申请日2018.07.03
公开(公告)日2018.12.18
IPC分类号C02F1/30; C02F101/30
摘要
本发明涉及一种利用激光空化处理有机废水的装置和方法，该装置包括激光空化装置，蓄水池，水质监测装置和空化仓，所述蓄水池和所述水质监测装置之间连接有第一水泵，所述水质监测装置和所述空化仓之间连接有第一闸阀，所述空化仓右侧依次连接有第二闸阀，三通分流阀，单向阀，第二水泵。该发明的创新之处在于利用激光空化对有机废水进行处理，降解有机废水中难分解生物，提高水质合格率，过程中不需要添加化学试剂，无二次污染，该装置自动化水平高，处理效果明显，效率高。
权利要求书
1.一种利用激光空化处理有机废水的装置，其特征在于，包括蓄水池(16)、水质监测装置(13)和空化仓(9)，所述空化仓(9)上方设有入射窗口(10)，所述入射窗口(10)正对激光空化装置，所述蓄水池(16)和所述水质监测装置(13)之间连接有第一水泵(15);所述空化仓(9)一侧与所述水质监测装置(13)之间通过入水管(11)连接，所述入水管(11)上安装有第一闸阀(12)，所述空化仓(9)另外一侧与第二出水管(6)连接，所述第二出水管(6)上从所述空化仓一侧开始依次安装有第二闸阀(8)、三通分流阀(7)、单向阀(5)和第二水泵(3)，所述第二水泵(3)的输出口与所述水质监测装置(13)连接;所述三通分流阀(7)的分流出口处连接有第一出水管(4)。
2.根据权利要求1所述的一种利用激光空化处理有机废水的装置，其特征在于，所述激光空化装置包括凸透镜(17)、凹透镜(18)、全反镜(19)、YAG激光器(21)和激光器控制器(22);所述激光器控制器(22)与计算机(1)连接;所述YAG激光器(21)发出的激光束(20)穿过所述全反镜(19)、所述凹透镜(18)和所述凸透镜(17)后，形成半径较大的激光束从所述入射窗口(10)进入所述空化仓(9)。
3.根据权利要求2所述的一种利用激光空化处理有机废水的装置，其特征在于，所述水质监测装置(13)通过数据处理装置(2)与所述计算机(1)连接;所述第一水泵(15)、第一闸阀(12)、第二闸阀(8)、三通分流阀(7)、第二水泵(3)均与所述计算机(1)连接。
4.根据权利要求3所述的一种利用激光空化处理有机废水的装置，其特征在于，所述水质监测装置(13)内部安装有液位传感器(14)，所述液位传感器(14)通过数据处理装置(2)与所述计算机(1)连接。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种利用激光空化处理有机废水的装置，其特征在于，所述水质监测装置(13)和所述空化仓(9)之间存在高度差;所述入水管(11)和第二出水管(6)以及所述水质监测装置(13)两侧进出水管之间均存在高度差。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的一种利用激光空化处理有机废水的装置，其特征在于，所述入射窗口(10)为K9玻璃，表面贴有一层增透膜。
7.根据权利要求1或2或3或4所述的一种利用激光空化处理有机废水的装置，其特征在于，所述空化仓(9)为圆柱形或方形。
8.根据权利要求2或3或4所述的一种利用激光空化处理有机废水的装置，其特征在于，所述凹透镜(18)和所述凸透镜(17)组成的扩束装置是一组或两组以上;所述全反镜(19)为45°全反镜。
9.一种利用激光空化处理有机废水的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1;通过计算机(1)打开第一水泵(15)，将储存在蓄水池(16)中的有机废水通过水管抽入到水质监测装置(13)中，通过与数据处理装置(2)相连的液位传感器(14)得知水质监测装置(13)的液面高度，当水质监测装置(13)内液面高度达到限值时，通过计算机(1)关闭第一水泵(15);
S2：通过与数据处理装置(2)相连的水质监测装置(13)对水质进行监测，如果有机废水中的污染物已经去除完全，则通过计算机(1)打开第一闸阀(12)和第二闸阀(8)，控制三通分流阀(7)使已达标的有机废水通过第一出水管(4)流出，进行后续进一步处理;
S3：若经水质监测装置(13)监测的废水未达标，则通过计算机(1)打开第一闸阀(12)，使未达标有机废水进入空化仓(9)，待有机废水完全进入空化仓(9)后，通过计算机(1)关闭第一闸阀(12)，打开YAG激光器(21)，通过全反镜(19)、凹透镜(18)和凸透镜(17)，将半径较大的激光束通过入射窗口(10)入射到空化仓(9)，待激光作用20~30s后，通过计算机(1)打开第二闸
阀(8)，控制三通分流阀(7)使有机废水从第二出水管(6)流出，打开第二水泵(3)将有机废水抽入到水质监测装置(13)中进行水质监测;
S4：若有机废水中污染物已去除完全，则实施步骤2;若有机废水中污染物未去除完全，则重复步骤3，直到有机废水达标为止，实施步骤2。
说明书
一种利用激光空化处理有机废水的装置和方法
技术领域
本发明属于水污染降解技术领域，特指一种利用激光空化处理有机废水的装置和方法。
背景技术
空化是流体中特有的一种现象，空化发生时伴随空化泡的初生、成长和溃灭，在溃灭时可以释放出大量的能量，导致的局部高温高压等极端环境，因而产生大量的自由基，自由基进一步与有机物反应，可以降解废水中的有机污染物。该方法适用面广，对各类有机物都具有良好的氧化效果。
现阶段关于污水的处理技术大致分为以下几类，即物理法、化学法、生物法、生物膜法、自然生物处理法、厌氧生物处理法等。其中物理处理法主要包括格沉淀法、气浮法和过滤法等，处理效率低，处理时间长，但是投资成本相对小一些;化学处理方法包括中和法、电解法、氧化还原法、离子交换法，效率高，但是成本较高，可能存在二次污染;生物处理方法主要包括好氧法和厌氧法，相对比较环保，但是处理时间较长，部分情况下处理方案还会受环境的影响;生物膜法包括生物接触氧化法、生物流化床法、生物转盘法等，效率高，但成本较高。
目前，水力空化正在逐步取代这些传统污水处理技术，水力空化通过孔板装置截面面积的变化来改变水的流速和压强，从而产生空化效应来降解有机废水。但有机废水中一些难降解微生物无法通过水力空化降解完全，激光空化处理有机废水具有很强的可操控性，能很好地去除有机废水中难降解生物。目前，关于激光空化处理有机废水方面的文献和专利尚未检索到。
发明内容
本发明提供了一种利用激光空化处理有机废水的装置和方法，能够有效地去除有机废水中难降解生物，可操作性强，自动化水平高，环保无污染。
为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为：一种利用激光空化处理有机废水的装置，包括蓄水池、水质监测装置和空化仓，所述空化仓上方设有入射窗口，所述入射窗口正对激光空化装置，所述蓄水池和所述水质监测装置之间连接有第一水泵;所述空化仓一侧与所述水质监测装置之间通过入水管连接，所述入水管上安装有第一闸阀，所述空化仓另外一侧与第二出水管连接，所述第二出水管上从所述空化仓一侧开始依次安装有第二闸阀、三通分流阀、单向阀和第二水泵，所述第二水泵的输出口与所述水质监测装置连接;所述三通分流阀的分流出口处连接有第一出水管。
上述方案中，所述激光空化装置包括凸透镜、凹透镜、全反镜、YAG激光器和激光器控制器;所述激光器控制器与计算机连接;所述YAG激光器发出的激光束穿过所述全反镜、所述凹透镜和所述凸透镜后，形成半径较大的激光光束从所述入射窗口进入所述空化仓。
上述方案中，所述水质监测装置通过数据处理装置与所述计算机连接;所述第一水泵、第一闸阀、第二闸阀、三通分流阀、第二水泵均与所述计算机连接。
上述方案中，所述水质监测装置内部安装有液位传感器，所述液位传感器通过数据处理装置与所述计算机连接。
上述方案中，所述水质监测装置和所述空化仓之间存在高度差;所述入水管和第二出水管以及所述水质监测装置两侧进出水管之间均存在高度差。
上述方案中，所述入射窗口为K9玻璃，表面贴有一层增透膜。
上述方案中，所述空化仓为圆柱形或方形。
上述方案中，所述凹透镜和所述凸透镜组成的扩束装置是一组或两组以上;所述全反镜为45°全反镜。
本发明还提供一种利用激光空化处理有机废水的方法，包括如下步骤：S1;通过计算机打开第一水泵，将储存在蓄水池中的有机废水通过水管抽入到水质监测装置中，通过与数据处理装置相连的液位传感器得知水质监测装置的液面高度，当水质监测装置内液面高度达到限值时，通过计算机关闭第一水泵;S2：通过与数据处理装置相连的水质监测装置对水质进行监测，如果有机废水中的污染物已经去除完全，则通过计算机打开第一闸阀和第二闸阀，控制三通分流阀使已达标的有机废水通过第一出水管流出，进行后续进一步处理;S3：若经水质监测装置监测的废水未达标，则通过计算机打开第一闸阀，使未达标有机废水进入空化仓，待有机废水完全进入空化仓后，通过计算机关闭第一闸阀，打开YAG激光器，通过全反镜、凹透镜和凸透镜，将半径较大的激光束通过入射窗口入射到空化仓，待激光作用20~30s后，通过计算机打开第二闸阀，控制三通分流阀使有机废水从第二出水管流出，打开第二水泵将有机废水抽入到水质监测装置中进行水质监测;S4：若有机废水中污染物已去除完全，则实施步骤2;若有机废水中污染物未去除完全，则重复步骤3，直到有机废水达标为止，实施步骤2。
本发明的有益效果：1.该装置通过改造光路，通过凹透镜和凸透镜组成的扩束装置来形成半径较大的激光光束，提高了激光空化处理有机废水的效率。2.利用水质监测装置提前先对水质进行监测，避免了对已达标有机废水进行激光空化处理，浪费时间和人力。3.该装置部件和激光控制系统均与计算机相连，通过计算机控制，提高了激光空化处理有机废水的效率、准确性和连续性。4.该装置不引入化学试剂，环保无污染。
