申请日2016.03.02
公开(公告)日2017.09.12
IPC分类号C02F1/30; C02F1/36; C02F1/72; C02F1/20; C02F9/08
摘要
本发明公开一种激光协同超声处理高盐高有机物废水的装置及方法。该装置主要由激光发生装置、激光面控制器、壳体、折流板、声能装置、水膜区、激光辐射区、进水管、出水管及排气管道组成。该装置中有多个反应单元，每个反应单元是由折流板、声能装置、激光发生装置、激光辐射区和水膜区构成。该方法利用激光破坏废水中有机物结构，并协同超声作用强化有机物的去除效果。本发明提出的激光协同超声处理高盐高有机物废水装置及方法降低了高盐废水处理中有机组分对废水后续除盐工序的干扰，该装置占地面积小，自动化程度高，操作简便，处理速度快，无二次污染。
权利要求书
1.一种激光协同超声处理高盐高有机物废水的装置，其特征在于，包括：
装置由激光发生装置(1)、激光面控制器(2)、壳体(3)、折流板(4)、声能装置(7)、激光辐射区(9)、水膜区(8)、排气管道(6)、进水管(5)和出水管(10)组成;
装置内包括多级反应单元，每个反应单元由折流板(4)、声能装置(7)、激光发生装置(1)、激光面控制器(2)、激光辐射区(9)、水膜区(8)组成;
激光发生装置(1)，设置于壳体(3)外部侧壁;
激光面控制器(2)，设置在激光发射装置(1)前端;
声能装置(7)设置在壳体(3)外壁的一侧，正对着激光发生装置(1)，声能装置(7)内壁面处形成水膜区(8);
排气管道(6)，作为废气排出口，出口接尾气处理装置。
2.根据权利要求1所述的激光协同超声处理高盐高有机物废水的装置，其特征在于，还包括：
所述的激光发生装置(1)具有发射激光的作用，不与废水直接接触，可设置一个或多个激光发生装置(1)来加强激光处理效果，同时激光发生装置(1)的波长可根据对应污水水质进行调整更换。
3.根据权利要求1所述的激光协同超声处理高盐高有机物废水的装置，其特征在于，还包括：
所述的激光面控制器(2)用于对激光束产生扩散作用，形成激光辐射区(9)并保证在水膜区(8)形成激光面，激光面的形状和面积大小可通过激光面控制器(2)调节。
4.根据权利要求1所述的激光协同超声处理高盐高有机物废水的装置，其特征在于，还包括：
所述的声能装置(7)形成的超声场可穿透壳体(3)内侧壁的水膜区(8)，每个反应单元中声能装置(7)和激光发生装置(1)对应设置;
视进出水水质状况而定，可以设置声能装置(7)或不设置声能装置(7)。
5.根据权利要求1所述的激光协同超声处理高盐高有机物废水的装置，其特征在于，还包括：
所述的折流板(4)为矩形板(或圆形板)，每个反应单元设置一块或多块;该折流板(4)均向上倾斜，与箱体呈60°～90°角固定，折流板(4)的进水一侧与箱体无缝接触，出水一侧与箱体保持8mm～12mm的间距，且带有一定折角，与水平面呈15°～30°向下倾斜角，保证水流以较为稳定的流速运行，并在水膜区(8)形成一定水层厚度的水流面，保证激光照射处理。
6.根据权利要求1所述的激光协同超声处理高盐高有机物废水的装置，其特征在于，还包括：
所述的壳体(3)为长方体或圆柱体，上部进水，下部出水。
7.一种实现如权利要求1～6所述的激光协同超声处理高盐高有机物废水的装置，其特征在于，包括：
所述的反应单元的数量可根据废水中有机物含量高低适量增加或减少。
8.根据权利要求7所述的一种激光协同超声处理高盐高有机物废水的方法，其特征在于，还包括：
所述的激光强度可根据废水水质进行调节，激光可破坏废水中有机物分子结构，使其分解为易处理的物质;
声能可产生高级氧化作用和吹脱作用，能使废水升温并吹除废水中的挥发性有机物，两者协同工作可高效处理有机物。
说明书
一种激光协同超声处理高盐高有机物废水的装置及方法
技术领域
本发明属于环保与节能技术领域，特别涉及一种激光协同超声处理高盐高有机物废水的装置及方法。
背景技术
近年来随着水资源的日益紧缺，污水回用工程在我国广泛实施。但当污水中有机物和含盐量较高时，不能满足工业生产、中水回用水质要求，因此如何去除有机物和高盐分在污水回用工作中的重要性愈来愈突出。
面对日益严格的污水排放标准， 高盐有机废水含盐量高的特点为其处理带来了很大的障碍，单一的处理方法在经济和技术上都存在一定的问题。物理化学法中的深度氧化法和膜分离法相对而言占地面积小，处理后基本无二次污染，但高成本和难以工业化制约了它的大规模应用，开发抗污染、长寿命、性能稳定的膜材料和组件是膜分离法能否工业化应用的关键;生物法虽是目前处理高盐有机废水公认的好方法，但其占地面积大，处理效果受气候影响。开发快捷高效的耐盐菌驯化方法和生物反应器，在单一技术研发的基础上，采用多种技术组合的工艺必定是未来处理高盐有机废水的发展方向。因此，业内亟需提供一种能有效处理含高浓度有机物和高盐量废水的方法。
发明内容
本发明所要解决的问题是在现有的处理技术基础上，针对现有技术的不足而提供一种对高浓度有机物、高含盐量废水的处理方法和装置。它提出利用激光技术处理有机物，同时结合超声处理方法，减少后续除盐工艺的干扰因子，其工艺简单，环境污染少。
本发明所采用的技术方案是：
一种激光协同超声处理高盐高有机物废水的装置与方法，具有这样的特征，包括：装置由激光发生装置、激光面控制器、壳体、折流板、声能装置、激光辐射区、水膜区、排气管道、进水管和出水管组成;装置内包括多级反应单元，每个反应单元由折流板、声能装置、激光发生装置、激光面控制器、激光辐射区、水膜区组成;激光发生装置，设置于壳体外部侧壁;激光面控制器，设置在激光发射装置前端;声能装置设置在壳体外壁的一侧，正对着激光发生装置，声能装置内壁面处形成水膜区;排气管道，作为废气排出口，出口接尾气处理装置。
进一步，本发明的激光协同超声处理高盐高有机物废水的装置还可以具备这样的特征：所述的激光发生装置具有发射激光的作用，不与废水直接接触，可设置一个或多个激光发生装置来加强激光处理效果，同时激光发生装置的波长可根据对应污水水质进行调整更换。
进一步，本发明的激光协同超声处理高盐高有机物废水的装置还可以具备这样的特征：所述的激光面控制器用于对激光束产生扩散作用，形成激光辐射区并保证在水膜区形成激光面，激光面的形状和面积大小可通过激光面控制器调节。
进一步，本发明的激光协同超声处理高盐高有机物废水的装置还可以具备这样的特征：所述的声能装置形成的超声场可穿透壳体内侧壁的水膜区，每个反应单元中声能装置和激光发生装置对应设置;视进出水水质状况而定，可以设置声能装置或不设置声能装置。
进一步，本发明的激光协同超声处理高盐高有机物废水的装置还可以具备这样的特征：所述的折流板为矩形板(或圆形板)，每个反应单元设置一块或多块;该折流板均向上倾斜，与箱体呈60°～90°角固定，折流板的进水一侧与箱体无缝接触，出水一侧与箱体保持8mm～12mm的间距，且带有一定折角，与水平面呈15°～30°向下倾斜角，保证水流以较为稳定的流速运行，并在水膜区形成一定水层厚度的水流面，保证激光照射处理。
进一步，本发明的激光协同超声处理高盐高有机物废水的装置还可以具备这样的特征：所述的壳体为长方体或圆柱体，上部进水，下部出水。
进一步，本发明的激光协同超声处理高盐高有机物废水的装置还可以具备这样的特征：所述的反应单元的数量可根据废水中有机物含量高低适量增加或减少。
进一步，本发明的激光协同超声处理高盐高有机物废水的装置还可以具备这样的特征：激光强度可根据废水水质进行调节，激光可破坏废水中有机物分子结构，使其分解为易处理的物质;同时，声能可产生高级氧化作用和吹脱作用，能使废水升温并吹除废水中的挥发性有机物，两者协同工作可高效处理有机物。
本发明的有益效果在于：
本发明提供的激光协同超声处理高盐高有机物废水的装置，激光在装置内部瞬间产生极大的爆炸冲击力和加速度，可以提供克服污水中污染物质与水箱内表面间的粘附力所要的加速度，与污水在较短时间内发生反应，所以激光处理能有效难降解有机污染物质。
激光处理是一种“单式”清洗，即前期不需要加入其他化学试剂。
激光处理是一种新型的非接触式的污水处理方式，不存在紫外灯管壁上容易被附着污染物的问题，同时超声能清洗箱体壁面，缓解箱体结垢的问题。
通过调控激光发生装置的工艺参数，可以调节激光能量的大小，另外由于激光发生装置设置在箱体容器外，可实现自动化操作，参数比较容易控制。
激光处理主要产物是二氧化碳和水，不会造成二次污染，满足环保要求。
激光热影响区小，对未照射到的周边材料不发生热作用，也无热损伤。
将激光和超声处理技术结合，超声吹脱处理薄膜状废水可使废水升温并产生空化泡，对废水有一定搅拌作用，还能同时协同激光处理废水，可加强有机物的去除效果，避开了常规氯离子对有机物降解的干扰。
