波輻射處理廢水。超 聲波傳播過(guò)程也就是波的膨脹和壓縮的交替過(guò)程，在膨脹周期內(nèi)，超聲波對(duì)液 體產(chǎn)生負(fù)壓效應(yīng)，施加于液體的負(fù)壓使液體斷裂而產(chǎn)生空穴，形成空化核，即 在液體中生成充滿氣體的氣泡，這種現(xiàn)象被稱為空化現(xiàn)象。一方面因氣泡迅速 崩潰而產(chǎn)生的瞬時(shí)高溫、高壓，使氣泡內(nèi)水分子裂解為·H、·HO、·HO2和 H2O2等強(qiáng)氧化自由基：
H2O→H·+HO·
H·+O2→HO2·
2HO·→H2O2
2HO2·→H2O2+O2
這些強(qiáng)氧化性物質(zhì)直接和間接作用于水體中的化學(xué)污染物，并將它們氧化 成CO2、H2O、無(wú)機(jī)離子等其它物質(zhì)。另一方面，由于沖擊波和微射流的作用， 污染物質(zhì)可進(jìn)入氣泡內(nèi)直接進(jìn)行類(lèi)似燃燒化學(xué)反應(yīng)的熱解反應(yīng)，且降解速率較 大。
超聲波廢水處理技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：由于超聲波特殊的物理化學(xué)效應(yīng)，可 用以處理許多水體中的化學(xué)污染物;操作簡(jiǎn)單方便，易于控制;降解速度快， 工效高;設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低。
紫外光可以使污染物激發(fā)、活化，降低反應(yīng)難度，發(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng)。 同時(shí)，紫外光能有效的提高自由基的反應(yīng)活性。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：針對(duì)含三氮唑廢水難處理的技術(shù)問(wèn)題，提供 一種超聲波與紫外光聯(lián)合處理含三氮唑廢水的裝置及方法，處理過(guò)程基本無(wú)需 添加化學(xué)藥品、操作簡(jiǎn)單、環(huán)境友好、高效節(jié)能，污染物降解率高。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：超聲波與紫外光聯(lián)合處理含三氮唑廢水的裝 置，其特征在于：它包括反應(yīng)器，以及通過(guò)管路與該反應(yīng)器連通的廢水池和藥 劑槽，其中廢水池與反應(yīng)器之間的管路上安裝有水泵，藥劑槽與反應(yīng)器之間的 管路上安裝有藥劑泵;所述反應(yīng)器上部或中部設(shè)有紫外光照射裝置，底部設(shè)有 超聲波輻射裝置。
所述紫外光照射裝置包括布置于反應(yīng)器上部或中部的紫外燈管、與該紫外 燈管電連接且位于反應(yīng)器外部的紫外燈電源，以及同軸套設(shè)于該紫外燈管外的 石英套。
所述紫外燈管產(chǎn)生的紫外光波長(zhǎng)為200-350nm。
所述超聲波輻射裝置包括布置于反應(yīng)器底部的超聲波換能器，以及與該超 聲波換能器電連接且位于反應(yīng)器外部的超聲波電源。
所述超聲波換能器產(chǎn)生的超聲波頻率為20-800kHz。
處理含三氮唑廢水的方法，其特征在于步驟如下：
a、利用水泵將廢水池內(nèi)的含三氮唑廢水抽出，并以一定流量送入反應(yīng)器內(nèi)， 同時(shí)控制反應(yīng)器內(nèi)液體pH值維持在2-7;
b、控制紫外光照射裝置產(chǎn)生波長(zhǎng)為200-350nm的紫外光，超聲波輻射裝置 產(chǎn)生頻率為20-800kHz的超聲波，對(duì)反應(yīng)器內(nèi)的廢水輻射0.5-4h，使得三氮唑類(lèi) 有機(jī)物最終被分解。
步驟a中，通過(guò)控制藥劑泵的流量向反應(yīng)器內(nèi)加入質(zhì)量百分比為2～5%的鹽 酸溶液或質(zhì)量百分比為5～10%的氫氧化鈉溶液來(lái)控制反應(yīng)器內(nèi)液體的pH值。
所述含三氮唑廢水的組分主要為具有三氮唑結(jié)構(gòu)的有機(jī)物、含有類(lèi)似三氮 唑結(jié)構(gòu)及官能團(tuán)的有機(jī)物。
本發(fā)明的有益效果是：1、結(jié)合超聲波及紫外光的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)揮兩者的協(xié)同作 用，大幅度提高了污染物降解效率;針對(duì)三氮唑的分子結(jié)構(gòu)及物質(zhì)特性，本發(fā) 明能夠有效地分解三氮唑并將其最終礦化，并且基本無(wú)需添加化學(xué)藥品，操作 條件簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。2、處理效率高：經(jīng)試驗(yàn)三氮唑去除效率能達(dá)到95%以上。 3、無(wú)攪拌系統(tǒng)，具有設(shè)備緊湊、體積小、操作維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)施例包括反應(yīng)器5，以及通過(guò)管路與該反應(yīng)器連通的廢水 池1和藥劑槽3，其中廢水池1與反應(yīng)器5之間的管路上安裝有水泵2，藥劑槽 3與反應(yīng)器5之間的管路上安裝有藥劑泵4;所述反應(yīng)器5上部或中部設(shè)有紫外 光照射裝置，底部設(shè)有超聲波輻射裝置。其中廢水池1內(nèi)盛裝含三氮唑廢水， 其組分主要為具有三氮唑結(jié)構(gòu)的有機(jī)物、含有類(lèi)似三氮唑結(jié)構(gòu)及官能團(tuán)的有機(jī) 物;藥劑槽3內(nèi)盛裝用于調(diào)節(jié)pH值的酸性或堿性溶液。
所述紫外光照射裝置包括布置于反應(yīng)器5上部或中部的紫外燈管7、與該紫 外燈管電連接且位于反應(yīng)器5外部的紫外燈電源6，以及同軸套設(shè)于該紫外燈管 外的石英套8;本例中，所述紫外燈管7豎直放置于反應(yīng)器5正中心位置，其產(chǎn) 生的紫外光波長(zhǎng)為200-350nm，用于照射廢水并降低污染物反應(yīng)活化能。
所述超聲波輻射裝置包括布置于反應(yīng)器5底部的超聲波換能器9，以及與該 超聲波換能器電連接且位于反應(yīng)器5外部的超聲波電源10;本例中，所述超聲 波換能器9水平放置于反應(yīng)器5底部，其產(chǎn)生的超聲波頻率為20-800kHz，用于 對(duì)廢水產(chǎn)生超聲攪拌混合作用并激發(fā)廢水產(chǎn)生高活性自由基，使得三氮唑能夠 被快速分解。
下面結(jié)合具體實(shí)施例來(lái)說(shuō)明利用前述裝置處理含三氮唑廢水的方法，
實(shí)施例1：三氮唑廢水處理方法具體步驟如下，
a、利用水泵2將廢水池1內(nèi)的三氮唑廢水(濃度為22.75mg/L)抽出，并 以一定流量送入反應(yīng)器5內(nèi);同時(shí)，為了維持反應(yīng)適宜的pH值(范圍為2-7)， 通過(guò)控制藥劑泵4的流量向反應(yīng)器5中投加質(zhì)量濃度為5%的HCl溶液(該HCl 溶液存儲(chǔ)于藥劑槽內(nèi))。
b、控制紫外燈管7產(chǎn)生波長(zhǎng)為254nm的紫外光(用于降低污染物反應(yīng)活化 能)，超聲波換能器9產(chǎn)生頻率為20kHz的超聲波(用于對(duì)廢水產(chǎn)生超聲攪拌混 合作用并激發(fā)廢水產(chǎn)生高活性自由基，使得三氮唑能夠被快速分解)，對(duì)反應(yīng)器 5內(nèi)的三氮唑廢水輻射80min(即廢水在反應(yīng)器內(nèi)停留80min)，此過(guò)程中，在廢 水中的活性自由基作用下，三氮唑最終被分解成CO2、H2O、NH4+及其它簡(jiǎn)單化 合物。
