申请日2013.03.23
公开(公告)日2013.07.17
IPC分类号C02F1/30; C02F1/78; C02F1/32
摘要
本发明涉及一种杜绝富余臭氧逸出的微波光催化废水降解反应器扩容方法，属于废水处理技术领域。现有的相关技术中，存在催化剂截留环节偏弱、反应器单罐处理量偏小、重复操作频度高、内部液体循环强度不足、臭氧利用不完全、降解反应终点时刻难辨明、催化剂团聚物无法原位强力消散等等问题，本案针对上述系列问题。其主要步骤包括限定微波辐照区域;聚束升腾的气泡流并将其导向重点降解反应区域;用外置的级联的三级反冲洗式过滤器针对催化剂微粒的进行逐级拦截;用发自反应器底部的超声波原位强力消散催化剂团聚物，同时捎带清洁石英管;用臭氧传感器监察反应进程，并用传感电讯号驱动电源控制机构，在抵达降解终点之时即刻关闭相关电源。
权利要求书
1.杜绝富余臭氧逸出的微波光催化废水降解反应器扩容方法，该方法的主要步骤如下：a， 将一个金属材质的喇叭筒状构件大头朝下竖直地悬空架设在反应器内腔之中;b，将内部架 设有无极紫外灯的石英管竖直地悬空架设于该喇叭筒状构件其腔管之内的上部空域;c，在 该喇叭筒状构件其腔管之内石英管之上的结构位置以及石英管之下的结构位置分别用金属 网进行隔断，一上一下共涉及两片金属网，分别是上片金属网以及下片金属网，其中的上片 金属网邻近该喇叭筒状构件的上部端口或与该上部端口持平，该一上一下两片金属网在该喇 叭筒状构件其腔管之内切割、勾勒出一段内含悬空架设的所述石英管的柱形空域，该段柱形 空域的周围边界其与反应器内腔腔壁之间的空域构成了容量扩展空域，该容量扩展空域包裹 着该段柱形空域;d，将源自磁控管的波导管探入反应器内腔，并将该波导管的探入反应器 内腔的那一端透过上片金属网与该段柱形空域进行联通，所述联通指的是微波通道意义上的 连接与贯通，该段柱形空域的构建目的是将微波辐照限制在该段柱形空域边界之内;e，将 位于反应器内腔下部区域的用于释放含臭氧空气的微孔曝气头移入该喇叭筒状构件其大头 端边沿在反应器内腔底面铅垂投影所圈定的范围之内;f，在反应器的外部架设增压泵，该增 压泵用于增压泵送混有催化剂悬浮粒的降解反应之后的水，并将该增压泵的进水端与反应器 的内腔进行联接;g，将所述增压泵的出水端与反冲洗式前置预过滤器的进水口进行联接， 该反冲洗式前置预过滤器的滤孔孔径介于5微米与300微米之间;h，将所述反冲洗式前置 预过滤器的净水出口经由第一个净水阀与反冲洗式中空纤维膜微滤过滤器的进水口进行联 接，该反冲洗式中空纤维膜微滤过滤器的滤孔孔径介于25纳米与1000纳米之间;i，将所述 反冲洗式中空纤维膜微滤过滤器的净水出口经由第二个净水阀与反冲洗式中空纤维膜超滤 过滤器的进水口进行联接，该反冲洗式中空纤维膜超滤过滤器的滤孔孔径介于15纳米与2 纳米之间;j，将所述反冲洗式前置预过滤器的污水出口经由第一个污水阀与反应器的内腔进 行联接;k，将所述反冲洗式中空纤维膜微滤过滤器的污水出口经由第二个污水阀与反应器 的内腔进行联接;l，将反冲洗式中空纤维膜超滤过滤器的污水出口经由第三个污水阀与反应 器的内腔进行联接;m，在三维方向上延展、扩大所述容量扩展空域的尺寸，该容量扩展空 域是微波零辐照空域或微波弱辐照空域;n，在反应器尾气排放口位置架设臭氧传感器;o， 将该臭氧传感器的取样管移近反应器尾气排放口或伸入反应器尾气排放口的内部;p，将该 臭氧传感器其臭氧感应电讯号输出电路与臭氧含量显示器、臭氧警示器或臭氧含量显示器与 臭氧警示器的复合机构进行联接;q，将该臭氧传感器其臭氧感应电讯号输出电路与电源控 制器进行联接，该电源控制器是能够根据其所接收的所述电讯号进行电源开关动作的电源控 制器;r，将该电源控制器通过电缆与磁控管进行联接;s，将该电源控制器通过另一条电缆 与空气泵进行联接;t，在反应器底部外侧位置或内侧位置安装超声波换能器;u，将该超声 波换能器通过高频振荡电讯号传输电缆与高频振荡电讯号发生器进行联接。
2.根据权利要求1所述的杜绝富余臭氧逸出的微波光催化废水降解反应器扩容方法，其特 征在于，该喇叭筒状构件其选定材质是不锈钢。
3.根据权利要求1所述的杜绝富余臭氧逸出的微波光催化废水降解反应器扩容方法，其特 征在于，该金属网是不锈钢材质的金属网，该金属网自身结构中遍布的孔洞或网眼其口径是 介于0.5厘米与3.0厘米之间。
4.根据权利要求1所述的杜绝富余臭氧逸出的微波光催化废水降解反应器扩容方法，其特 征在于，在步骤b中，控制该石英管的外壁与该段柱形空域周围边界之间的距离，使得该距 离介于3.0厘米与30.0厘米之间。
5.根据权利要求4所述的杜绝富余臭氧逸出的微波光催化废水降解反应器扩容方法，其特 征在于，在步骤b中，控制该石英管的外壁与该段柱形空域周围边界之间的距离，使得该距 离介于10.0厘米与20.0厘米之间。
6.根据权利要求1所述的杜绝富余臭氧逸出的微波光催化废水降解反应器扩容方法，其特 征在于，该波导管其选定材质是不锈钢。
7.根据权利要求1所述的杜绝富余臭氧逸出的微波光催化废水降解反应器扩容方法，其特 征在于，该喇叭筒状构件的上部端口与该反应器内腔腔顶的距离控制在10厘米与100厘米 之间;该喇叭筒状构件的朝下的大头端其端口边沿与该反应器内腔侧壁之间的横向距离控制 在5厘米与300厘米之间;该喇叭筒状构件的朝下的大头端其端口边沿与该反应器内腔底面 之间的纵向距离控制在5厘米与100厘米之间。
8.根据权利要求1所述的杜绝富余臭氧逸出的微波光催化废水降解反应器扩容方法，其特 征在于，该反冲洗式中空纤维膜超滤过滤器是由数量在一个以上的反冲洗式中空纤维膜超滤 过滤器单体相互并联联接组成。
9.根据权利要求1所述的杜绝富余臭氧逸出的微波光催化废水降解反应器扩容方法，其特 征在于，该反冲洗式中空纤维膜微滤过滤器是由数量在一个以上的反冲洗式中空纤维膜微滤 过滤器单体相互并联联接组成。
10.根据权利要求1所述的杜绝富余臭氧逸出的微波光催化废水降解反应器扩容方法，其 特征在于，该方法还包括以下步骤：在所述反冲洗式中空纤维膜微滤过滤器其净水出口与所 述反冲洗式中空纤维膜超滤过滤器的进水口的联接管路上，串接入第二个增压泵，该第二个 增压泵用于增补水压以满足所述反冲洗式中空纤维膜超滤过滤器的进水压力需求。
说明书
杜绝富余臭氧逸出的微波光催化废水降解反应器扩容方法
技术领域
本发明涉及一种杜绝富余臭氧逸出的微波光催化废水降解反应器扩容方法，属于CO2F 废水处理技术领域。
背景技术
微波光催化降解处理技术，作为一种有效的针对含有机污染物工业废水的无害化处理技 术，近年来颇受关注。
关于微波光催化降解技术，作为一例，可以参见公开号为CN102260003A的中国专利申 请案。
该公开号为CN102260003A的中国专利申请案，是以微波作为激发源，激发无极紫外灯 发射紫外线，于液体内部照射掺有光催化剂二氧化钛的悬浊液，该无极紫外灯被石英管所笼 罩保护着，有空气泵向该石英管内腔持续注入空气，由石英腔溢出的空气经由管道与位于反 应器底部的微孔曝气头联通，该反应器内部的下方区域为曝气区，该反应器内部的上方区域 是微波光催化反应区，该方案还以反应器内置的膜分离组件，来提析净化后的水，并以该膜 分离组件实现光催化剂二氧化钛微粒的截留再用;该方案还在无极紫外光源与膜分离组件之 间架设隔板，用于防止紫外线对有机质的膜分离组件的辐射损伤;通入反应器内部的空气， 部分直接参与依托光催化剂二氧化钛的光催化降解反应，还有一部分空气，在紫外光的直接 照射下，生成一定量的臭氧，该生成的臭氧当然也发挥着针对有机污染物的直接的氧化降解 作用。
该公开号为CN102260003A的中国专利申请案毫无疑问为微波光催化废水降解技术的 进步起到了不可忽视的推动作用，其研发人员在该领域所展开的工作令人敬佩。
基于由衷的敬佩之意，以及，共同的努力方向，我们下面要谈的是问题。
以下将要谈到的问题，共有十个;该十个问题是并列的十个问题;其排序的先后仅仅是 出于论述便捷的考虑。
问题之一：
该公开号为CN102260003A的中国专利申请案，其用于拦截催化剂二氧化钛微粒的膜分 离组件是安置于反应器内腔，浸没在处理对象液体之中，并且依靠升腾的含臭氧气泡来冲刷 膜分离组件，藉此除去其表面所吸附、滞留的催化剂微粒，达成催化剂微粒的回收、再利用 目的，同时，膜分离组件也是依靠这个方式自洁并保持其分离能力，那么，基于该结构，只 能选用商业用帘式中空纤维膜组件或平板膜组件，并且，该膜分离组件是需要浸泡在有臭氧 气泡升腾的强氧化性的周遭环境中，因此，对膜分离组件的氧化耐受力必然有要求，普通材 质的有机膜分离组件不能耐受这样的使用环境，故只能选用PVDF材质的膜分离组件，这一 点已在该案公开文本第0009段文字以及权项3中清楚地表明;该种需要特殊的氧化耐受力的 滤膜其材质成本较高，其市售价格当然也高于无氧化耐受力要求的普通有机微滤膜组件;换 句话说，该案的结构方式，导致膜分离组件的材质被局限于较昂贵的PVDF材质。再有，装 置内可能的紫外光泄露，可能触及有机膜组件，这也要求装置内的有机膜组件材质能够抵抗 紫外光辐照，从这一点看，基于该装置的结构方案，有机膜分离组件的材质也只能被局限在 较昂贵的PVDF材质。
有机膜组件相较于陶制过滤组件，有其显而易见的优势;关于这一点，对于过滤技术专 业的人士来说，是公知的，在这里不展开赘述。
那么，在使用有机材质膜组件的前提之下，能否撇开这种PVDF滤膜材质局限呢?这是 一个需要解决的问题，此为问题之一。
问题之二：
鉴于所述升腾气泡的冲刷力、清洁能力比较弱，因此，与该清洁方式配合使用的膜分离 组件其孔径只能选用比较大的微滤级别的滤孔孔径，该微滤级别的滤孔孔径为0.1-0.2微米， 关于这一点，同样在该案公开文本第0009段文字以及权项3中有清楚的限定，该种滤孔孔径 限定，从该案这样的膜分离组件的选型、内置且浸泡使用方式、升腾气泡自洁方法来看，是 必然的，只能限定其滤孔孔径在微滤级别。换句话说，这种以升腾气泡冲刷的方式其冲刷力、 清洁力太弱，以至于根本无法应对更小孔径的滤膜，所以说，在该案装置中，滤膜孔径限定 在0.1微米-0.2微米之间，是没有商量余地的必然选择。
所谓0.1-0.2微米的滤孔孔径，如果换一个计量单位，对应的就是100-200纳米的滤孔孔 径;那是什么概念呢?以其下限的100纳米滤孔孔径来说，它所能拦截的催化剂微粒其尺寸 必须是在100纳米以上，而小于100纳米的催化剂微粒是无法被拦截的;换句话说，小于100 纳米的催化剂微粒将直接穿透、通过膜组件的滤孔，混入降解反应器所输出的所谓的净水之 中。
现在需要来谈谈紫外光催化降解反应所涉光催化剂的粒径以及光催化剂剂型选择。
从事光催化降解研究的专业人士都知道，以紫外光激励的光化学降解反应，其催化剂多 选用二氧化钛微粒催化剂;目前，在实验室水平上已经研发出品种繁多的基于二氧化钛光催 化特性的光降解用微粒催化剂，当然，这些不同制备方式形成的光降解用催化剂，其粒径也 是多样的;不同制备方法制成的光催化剂其粒径小至20纳米，大至100000纳米也即100微米， 都有，其中不乏性能优异的光催化剂品种;但是，由于性能长期稳定性评价、制备成本以及 市场拓展等等方面因素的制约，绝大多数的所述光催化剂其供应能力仅局限于实验室水平， 而没有能够形成大规模市售的生产水平;目前周知的能够大量购买到的市售的能够实际大量 使用的用于紫外光波段的光催化剂是著名的气相二氧化钛P25;气相二氧化钛P25其具体技 术含义，业内人士都知道，在这里不展开赘述;气相二氧化钛P25的平均粒径是21纳米;气 相二氧化钛P25性能不算最优，但是，其性能稳定，关键是可以在市场上大量购买得到，并 可以在工业规模上大量使用，因此，光催化专业实验室里也常常用P25催化剂来作为衡量各 种自制光催化剂催化性能的参照指针或对比指针，事实上，鉴于紫外光催化降解反应的特点， 分散度越高的光催化剂，越是适合该型反应的需要，也就是说，平均粒径在21纳米左右的光 催化剂其所能够提供的触媒界面面积、抗沉降能力、催化性能长期稳定性等等方面，综合而 言，是最理想的。简单地讲，目前，价廉物美，能够实际大量购买、使用的现成的市售的商 品级的紫外光波段的光催化剂，就是平均粒径为21纳米的气相二氧化钛P25催化剂;在工业 规模的应用层面，这种平均粒径为21纳米的光催化剂是事实上的首选。
上文已述及，该公开号为CN102260003A的中国专利申请案，其用于拦截光催化剂的膜 组件，是以升腾气泡的冲刷来剥离膜组件表面所吸附、沉积的催化剂微粒，然而，该种以升 腾气泡冲刷的方式其冲刷力、清洁力太弱，以至于根本无法应对更小孔径的滤膜，因此，在 该案装置中，滤膜孔径被限定在0.1微米-0.2微米之间微滤滤孔级别，换个计量单位来说，在 该案装置中，滤膜孔径被限定在100纳米-200纳米之间的微滤滤孔级别，这是没有商量余地 的必然选择;该案无可选择的100纳米-200纳米之间的微滤滤孔当然无法拦截如上所述的平 均粒径为21纳米的气相二氧化钛P25颗粒;那么，如果使用P25光催化剂，该催化剂将完全 无法拦截，并流入所谓的净水中，形成二次污染，当然也造成催化剂的严重损失和无法再用; 即便是使用其它品种的为此而特制的大粒径的二氧化钛光催化剂，其使用过程中因相互碰撞 或与器壁碰撞，必然也会产生大量小粒径碎片，其中粒径小于100纳米的碎片，同样不能被 100纳米-200纳米之间的微滤滤孔所拦截，这些小碎片也会透过其膜组件进入所谓的净水之 中，形成二次污染。
可见，该公开号为CN102260003A的中国专利申请案，其针对光催化剂微粒的拦截结构 方案以及相关膜组件的清洁方案都不理想。
因此，如何在兼收并蓄该案优点的前提之下，达成针对光催化剂微粒的精细的拦截和回 收再用，是一个很值得深思的重要课题，此为问题之二。
问题之三：
我们知道，液态水体其本身也能够吸收微波的能量，并导致被处理的液态水体其本身的 温升效应，而这种伴随废水处理过程而出现的温升效应，却不是我们所期待的情形，换句话 说，来自磁控管的微波能量没有完全被用于激发无极紫外灯，而有相当一部分本应只用于激 发无极紫外灯的微波能量被耗散于所述的温升效应，该种不受待见的温升效应造成了不必要 的微波能量浪费，鉴于上述公开号为CN102260003A的中国专利申请案所展示的装置结构方 案，其合理的途径，只能是通过减少微波光催化反应器的体积或者说减少单罐处理容量来来 达成弱化微波多余耗散的目的，关于这一点，在该CN102260003A申请案其具体实施方式中 清晰表达了关于该装置结构整体的适宜尺寸，其所表达的优选尺寸对应的就是一个外形很小 的装置，那么，如此一来，反应器内壁与微波辐射源的距离小了，与微波接触的废水量小了， 废水所吸收的微波能量相对也小了，与之相对应地，单罐的废水处理量因此也小了，更具体 地说，其实施例中所表达的装置适宜尺寸所对应的内部容积是40升，也即单罐废水处理量是 40升，即0.04立方，换句话说，其一次全套、全程操作只解决了0.04立方的工业废水，那么， 就需要进行很多次的由首至尾的全套操作的重复，其处理量的累加才具有工业规模的意义， 打个比方说，只是个大致的比方，该案其优选结构尺寸大致对应的单罐0.04立方这样的废水 处理量，需要重复1000次的由首至尾的全套、全程操作，其累加量，才能达到40立方这样一 个具有工业水平的的废水处理量，如此过度繁琐的重复操作将导致人力、物力的严重浪费， 可见，该种由CN102260003A所展示的方案其实际的废水降解处理效率可能不能尽如人意。 因此，如何在不造成更多微波能量浪费或减少微波能量浪费的前提下，增加单罐废水处理量， 减少该间歇式废水处理装置的不必要的太多的由首至尾的重复操作次数，提高其废水处理效 率，是一个有意义的值得关注的技术问题。
另一方面，据文献报道，某些体系，在微波直接辐照废水液体的情况下，光化学催化降 解效率确有提高，也就是说，在某些体系中，微波直接辐照废水液体与光化学催化降解之间， 存在一定的耦合作用。
因此，如何在兼顾所述耦合作用的前提下，提高废水降解装置的处理效率，值得探讨， 此为问题之三。
问题之四：
该种由CN102260003A所展示的方案，其反应罐内部漫布升腾的气泡，对于推动反应罐 内部液体的相对大尺度的循环运动，贡献稍显不足;当然，该不足之处，对于CN102260003A 方案如其具体实施方式中清晰表达的事实上对应的小尺寸、小容量装置来说，几乎没有什么 可观测的影响。从工业规模的应用需求来看，小尺寸的不能扩张处理量的装置当然没有多大 的吸引力;那么，作为一种可能性，倘若有某种方式能够实现处理量的大幅扩张，此情形下， 反应罐内部液体的相对大尺度的循环运动其重要性就会自然地凸显出来;设想一下这种处理 量大幅扩张的可能性，那么，如何强化反应罐内部液体的相对大尺度的循环运动，当然就是 个问题，此为问题之四。
问题之五：
对于紫外光波段的光化学催化氧化反应来说，有以下这么几个要素会影响到该种氧化反 应的效率，其一是紫外光波长、强度，其二是光催化剂的粒径、单位体积反应液中光催化剂 的使用量、光催化剂其自身的催化性能等等，其三是被氧化对象即水体中有机物的浓度、有 机物分子结构其自身所决定的氧化难易程度等等，其四是氧气气氛的充足程度，在其它条件 相同的情况下，氧气气氛的充足程度，就会成为影响光化学催化氧化降解能力的一个举足轻 重的要素。
如CN102260003A所展示的方案，其安置于反应器内腔下部的众多微孔曝气头漫布在底 部，并借由其所称的布水板，使得这种微孔曝气头漫布安排的效果变得更甚，当然，这对于 使用相对容易沉降的大颗粒的微米级的光催化剂的情形而言，的确存在其有利的一面，但是， 从另一面来看，这种微孔曝气头漫布安排的方式，氧气气氛的供给过于分散，而实际上最需 要强化供氧的区域的是光化学催化氧化的最有效区域，由于短波紫外线在液态水体中的有效 穿透深度只有20厘米左右，因此，最需要强化供氧以促进光化学催化氧化进程的有效区域实 际上就是在石英管周边约20厘米距离之内的区域，换句话说，石英管周边约20厘米距离之内 的区域是真正需要强化氧气气氛供给保障的区域，这个区域氧气气氛供给越强，氧化反应也 就进行得越快;尤其特别地，以微波激励方式来产生无极紫外发射，其特点就是可以做到大 功率、高强度，这是无极紫外灯这种灯型的强项，然而，正因为其紫外辐射的高功率、高强 度，就更需要以强大的氧气气氛供给能力进行匹配，否则的话，那个强大的紫外辐射能力就 真的是大部分被浪费了。上文已经述及，如CN102260003A所展示的方案，诸多因素限制了 它的反应器尺寸，限制了它的实际处理容量，就如其具体实施例中清楚地表明的那样，那只 能是一个单罐单次处理量只有40升左右的小反应器，在这样的小反应器、小内腔的情况下， 因为尺寸本身就很小，那么，它在光化学催化氧化有效区域供氧集中度方面的欠缺，就不会 那么明显，甚至可以忽略不计，更甚至完全可以看做是一个根本不存在的问题，面对那样的 小尺寸的小反应器，关于供氧集中度方面的欠缺问题，根本就不可能浮上脑际;但是，设想 一下，倘若能够克服所述诸多限制因素，倘若能够有办法实际构建一个大型、大处理量的反 应器，那么上述石英管周边20厘米距离之内有效区域供氧强化问题就会凸现出来，尤其对于 使用无极紫外灯作为紫外辐射源的情况，上述石英管周边20厘米距离之内有效区域供氧强化 问题更加不容藐视，因此，如何在可能的大型无极紫外光催化氧化降解反应器的构建之中， 增强所述有效区域的供氧集中度、提高废水降解设备的效能，就是个需要盯住的问题，此为 问题之五。
问题之六：
该CN102260003A方案将空气泵入内含无极紫外灯的石英管之内，达成无极紫外灯的通 风降温、冷却的目的，而那些流动经过石英管的空气，因受紫外线的照射，有一部分空气会 转变为臭氧，因此，从石英管中流出的空气当然就是含有一些臭氧的空气，该方案将该 含臭氧空气传输到位于反应器下方微孔曝气头，并从微孔曝气头释出，在这些含臭氧气泡自 下而上的升腾过程中，其中所含的臭氧会与路程之中遇到的有机分子遭遇并发生氧化还原反 应，这一氧化还原反应当然会消耗一部分臭氧，这是没有疑问的，但是，上文已经述及，如 CN102260003A所展示的方案，必然存在的无法忽视的诸多的因素限制了它的反应器尺寸， 限制了它的实际处理容量，就如其具体实施例中清楚地表明的那样，那只能是一个单罐单次 处理量只有40升左右的小反应器，在这样的小反应器、小内腔的情况下，因为总体尺寸本身 就很小，那么，其反应器内腔的纵向尺寸或者满打满算地视作盛液深度也只能是一个很小的 尺寸，这个尺寸如其具体实施方式之中所清楚地表明的，只有大约40厘米，满打满算盛液深 度也就只有40厘米，实际上盛液深度当然要小于这个数，就以40厘米的盛液深度来分析，那 么，这个40厘米的盛液深度是个什么概念呢?那就是说，含臭氧空气升腾通过废水的路径只 有短短的40厘米，这个路径太短了，含臭氧空气气泡飞快地穿越仅仅只有40厘米深的水体， 与水体接触时间太短了，气泡中所含的臭氧，只能有很小的一部分被用于氧化降解有机物， 而大部分的臭氧实际上只是简单地路过液体，从液面上逸出并经尾气排放口排空，简单地说， 这些臭氧的氧化作用潜力大部分被浪费了，并且，逸出的、被浪费的臭氧实际上会造成不必 要的空气污染;本案主要发明人曾以普通家用臭氧机经由微孔曝气头向一米深的储水池中打 入含臭氧空气，在水深深度达一米的情况下，仍然能够在水面附近明显嗅到臭氧的气味，可 见，那种40厘米深的盛液深度，显然是不足以完全利用臭氧;可见，对于无极紫外光化学催 化废水降解反应器这种类型的设备来说，臭氧利用不完全的问题也需要关注，显然，人们更 期待的是臭氧利用更完全、污染性尾气排放更少的无极紫外废水降解反应器，此为问题之六。
问题之七：
废水催化降解反应器其运作，需要消耗能量，因此，操作人员一定会希望，当废水降解 反应进行到终点时，能够不偏不倚地、不过早也不过晚地即时地停止向反应器内部继续注入 能量;停止注入能量的时刻倘若过早，则废水降解不完全;而如果早已达到反应终点，却仍 然继续地向反应器内部注入能量，那毫无疑问是在浪费宝贵的能源。作为本案技术背景的 CN102260003A方案其结构不能对废水降解反应终点时刻给出任何的即时的信息，那么，就 只能靠经验来估计废水降解反应的终点;而靠经验来估计废水降解反应的终点，那显然不能 令人满意;那么，如何针对废水降解反应终点时刻作出既不提前也无延迟的即时的信息输出， 并在恰到好处的时刻即时地关闭对反应器的能量输入，就是一个不可藐视的技术门槛，此为 问题之七。
问题之八：
接受微波光催化降解处理的所述工业废水，其中难免夹杂一些缘自机械系统磨耗过程的 金属微粒以及碳粒之类的物质，即便数量微小，其存在几乎难以避免，该公开号为 CN102260003A的中国专利申请案中的所述有机质膜分离组件装设于微波光催化反应区，其 中的装设在石英管与膜分离组件之间的用于阻隔紫外线的隔板当然阻挡不了微波，如此，微 波的实际作用区域必然覆盖该方案中所述有机质膜分离组件所装设区域，基于膜分离组件的 工作机制，如上所述的金属微粒以及碳粒之类的微粒其在膜分离组件有机质表层的积淀过程 难以避免，而此类所述金属微粒以及碳粒之类的微粒，恰恰是微波能量的良好吸收介质，吸 收了微波能量的积淀态的所述金属微粒以及碳粒之类的微粒，自然会对其紧贴的有机质膜分 离组件的表层产生基于热透蚀机制的持续的洞穿破坏，如上所述，由于该CN102260003A 申请案其装置的结构决定了只能选用聚偏氟乙烯膜材，该聚偏氟乙烯膜材耐温约140摄氏度， 比一般膜材耐温确实高不少，然而，吸收了微波能量的积淀态的所述金属微粒以及碳粒之类 的微粒其点状洞穿式的热透蚀作用十分容易突破该聚偏氟乙烯膜材的耐温温限，由于上述原 因，可想而知，该CN102260003A申请案其装置中的PVDF膜材其实际使用寿命将大大低 于所期待的理想的使用寿命，该CN102260003A申请案其装置的结构，决定了在该结构框 架下，上述点状洞穿式的热透蚀破坏问题无法回避;因此，如何绕开该点状洞穿式的热透蚀 破坏问题，亦需思量，此为问题之八。
问题之九：
该公开号为CN102260003A的中国专利申请案，其说明书公开文本正文第0008段文字 及权利要求第二项，对于其装置所能适用的催化剂粒径范围，有一个限定，该粒径范围限定 为20纳米至100微米。我们知道，在某些PH值预先调节不到位、PH值不恰当的情况下， 二氧化钛微粒容易发生团聚，进而影响其有效工作界面面积，影响其光催化效能;尤其对于 该粒径范围之中的那些相对较小粒径的区段，更是容易出现因PH值预调不到位、PH值不 恰当而导致的团聚问题;对于这种催化剂微粒团聚的情况，是必须即时地采取有效措施，进 行针对团聚体的解聚运作;然而，我们在该CN102260003A方案之中，没有看到任何的有 助于即时地化解这一问题的结构或能够即时地化解该问题的方案提示。对于如 CN102260003A方案那般因诸多因素限制而只能是小尺寸结构的反应器，尚可以人工直接提 起反应器，进行倾倒并在反应器外部检视、处理上述团聚情况，那么，倘若有可能扩张其容 量，只是打个比方说，倘若是数个立方到数十个立方的大型反应器或巨型反应器，那显然不 是手工倾倒其操作所能够对付的问题了，那么，对于这种催化剂微粒相互团聚的情况，如何 实现即时原位处置，就是一个技术问题，此为问题之九。
问题之十：
在该公开号为CN102260003A的中国专利申请案所表达的装置结构中，用于屏护无极紫 外灯的石英管，其外壁，指的是石英管的外壁，经长时间的与被处理工业废水的接触，难免 逐渐积垢，垢积的物质当然主要是不易被光催化反应所触动的无机类杂质，因该机制形成的 积垢现象，在设备长时间运行之后很容易被观察到;附着于所述石英管外壁的垢积层，虽然 只是薄薄的一层，也足以对无极紫外灯的紫外光辐射造成显著的阻挡，这将导致该微波光催 化反应处理装置的实际处理效力大幅减小;其反应器内漫布升腾的气泡因过于分散，冲刷力 量较弱，倘若仅依靠该比较分散的气泡来维持石英管表面的光洁，着实是勉为其难，换句话 说，该比较分散的气泡，其较弱的冲刷力量尚不足以完全阻挡该石英管表面的积垢进程;在 实验室尺度的使用过程中，上述积垢问题不易觉察，但是，在工业应用尺度上，该积垢问题 毫无疑问将凸显出来;因此，如何在不拆机的前提下，即时、有效地清除该石英管外壁上的 垢积层，维持该微波光催化处理装置的持续的高效率，该问题亦不可忽视，此为问题之十。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，以CN102260003A方案为技术背景，针对上文述及的 该技术背景方案其所存在的问题之一、二、三、四、五、六、七、八、九、十，并兼顾微波 辐照激励与光化学催化降解的协同、耦合作用，研发一种能够一揽子地解决该系列问题的新 方法。
本发明通过如下方案解决所述技术问题，该方案提供一种杜绝富余臭氧逸出的微波光催 化废水降解反应器扩容方法，该方法的主要步骤如下：a，将一个金属材质的喇叭筒状构件 大头朝下竖直地悬空架设在反应器内腔之中;b，将内部架设有无极紫外灯的石英管竖直地 悬空架设于该喇叭筒状构件其腔管之内的上部空域;c，在该喇叭筒状构件其腔管之内石英 管之上的结构位置以及石英管之下的结构位置分别用金属网进行隔断，一上一下共涉及两片 金属网，分别是上片金属网以及下片金属网，其中的上片金属网邻近该喇叭筒状构件的上部 端口或与该上部端口持平，该一上一下两片金属网在该喇叭筒状构件其腔管之内切割、勾勒 出一段内含悬空架设的所述石英管的柱形空域，该段柱形空域的周围边界其与反应器内腔腔 壁之间的空域构成了容量扩展空域，该容量扩展空域包裹着该段柱形空域;d，将源自磁控 管的波导管探入反应器内腔，并将该波导管的探入反应器内腔的那一端透过上片金属网与该 段柱形空域进行联通，所述联通指的是微波通道意义上的连接与贯通，该段柱形空域的构建 目的是将微波辐照限制在该段柱形空域边界之内;e，将位于反应器内腔下部区域的用于释 放含臭氧空气的微孔曝气头移入该喇叭筒状构件其大头端边沿在反应器内腔底面铅垂投影 所圈定的范围之内;f，在反应器的外部架设增压泵，该增压泵用于增压泵送混有催化剂悬 浮粒的降解反应之后的水，并将该增压泵的进水端与反应器的内腔进行联接;g，将所述增 压泵的出水端与反冲洗式前置预过滤器的进水口进行联接，该反冲洗式前置预过滤器的滤孔 孔径介于5微米与300微米之间;h，将所述反冲洗式前置预过滤器的净水出口经由第一个 净水阀与反冲洗式中空纤维膜微滤过滤器的进水口进行联接，该反冲洗式中空纤维膜微滤过 滤器的滤孔孔径介于25纳米与1000纳米之间;i，将所述反冲洗式中空纤维膜微滤过滤器 的净水出口经由第二个净水阀与反冲洗式中空纤维膜超滤过滤器的进水口进行联接，该反冲 洗式中空纤维膜超滤过滤器的滤孔孔径介于15纳米与2纳米之间;j，将所述反冲洗式前置 预过滤器的污水出口经由第一个污水阀与反应器的内腔进行联接;k，将所述反冲洗式中空 纤维膜微滤过滤器的污水出口经由第二个污水阀与反应器的内腔进行联接;l，将反冲洗式 中空纤维膜超滤过滤器的污水出口经由第三个污水阀与反应器的内腔进行联接;m，在三维 方向上延展、扩大所述容量扩展空域的尺寸，该容量扩展空域是微波零辐照空域或微波弱辐 照空域;n，在反应器尾气排放口位置架设臭氧传感器;o，将该臭氧传感器的取样管移近反 应器尾气排放口或伸入反应器尾气排放口的内部;p，将该臭氧传感器其臭氧感应电讯号输 出电路与臭氧含量显示器、臭氧警示器或臭氧含量显示器与臭氧警示器的复合机构进行联 接;q，将该臭氧传感器其臭氧感应电讯号输出电路与电源控制器进行联接，该电源控制器 是能够根据其所接收的所述电讯号进行电源开关动作的电源控制器;r，将该电源控制器通 过电缆与磁控管进行联接;s，将该电源控制器通过另一条电缆与空气泵进行联接;t，在反 应器底部外侧位置或内侧位置安装超声波换能器;u，将该超声波换能器通过高频振荡电讯 号传输电缆与高频振荡电讯号发生器进行联接。
超声波换能器一词其本身的技术含义对于超声波技术领域的专业人员而言是公知的。
高频振荡电讯号传输电缆一词其本身的技术含义对于超声波技术领域的专业人员而言 亦是公知的。
超声波换能器及高频振荡电讯号传输电缆市场均有售;所述超声波换能器及高频振荡电 讯号传输电缆等也可向超声波换能器专业厂家及电缆专业厂家定制。
高频振荡电讯号发生器一词其本身的技术含义对于超声波技术领域的专业人员而言亦 是公知的;各型高频振荡电讯号发生器均有市售;所述高频振荡电讯号发生器也可向超声波 器材专业厂家定制。
所涉臭氧传感器市场有售;也可根据需要向臭氧传感器专业厂家定制。
所涉臭氧含量显示器市场有售;也可根据需要向臭氧含量显示器专业厂家定制;臭氧传 感器厂家通常也销售配套使用的臭氧含量显示器。
所涉臭氧警示器，指的是以警示声音或警示闪光或警示声音与警示闪光相结合的两者兼 而有之的用于警示的机构;臭氧警示器市场有售;也可向臭氧警示器专业厂家定制;臭氧传 感器厂家通常也能够销售配套使用的臭氧警示器。
所涉该电源控制器是能够根据其所接收的所述电讯号进行电源开关动作的电源控制器; 能够根据其所接收的电讯号进行电源开关动作的电源控制器仅就其电路技术本身而言，是已 经成熟的、公知的技术;所述电源控制器市场有售;也可利用市售的电源控制器根据需要进 行改制;所述电源控制器也可向电源控制器专业制造商定制;电源控制器之类的电子器件其 专业制造商遍布全球。
仅就金属材质一词而言，其技术含义本身是公知的。
该喇叭筒状构件其优选材质是不锈钢;当然，该喇叭筒状构件选用任何其它材质的金属， 也是本案所允许的。
该金属网其优选材质是不锈钢;该金属网其材质也可以允许选用任何其它金属。
该金属网自身结构中遍布的孔洞或网眼其口径的优选范围是介于0.5厘米与3.0厘米之 间，该范围之内的任意选定值都是优选值。
当该金属网选定材质是不锈钢时，该不锈钢材质的金属网可以是不锈钢冲孔板或利用不 锈钢丝经编织制成的不锈钢丝网。
在步骤b中，可以控制该石英管的外壁与该段柱形空域周围边界之间的距离，使得该距 离介于3.0厘米与30.0厘米之间，该距离范围是优选的距离范围;然而，在这个距离范围 之外的其它任意选定的距离值也是本案所允许的。
在步骤b中，更可以控制该石英管的外壁与该段柱形空域周围边界之间的距离，使得该 距离介于10.0厘米与20.0厘米之间，该距离范围是更进一步优选的距离范围。
该波导管其优选材质是不锈钢;当然，该波导管其材质也可以允许是其它任意选定的金 属。
该喇叭筒状构件的上部端口与该反应器内腔腔顶的距离的优选范围是在10厘米与100 厘米之间;该喇叭筒状构件的朝下的大头端其端口边沿与该反应器内腔侧壁之间的横向距离 的优选范围是在5厘米与300厘米之间;该喇叭筒状构件的朝下的大头端其端口边沿与该反 应器内腔底面之间的纵向距离的优选范围是在5厘米与100厘米之间。
所述增压泵，是用于增压泵送液体的机械，当然，其泵送压力可以根据需要来进行任意 的选择，并且，各型增压泵市场均有售。
所述净水阀、污水阀，都是水阀，各型水阀市场均有售;关于水阀，该词其本身的技术 含义是公知的;本案采用不同的名称，只是为了方便表述、方便区分各个不同结构位置的水 阀。
所述反冲洗式前置预过滤器也称反冲洗式前置过滤器或反冲洗式预过滤器，所述反冲洗 式前置预过滤器其本身的技术含义是公知的;所述反冲洗式前置预过滤器市场有售。
所述反冲洗式中空纤维膜微滤过滤器是适于微滤的过滤器;所述微滤一词其本身的技术 含义是公知的;所述反冲洗式中空纤维膜微滤过滤器其本身的技术含义对于膜分离技术领域 的专业人员而言，是公知的;所述反冲洗式中空纤维膜微滤过滤器市场有售。
所述反冲洗式中空纤维膜超滤过滤器是适于超滤的过滤器;所述超滤一词其本身的技术 含义是公知的;所述反冲洗式中空纤维膜超滤过滤器其本身的技术含义对于膜分离技术领域 的专业人员而言，是公知的;所述反冲洗式中空纤维膜超滤过滤器市场有售。
所述反冲洗式中空纤维膜超滤过滤器可以是仅有一个反冲洗式中空纤维膜超滤过滤器 单体的形态;当然，该反冲洗式中空纤维膜超滤过滤器也可以是由数量在一个以上的反冲洗 式中空纤维膜超滤过滤器单体相互并联联接组成。
