公布日：2023.11.03
申請日：2023.09.07
分類號：C02F1/78(2023.01)I;C02F1/36(2023.01)I
摘要
本發(fā)明公開了一種超聲耦合臭氧微納米氣泡的太陽能工業(yè)廢水處理系統(tǒng)，屬于工業(yè)廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，其包括：工業(yè)廢水處理室、臭氧微納米氣泡發(fā)生模塊、超聲波振動發(fā)生模塊以及供能模塊；工業(yè)廢水處理室包括進水口，待處理工業(yè)廢水經(jīng)所述進水口流入工業(yè)廢水處理室；臭氧微納米氣泡發(fā)生模塊設(shè)置在工業(yè)廢水處理室內(nèi)，包括臭氧發(fā)生器以及微納米氣泡發(fā)生裝置，臭氧發(fā)生器連接微納米氣泡發(fā)生裝置；超聲波振動發(fā)生模塊設(shè)置在工業(yè)廢水處理室內(nèi)，用于在工業(yè)廢水處理室內(nèi)產(chǎn)生超聲波振動，通過超聲波與臭氧微納米氣泡的耦合協(xié)同作用提高了工業(yè)廢水難降解污染物的降解速率和效率，具有安全、環(huán)保及高效的特點，有望在大規(guī)模工程中推廣應用。
權(quán)利要求書
1.一種超聲耦合臭氧微納米氣泡的太陽能工業(yè)廢水處理系統(tǒng)，其特征是，包括：工業(yè)廢水處理室（1）、臭氧微納米氣泡發(fā)生模塊、超聲波振動發(fā)生模塊以及供能模塊；所述工業(yè)廢水處理室（1）包括進水口（8），待處理工業(yè)廢水經(jīng)所述進水口（8）流入所述工業(yè)廢水處理室（1）；所述臭氧微納米氣泡發(fā)生模塊設(shè)置在所述工業(yè)廢水處理室（1）內(nèi)，包括臭氧發(fā)生器（2）以及微納米氣泡發(fā)生裝置（3），所述臭氧發(fā)生器（2）連接所述微納米氣泡發(fā)生裝置（3）；所述超聲波振動發(fā)生模塊設(shè)置在所述工業(yè)廢水處理室（1）內(nèi)，用于在所述工業(yè)廢水處理室（1）內(nèi)產(chǎn)生超聲波振動；所述供能模塊用于提供電能給所述工業(yè)廢水處理系統(tǒng)的用電設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲耦合臭氧微納米氣泡的太陽能工業(yè)廢水處理系統(tǒng)，其特征是，所述進水口（8）連接所述臭氧微納米氣泡發(fā)生模塊，所述進水口（8）與所述臭氧微納米氣泡發(fā)生模塊設(shè)置有一個共用出水口，所述共用出水口向所述工業(yè)廢水處理室（1）內(nèi)排放混合有臭氧微納米氣泡的工業(yè)廢水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超聲耦合臭氧微納米氣泡的太陽能工業(yè)廢水處理系統(tǒng)，其特征是，包含至少兩組所述超聲波振動發(fā)生模塊，所述超聲波振動發(fā)生模塊分別設(shè)置在所述工業(yè)廢水處理室（1）兩側(cè)的內(nèi)壁上，以對射方式向所述工業(yè)廢水處理室（1）內(nèi)發(fā)射超聲波振動；所述超聲波振動發(fā)生模塊包括超聲波發(fā)生器（4）以及超聲波換能器（5），所述超聲波換能器（5）接收所述超聲波發(fā)生器（4）發(fā)出的功率信號并將其轉(zhuǎn)換為機械振動。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲耦合臭氧微納米氣泡的太陽能工業(yè)廢水處理系統(tǒng)，其特征是，所述供能模塊包括太陽能板（6）；所述太陽能板（6）覆蓋在所述工業(yè)廢水處理室（1）的外壁上，所述太陽能板（6）用于將太陽能轉(zhuǎn)換為電能并供給所述工業(yè)廢水處理系統(tǒng)的用電設(shè)備。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲耦合臭氧微納米氣泡的太陽能工業(yè)廢水處理系統(tǒng)，其特征是，所述供能模塊還包括直流穩(wěn)壓電源（7），所述直流穩(wěn)壓電源（7）連接所述工業(yè)廢水處理系統(tǒng)的用電設(shè)備，所述直流穩(wěn)壓電源（7）與所述太陽能板（6）交替供能。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲耦合臭氧微納米氣泡的太陽能工業(yè)廢水處理系統(tǒng)，其特征是，還包括在線pH計（10）以及在線流量儀（11）；所述在線pH計（10）以及在線流量儀（11）分別設(shè)置在所述工業(yè)廢水處理室（1）頂端，所述在線pH計（10）用于實時監(jiān)測所述工業(yè)廢水處理室（1）內(nèi)液體的pH值，所述在線流量儀（11）用于實時監(jiān)測所述工業(yè)廢水處理室（1）內(nèi)液體的流量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超聲耦合臭氧微納米氣泡的太陽能工業(yè)廢水處理系統(tǒng)，其特征是，還包括DC/DC穩(wěn)壓器、主控制器和終端；所述DC/DC穩(wěn)壓器連接所述太陽能板（6）與所述工業(yè)廢水處理系統(tǒng)的用電設(shè)備，用于將所述太陽能板（6）輸出的直流電轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定且電壓不同的直流電提供給所述工業(yè)廢水處理系統(tǒng)的用電設(shè)備；所述主控制器連接所述終端、直流穩(wěn)壓電源（7）、DC/DC穩(wěn)壓器以及在線pH計（10）和在線流量儀（11），所述主控制器被配置用于：當太陽能板（6）供電時，檢測所述DC/DC穩(wěn)壓器的輸出電壓或電流并對比預計的閾值電壓或電流，若檢測值小于預計值則斷開太陽能供電電路并接通直流穩(wěn)壓電源（7）供電電路；當直流穩(wěn)壓電源（7）供電時，檢測所述DC/DC穩(wěn)壓器的輸出電壓或電流并對比預計的閾值電壓或電流，若檢測值大于預計值則斷開直流穩(wěn)壓電源（7）供電電路并接通太陽能供電電路；采集所述在線pH計（10）以及在線流量儀（11）的檢測數(shù)據(jù)并對比預設(shè)的數(shù)值，若pH檢測值在預設(shè)數(shù)值范圍內(nèi)且流量檢測數(shù)據(jù)小于預設(shè)數(shù)值則將檢測數(shù)據(jù)發(fā)送給所述終端并暫停所述超聲波振動發(fā)生模塊工作。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲耦合臭氧微納米氣泡的太陽能工業(yè)廢水處理系統(tǒng)，其特征是，所述工業(yè)廢水處理室（1）還包括排水口（9）、進氣口（12）、排氣口（13）以及廢氣處理裝置（16）；所述進水口（8）與排水口（9）分別設(shè)置在所述工業(yè)廢水處理室（1）的底部，工業(yè)廢水處理后經(jīng)所述排水口（9）流出所述工業(yè)廢水處理室（1）；所述進氣口（12）和排氣口（13）分別設(shè)置在所述工業(yè)廢水處理室（1）的頂部，工業(yè)廢氣經(jīng)所述進氣口（12）進入所述工業(yè)廢水處理室（1），不溶于水的工業(yè)廢氣經(jīng)所述排氣口（13）排進所述廢氣處理裝置（16）。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種超聲耦合臭氧微納米氣泡的太陽能工業(yè)廢水處理系統(tǒng)，通過超聲波的空化作用將工業(yè)廢水中的難降解污染物分散，結(jié)合臭氧微納米氣泡的曝氣形式，提高了臭氧在水中的溶解度以及臭氧的氧化效果，促進了羥基自由基的產(chǎn)率，增強了對難降解污染物的去除作用。
為達到上述目的，本發(fā)明是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的。
一種超聲耦合臭氧微納米氣泡的太陽能工業(yè)廢水處理系統(tǒng)，包括：工業(yè)廢水處理室、臭氧微納米氣泡發(fā)生模塊、超聲波振動發(fā)生模塊以及供能模塊；所述工業(yè)廢水處理室包括進水口，待處理工業(yè)廢水經(jīng)所述進水口流入所述工業(yè)廢水處理室；所述臭氧微納米氣泡發(fā)生模塊設(shè)置在所述工業(yè)廢水處理室內(nèi)，包括臭氧發(fā)生器以及微納米氣泡發(fā)生裝置，所述臭氧發(fā)生器連接所述微納米氣泡發(fā)生裝置；所述超聲波振動發(fā)生模塊設(shè)置在所述工業(yè)廢水處理室內(nèi)，用于在所述工業(yè)廢水處理室內(nèi)產(chǎn)生超聲波振動；所述供能模塊用于提供電能給所述工業(yè)廢水處理系統(tǒng)的用電設(shè)備。
以上技術(shù)方案中，所述超聲波振動發(fā)生模塊對所述工業(yè)廢水處理室中的工業(yè)廢水產(chǎn)生超聲波振動，通過超聲波的空化作用將工業(yè)廢水中的難降解污染物分散，所述臭氧微納米氣泡發(fā)生模塊將臭氧與微納米氣泡結(jié)合，超聲波振動結(jié)合臭氧微納米氣泡對工業(yè)廢水的曝氣形式，提高了臭氧在水中的溶解度以及臭氧的氧化效果，促進了羥基自由基的產(chǎn)率，增強了對難降解污染物的去除作用。
可選地，所述進水口連接所述臭氧微納米氣泡發(fā)生模塊，所述進水口與所述臭氧微納米氣泡發(fā)生模塊設(shè)置有一個共用出水口，所述共用出水口向所述工業(yè)廢水處理室內(nèi)排放混合有臭氧微納米氣泡的工業(yè)廢水。
以上技術(shù)方案中，將工業(yè)廢水進水口與所述臭氧微納米氣泡發(fā)生模塊連接，使得流入所述工業(yè)廢水處理室內(nèi)的工業(yè)廢水全都經(jīng)過了臭氧微納米氣泡的曝氣處理，所述臭氧微納米氣泡在工業(yè)廢水中能夠分布的更加均勻，便于對工業(yè)廢水中污染物進行全面清理。
可選地，所述工業(yè)廢水處理系統(tǒng)包含至少兩組所述超聲波振動發(fā)生模塊，所述超聲波振動發(fā)生模塊分別設(shè)置在所述工業(yè)廢水處理室兩側(cè)的內(nèi)壁上，以對射方式向所述工業(yè)廢水處理室內(nèi)發(fā)射超聲波振動；所述超聲波振動發(fā)生模塊包括超聲波發(fā)生器以及超聲波換能器，所述超聲波換能器接收所述超聲波發(fā)生器發(fā)出的功率信號并將其轉(zhuǎn)換為機械振動。
通過在所述工業(yè)廢水處理室兩側(cè)設(shè)置所述超聲波發(fā)生器以及超聲波換能器，以對射的方式使得處理室中的超聲波振動疊加，能夠提高超聲波的空化作用。
可選地，所述供能模塊包括太陽能板；所述太陽能板覆蓋在所述工業(yè)廢水處理室的外壁上，所述太陽能板用于將太陽能轉(zhuǎn)換為電能并供給所述工業(yè)廢水處理系統(tǒng)的用電設(shè)備。
可選地，所述供能模塊還包括直流穩(wěn)壓電源，所述直流穩(wěn)壓電源連接所述工業(yè)廢水處理系統(tǒng)的用電設(shè)備，所述直流穩(wěn)壓電源與所述太陽能板交替供能。
以上技術(shù)方案中，將太陽能作為主要能源使用，再通過設(shè)置所述直流穩(wěn)壓電源與所述太陽能板交替使用，當太陽能不足以驅(qū)動所述太陽能板時，所述穩(wěn)壓直流電源給所述工業(yè)廢水處理系統(tǒng)的用電設(shè)備供電，在實現(xiàn)環(huán)保目的的同時保證了所述工業(yè)廢水處理系統(tǒng)的正常運行。
可選地，所述工業(yè)廢水處理系統(tǒng)還包括在線pH計以及在線流量儀；所述在線pH計以及在線流量儀分別設(shè)置在所述工業(yè)廢水處理室頂端，所述在線PH計用于實時監(jiān)測所述工業(yè)廢水處理室內(nèi)液體的pH值，所述在線流量儀用于實時監(jiān)測所述工業(yè)廢水處理室內(nèi)液體的流量。
可選地，所述工業(yè)廢水處理系統(tǒng)還包括DC/DC穩(wěn)壓器、主控制器和終端；所述DC/DC穩(wěn)壓器連接所述太陽能板與所述工業(yè)廢水處理系統(tǒng)的用電設(shè)備，用于將所述太陽能板輸出的直流電轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定且電壓不同的直流電提供給所述工業(yè)廢水處理系統(tǒng)的用電設(shè)備；所述主控制器連接所述終端、直流穩(wěn)壓電源、DC/DC穩(wěn)壓器以及在線pH計和在線流量儀，所述主控制器被配置用于：當太陽能板供電時，檢測所述DC/DC穩(wěn)壓器的輸出電壓或電流并對比預計的閾值電壓或電流，若檢測值小于預計值則斷開太陽能供電電路并接通直流穩(wěn)壓電源供電電路；當直流穩(wěn)壓電源供電時，檢測所述DC/DC穩(wěn)壓器的輸出電壓或電流并對比預計的閾值電壓或電流，若檢測值大于預計值則斷開直流穩(wěn)壓電源供電電路并接通太陽能供電電路；采集所述在線pH計以及在線流量儀的檢測數(shù)據(jù)并對比預設(shè)的數(shù)值，若pH檢測值在預設(shè)數(shù)值范圍內(nèi)且流量檢測數(shù)據(jù)小于預設(shè)數(shù)值則將檢測數(shù)據(jù)發(fā)送給所述終端并暫停所述超聲波振動發(fā)生模塊工作。
通過所述主控制器的設(shè)置實現(xiàn)了太陽能板供電模式與直流穩(wěn)壓電源供電模式的自動切換，并且當所述工業(yè)廢水處理室內(nèi)液體的流量小于預先設(shè)定的閾值且和pH值達到可排放標準時暫停所述超聲波振動發(fā)生模塊的工作，實現(xiàn)了節(jié)能且高效的技術(shù)效果。
可選地，所述工業(yè)廢水處理室還包括排水口、進氣口、排氣口以及廢氣處理裝置；所述進水口與排水口分別設(shè)置在所述工業(yè)廢水處理室的底部，工業(yè)廢水處理后經(jīng)所述排水口流出所述工業(yè)廢水處理室；所述進氣口和排氣口分別設(shè)置在所述工業(yè)廢水處理室的頂部，工業(yè)廢氣經(jīng)所述進氣口進入所述工業(yè)廢水處理室，不溶于水的工業(yè)廢氣經(jīng)所述排氣口排進所述廢氣處理裝置。
通過在所述工業(yè)廢水處理室設(shè)置所述進氣口，能夠?qū)⒖扇苡谒墓I(yè)廢氣一并處理，增加了所述工業(yè)廢水處理室的用處，進一步提高了所述工業(yè)廢氣處理系統(tǒng)的可用性。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達到的有益效果：
1.通過超聲波的空化作用，將工業(yè)廢水中的難降解污染物分散，再通過超聲波與臭氧微納米氣泡的耦合，提高了臭氧在水中的溶解度以及臭氧的氧化效果，促進了羥基自由基的產(chǎn)率，增強了對難降解污染物的去除作用；
2.利用太陽能作為主要能源，并配有備用電源可在太陽能不足時持續(xù)運行，在實現(xiàn)環(huán)保目的的同時保證了所述工業(yè)廢水處理系統(tǒng)的正常運行；
3.利用主控制器實現(xiàn)太陽能供電模式與直流穩(wěn)壓電源供電模式的自動切換，應用靈活、操作簡單并處理效率高；
4.通過進氣口的設(shè)置，可將所述將可溶于水的工業(yè)廢氣一并處理，增加了所述工業(yè)廢水處理室的用處，進一步提高了所述工業(yè)廢氣處理系統(tǒng)的可用性。
（發(fā)明人：李建林;易耀平;余文杰;王大偉;張弛;周心怡）
