公布日：2022.05.13
申請日：2022.01.19
分類號：C02F9/08(2006.01)I
摘要
本發(fā)明提供了一種超聲波廢水處理的裝置，包括罐體和氧化反應(yīng)器，罐體配合設(shè)置有用以降解多糖類大分子的第一超聲波發(fā)生器，第一超聲波發(fā)生器可以為內(nèi)置式或外置式，第一超聲波發(fā)生器連接有廢水管道，第一超聲波發(fā)生器的上方設(shè)置有反滲透膜，罐體的頂部側(cè)壁上開設(shè)有水相出口，水相出口連接有氧化反應(yīng)器的進(jìn)液口，氧化反應(yīng)器的內(nèi)部設(shè)置有用以將氣體破碎分散為微氣泡的液動式微界面發(fā)生器，液動式微界面發(fā)生器連通有進(jìn)氣管道，氧化反應(yīng)器的底部開設(shè)有產(chǎn)物出口用以將產(chǎn)物排出。本發(fā)明通過結(jié)合超聲波技術(shù)和濕式氧化技術(shù)來達(dá)到處理高效、節(jié)能的處理廢水的效果，超聲波技術(shù)將多糖類大分子降解為小分子有機(jī)物，進(jìn)一步提升廢水的處理效率。
權(quán)利要求書
1.一種超聲波廢水處理的裝置，其特征在于，包括罐體和氧化反應(yīng)器，所述罐體配合設(shè)置有用以降解多糖類大分子的第一超聲波發(fā)生器，所述第一超聲波發(fā)生器為內(nèi)置式，所述第一超聲波發(fā)生器連接有廢水管道，所述第一超聲波發(fā)生器設(shè)置在所述罐體的中心位置用以擴(kuò)大工作面積，所述第一超聲波發(fā)生器的上方設(shè)置有反滲透膜，所述罐體的頂部側(cè)壁上開設(shè)有水相出口，所述水相出口連接有所述氧化反應(yīng)器的進(jìn)液口，所述氧化反應(yīng)器的內(nèi)部設(shè)置有用以將氣體破碎分散為微氣泡的液動式微界面發(fā)生器，所述液動式微界面發(fā)生器連通有進(jìn)氣管道，所述液動式微界面發(fā)生器通過連通管道連接有氣動式微界面發(fā)生器，所述氣動式微界面發(fā)生器連接有所述進(jìn)氣管道，所述氧化反應(yīng)器的側(cè)面設(shè)置有換熱系統(tǒng)，所述換熱系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置有換熱器和加熱器用以穩(wěn)定所述氧化反應(yīng)器內(nèi)部的溫度，所述換熱系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置有第二超聲波發(fā)生器用以降解未分解完全的多糖類大分子，所述第二超聲波發(fā)生器設(shè)置在加熱器和回料口之間，所述氧化反應(yīng)器的底部開設(shè)有產(chǎn)物出口用以將產(chǎn)物排出，所述氧化反應(yīng)器的內(nèi)部設(shè)置有噴射器用以加快液相物料的流速，所述噴射器連接有所述回料口和所述進(jìn)液口，所述液動式微界面發(fā)生器和所述噴射器通過沖洗管道連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述罐體與所述第一超聲波發(fā)生器之間通過連接桿連接，所述連接桿連接所述罐體的一端設(shè)置有可伸縮裝置用以保證所述第一超聲波發(fā)生器和所述罐體之間穩(wěn)定連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述進(jìn)氣管道上設(shè)置有氣體加壓機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述換熱系統(tǒng)還包括循環(huán)泵，所述換熱系統(tǒng)的出料口設(shè)置在所述氧化反應(yīng)器的底部，所述循環(huán)泵將物料從所述出料口卷吸進(jìn)入所述換熱器，之后經(jīng)過所述加熱器后從所述氧化反應(yīng)器的頂部開設(shè)的回料口返回至所述氧化反應(yīng)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述罐體的底部開設(shè)有出液口，所述出液口連接有所述換熱器用以給所述換熱器提供冷卻的溫度。
6.一種應(yīng)用權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述超聲波廢水處理的裝置的方法，其特征在于，包括如下步驟：廢水經(jīng)過超聲波分離后，含有小分子多糖類的水相向上經(jīng)過膜過濾后進(jìn)行濕式氧化，得到產(chǎn)物。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一目的在于提供一種超聲波廢水處理的裝置，該裝置通過結(jié)合超聲波技術(shù)和濕式氧化技術(shù)來達(dá)到處理高效、節(jié)能的處理廢水的效果，并且在濕式氧化的時(shí)候加入了微界面強(qiáng)化技術(shù)，進(jìn)一步提升廢水的處理效率。
本發(fā)明的第二目的在于提供一種應(yīng)用超聲波廢水處理裝置的方法，該方法處理廢水效率高、節(jié)約能耗。
為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：
本發(fā)明提供了一種超聲波廢水處理的裝置，包括罐體和氧化反應(yīng)器，所述罐體配合設(shè)置有用以降解大分子多糖類的第一超聲波發(fā)生器，所述第一超聲波發(fā)生器連接有廢水管道，所述第一超聲波發(fā)生器的上方設(shè)置有反滲透膜，所述罐體的頂部側(cè)壁上開設(shè)有水相出口，所述水相出口連接有所述氧化反應(yīng)器的進(jìn)液口，所述氧化反應(yīng)器的內(nèi)部設(shè)置有用以將氣體破碎分散為微氣泡的液動式微界面發(fā)生器，所述液動式微界面發(fā)生器連通有進(jìn)氣管道，所述氧化反應(yīng)器的側(cè)面設(shè)置有換熱系統(tǒng)，所述換熱系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置有換熱器和加熱器用以穩(wěn)定所述氧化反應(yīng)器內(nèi)部的溫度，所述換熱系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置有第二超聲波發(fā)生器用以分離廢水中的雜質(zhì)，所述氧化反應(yīng)器的底部開設(shè)有產(chǎn)物出口用以將產(chǎn)物排出。
現(xiàn)有技術(shù)中，超聲波技術(shù)和濕式氧化技術(shù)相互獨(dú)立，這樣子處理廢水的過程中會降低效率和增加能耗。
本發(fā)明通過將超聲波技術(shù)與濕式氧化技術(shù)結(jié)合，提高了處理廢水的效率和降低了能耗。首先，在罐體中加入了第一超聲波發(fā)生器，第一超聲波發(fā)生器的超聲波頻率為20KHz—100KHz，第一超聲波發(fā)生器將廢水中的腐殖質(zhì)、纖維素等多糖類大分子進(jìn)行降解，得到含有小分子有機(jī)物的水相物料。剩余的雜質(zhì)從罐體的底部被排出。從第一超聲波發(fā)生器分解的小分子有機(jī)物上升并與水相物料經(jīng)過反滲透膜的進(jìn)一步過濾之后送往氧化反應(yīng)罐。之所以設(shè)置反滲透膜，是因?yàn)榉礉B透膜的膜孔徑非常小，能夠有效地去除水中的溶解鹽類、膠體、微生物、有機(jī)物等。
優(yōu)選的，所述液動式微界面發(fā)生器通過連通管道連接有氣動式微界面發(fā)生器，所述氣動式微界面發(fā)生器連接有所述進(jìn)氣管道。之所以在液動式微界面發(fā)生器的正下方設(shè)置一個(gè)氣動式微界面發(fā)生器，這是為了保證更多的空氣可以被分散破碎然后與水相物料進(jìn)行反應(yīng)。但并不是微界面發(fā)生器越多越好，當(dāng)微界面發(fā)生器增多會占據(jù)氧化反應(yīng)器內(nèi)部的空間，同時(shí)也會造成氧化反應(yīng)器內(nèi)部壓力過大的問題，因此，氧化反應(yīng)器內(nèi)部的微界面發(fā)生器為兩個(gè)，反應(yīng)效果最好。
本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明所采用的微界面發(fā)生器在本發(fā)明人在先專利中已有體現(xiàn)，如申請?zhí)朇N201610641119.6、CN201610641251.7、CN201710766435.0、CN106187660、CN105903425A、CN109437390A、CN205833127U及CN207581700U的專利。在先專利CN201610641119.6中詳細(xì)介紹了微米氣泡發(fā)生器(即微界面發(fā)生器)的具體產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和工作原理，該申請文件中記載了“微米氣泡發(fā)生器包括本體和二次破碎件、本體內(nèi)具有空腔，本體上設(shè)有與空腔連通的進(jìn)口，空腔的相對的第一端和第二端均敞開，其中空腔的橫截面積從空腔的中部向空腔的第一端和第二端減�。欢纹扑榧O(shè)在空腔的第一端和第二端中的至少一個(gè)處，二次破碎件的一部分設(shè)在空腔內(nèi)，二次破碎件與空腔兩端敞開的通孔之間形成一個(gè)環(huán)形通道。微米氣泡發(fā)生器還包括進(jìn)氣管和進(jìn)液管�！睆脑撋暾埼募泄_的具體結(jié)構(gòu)可以知曉其具體工作原理為：液體通過進(jìn)液管切向進(jìn)入微米氣泡發(fā)生器內(nèi)，超高速旋轉(zhuǎn)并切割氣體，使氣體氣泡破碎成微米級別的微氣泡，從而提高液相與氣相之間的傳質(zhì)面積，而且該專利中的微米氣泡發(fā)生器屬于氣動式微界面發(fā)生器。
另外，在先專利201610641251.7中有記載一次氣泡破碎器具有循環(huán)液進(jìn)口、循環(huán)氣進(jìn)口和氣液混合物出口，二次氣泡破碎器則是將出料口與氣液混合物出口連通，說明氣泡破碎器都是需要?dú)庖夯旌线M(jìn)入，另外從后面的附圖中可知，一次氣泡破碎器主要是利用循環(huán)液作為動力，所以其實(shí)一次氣泡破碎器屬于液動式微界面發(fā)生器，二次氣泡破碎器是將氣液混合物同時(shí)通入到橢圓形的旋轉(zhuǎn)球中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，從而在旋轉(zhuǎn)的過程中實(shí)現(xiàn)氣泡破碎，所以二次氣泡破碎器實(shí)際上是屬于氣液聯(lián)動式微界面發(fā)生器。其實(shí)，無論是液動式微界面發(fā)生器，還是氣液聯(lián)動式微界面發(fā)生器，都屬于微界面發(fā)生器的一種具體形式，然而本發(fā)明所采用的微界面發(fā)生器并不局限于上述幾種形式，在先專利中所記載的氣泡破碎器的具體結(jié)構(gòu)只是本發(fā)明微界面發(fā)生器可采用的其中一種形式而已。
此外，在先專利201710766435.0中記載到“氣泡破碎器的原理就是高速射流以達(dá)到氣體相互碰撞”，并且也闡述了其可以用于微界面強(qiáng)化反應(yīng)器，驗(yàn)證本身氣泡破碎器與微界面發(fā)生器之間的關(guān)聯(lián)性；而且在先專利CN106187660中對于氣泡破碎器的具體結(jié)構(gòu)也有相關(guān)的記載，具體見說明書中第-段，以及附圖部分，其對氣泡破碎器S-2的具體工作原理有詳細(xì)的闡述，氣泡破碎器頂部是液相進(jìn)口，側(cè)面是氣相進(jìn)口，通過從頂部進(jìn)來的液相提供卷吸動力，從而達(dá)到粉碎成超細(xì)氣泡的效果，附圖中也可見氣泡破碎器呈錐形的結(jié)構(gòu)，上部的直徑比下部的直徑要大，也是為了液相能夠更好的提供卷吸動力。
由于在先專利申請的初期，微界面發(fā)生器才剛研發(fā)出來，所以早期命名為微米氣泡發(fā)生器(CN201610641119.6)、氣泡破碎器(201710766435.0)等，隨著不斷技術(shù)改進(jìn)，后期更名為微界面發(fā)生器，現(xiàn)在本發(fā)明中的微界面發(fā)生器相當(dāng)于之前的微米氣泡發(fā)生器、氣泡破碎器等，只是名稱不一樣。
綜上所述，本發(fā)明的微界面發(fā)生器屬于現(xiàn)有技術(shù)，雖然有的微界面發(fā)生器屬于氣動式微界面發(fā)生器類型，有的微界面發(fā)生器屬于液動式微界面發(fā)生器類型，還有的屬于氣液聯(lián)動式微界面發(fā)生器類型，但是類型之間的差別主要是根據(jù)具體工況的不同進(jìn)行選擇，另外關(guān)于微界面發(fā)生器與反應(yīng)器、以及其他設(shè)備的連接，包括連接結(jié)構(gòu)、連接位置，根據(jù)微界面發(fā)生器的結(jié)構(gòu)而定，此不作限定。
優(yōu)選的，所述罐體與所述第一超聲波發(fā)生器之間通過連接桿連接，所述連接桿連接所述罐體的一端設(shè)置有可伸縮裝置用以保證所述第一超聲波發(fā)生器和所述罐體之間穩(wěn)定連接。可伸縮裝置由彈簧及連接件等構(gòu)成，可以保證第一超聲波發(fā)生器在振動時(shí)不會影響罐體，不會使罐體產(chǎn)生形變，影響反應(yīng)的安全性。
優(yōu)選的，所述第一超聲波發(fā)生器設(shè)置在所述罐體的中心位置用以擴(kuò)大工作面積。之所以將第一超聲波發(fā)生器設(shè)置在罐體的中心位置，這樣可以保證第一超聲波發(fā)生器的周圍有足夠空間來保證油相和水相進(jìn)行分離。
優(yōu)選的，所述進(jìn)氣管道上設(shè)置有氣體加壓機(jī)。
優(yōu)選的，所述換熱系統(tǒng)還包括循環(huán)泵，所述換熱系統(tǒng)的出料口設(shè)置在所述氧化反應(yīng)器的底部，所述循環(huán)泵將物料從所述出料口卷吸進(jìn)入所述換熱器，之后經(jīng)過所述加熱器后從所述氧化反應(yīng)器的頂部開設(shè)的回料口返回至所述氧化反應(yīng)器。
優(yōu)選的，所述氧化反應(yīng)器的內(nèi)部設(shè)置有噴射器用以加快液相物料的流速，所述噴射器連接有所述回料口和所述進(jìn)液口。之所以噴射器是因?yàn)橐簞邮轿⒔缑姘l(fā)生器和氣動式微界面發(fā)生器在使用的過程中會發(fā)生堵塞，噴射器通過沖洗管道將液相物料輸送進(jìn)液動式微界面發(fā)生器中進(jìn)行沖洗，液動式微界面發(fā)生器的堵塞部分可以被沖開，液動式微界面發(fā)生器將液相物料通過連通管道輸送進(jìn)氣動式微界面發(fā)生器，沖開氣動式微界面發(fā)生器堵塞的孔。這樣可以保證氧化反應(yīng)器內(nèi)部運(yùn)行的平穩(wěn)，提高效率。
優(yōu)選的，所述噴射器和所述液動式微界面發(fā)生器之間設(shè)置有沖洗管道用以沖洗微界面發(fā)生器。
優(yōu)選的，所述罐體的底部開設(shè)有出液口，所述出液口連接有所述換熱器用以給所述換熱器提供冷卻的溫度。
另外，本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用超聲波廢水處理裝置的方法，包括如下步驟：
廢水經(jīng)過超聲波分離后，含有小分子多糖類的水相向上經(jīng)過膜過濾后進(jìn)行濕式氧化，得到產(chǎn)物。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：
1、本發(fā)明通過將超聲波技術(shù)與濕式氧化技術(shù)結(jié)合，通過超聲波技術(shù)將廢水中的腐殖質(zhì)等大分子多糖類降解為小分子有機(jī)物，提高了處理廢水的效率并且降低了能耗。
2、本發(fā)明通過將在濕式氧化技術(shù)中添加了微界面技術(shù)，增大了氣液兩相的相界傳質(zhì)面積，提高了廢水的處理效率。
（發(fā)明人：張志炳;孫海寧;周政;張鋒;李磊;孟為民;楊高東;楊國強(qiáng);劉甲）
