公布日：2023.11.03
申请日：2023.09.07
分类号：C02F1/78(2023.01)I;C02F1/36(2023.01)I
摘要
本发明公开了一种超声耦合臭氧微纳米气泡的太阳能工业废水处理系统，属于工业废水处理技术领域，其包括：工业废水处理室、臭氧微纳米气泡发生模块、超声波振动发生模块以及供能模块；工业废水处理室包括进水口，待处理工业废水经所述进水口流入工业废水处理室；臭氧微纳米气泡发生模块设置在工业废水处理室内，包括臭氧发生器以及微纳米气泡发生装置，臭氧发生器连接微纳米气泡发生装置；超声波振动发生模块设置在工业废水处理室内，用于在工业废水处理室内产生超声波振动，通过超声波与臭氧微纳米气泡的耦合协同作用提高了工业废水难降解污染物的降解速率和效率，具有安全、环保及高效的特点，有望在大规模工程中推广应用。
权利要求书
1.一种超声耦合臭氧微纳米气泡的太阳能工业废水处理系统，其特征是，包括：工业废水处理室（1）、臭氧微纳米气泡发生模块、超声波振动发生模块以及供能模块；所述工业废水处理室（1）包括进水口（8），待处理工业废水经所述进水口（8）流入所述工业废水处理室（1）；所述臭氧微纳米气泡发生模块设置在所述工业废水处理室（1）内，包括臭氧发生器（2）以及微纳米气泡发生装置（3），所述臭氧发生器（2）连接所述微纳米气泡发生装置（3）；所述超声波振动发生模块设置在所述工业废水处理室（1）内，用于在所述工业废水处理室（1）内产生超声波振动；所述供能模块用于提供电能给所述工业废水处理系统的用电设备。
2.根据权利要求1所述的超声耦合臭氧微纳米气泡的太阳能工业废水处理系统，其特征是，所述进水口（8）连接所述臭氧微纳米气泡发生模块，所述进水口（8）与所述臭氧微纳米气泡发生模块设置有一个共用出水口，所述共用出水口向所述工业废水处理室（1）内排放混合有臭氧微纳米气泡的工业废水。
3.根据权利要求1或2所述的超声耦合臭氧微纳米气泡的太阳能工业废水处理系统，其特征是，包含至少两组所述超声波振动发生模块，所述超声波振动发生模块分别设置在所述工业废水处理室（1）两侧的内壁上，以对射方式向所述工业废水处理室（1）内发射超声波振动；所述超声波振动发生模块包括超声波发生器（4）以及超声波换能器（5），所述超声波换能器（5）接收所述超声波发生器（4）发出的功率信号并将其转换为机械振动。
4.根据权利要求3所述的超声耦合臭氧微纳米气泡的太阳能工业废水处理系统，其特征是，所述供能模块包括太阳能板（6）；所述太阳能板（6）覆盖在所述工业废水处理室（1）的外壁上，所述太阳能板（6）用于将太阳能转换为电能并供给所述工业废水处理系统的用电设备。
5.根据权利要求4所述的超声耦合臭氧微纳米气泡的太阳能工业废水处理系统，其特征是，所述供能模块还包括直流稳压电源（7），所述直流稳压电源（7）连接所述工业废水处理系统的用电设备，所述直流稳压电源（7）与所述太阳能板（6）交替供能。
6.根据权利要求5所述的超声耦合臭氧微纳米气泡的太阳能工业废水处理系统，其特征是，还包括在线pH计（10）以及在线流量仪（11）；所述在线pH计（10）以及在线流量仪（11）分别设置在所述工业废水处理室（1）顶端，所述在线pH计（10）用于实时监测所述工业废水处理室（1）内液体的pH值，所述在线流量仪（11）用于实时监测所述工业废水处理室（1）内液体的流量。
7.根据权利要求6所述的超声耦合臭氧微纳米气泡的太阳能工业废水处理系统，其特征是，还包括DC/DC稳压器、主控制器和终端；所述DC/DC稳压器连接所述太阳能板（6）与所述工业废水处理系统的用电设备，用于将所述太阳能板（6）输出的直流电转换为稳定且电压不同的直流电提供给所述工业废水处理系统的用电设备；所述主控制器连接所述终端、直流稳压电源（7）、DC/DC稳压器以及在线pH计（10）和在线流量仪（11），所述主控制器被配置用于：当太阳能板（6）供电时，检测所述DC/DC稳压器的输出电压或电流并对比预计的阈值电压或电流，若检测值小于预计值则断开太阳能供电电路并接通直流稳压电源（7）供电电路；当直流稳压电源（7）供电时，检测所述DC/DC稳压器的输出电压或电流并对比预计的阈值电压或电流，若检测值大于预计值则断开直流稳压电源（7）供电电路并接通太阳能供电电路；采集所述在线pH计（10）以及在线流量仪（11）的检测数据并对比预设的数值，若pH检测值在预设数值范围内且流量检测数据小于预设数值则将检测数据发送给所述终端并暂停所述超声波振动发生模块工作。
8.根据权利要求1所述的超声耦合臭氧微纳米气泡的太阳能工业废水处理系统，其特征是，所述工业废水处理室（1）还包括排水口（9）、进气口（12）、排气口（13）以及废气处理装置（16）；所述进水口（8）与排水口（9）分别设置在所述工业废水处理室（1）的底部，工业废水处理后经所述排水口（9）流出所述工业废水处理室（1）；所述进气口（12）和排气口（13）分别设置在所述工业废水处理室（1）的顶部，工业废气经所述进气口（12）进入所述工业废水处理室（1），不溶于水的工业废气经所述排气口（13）排进所述废气处理装置（16）。
发明内容
本发明提供一种超声耦合臭氧微纳米气泡的太阳能工业废水处理系统，通过超声波的空化作用将工业废水中的难降解污染物分散，结合臭氧微纳米气泡的曝气形式，提高了臭氧在水中的溶解度以及臭氧的氧化效果，促进了羟基自由基的产率，增强了对难降解污染物的去除作用。
为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的。
一种超声耦合臭氧微纳米气泡的太阳能工业废水处理系统，包括：工业废水处理室、臭氧微纳米气泡发生模块、超声波振动发生模块以及供能模块；所述工业废水处理室包括进水口，待处理工业废水经所述进水口流入所述工业废水处理室；所述臭氧微纳米气泡发生模块设置在所述工业废水处理室内，包括臭氧发生器以及微纳米气泡发生装置，所述臭氧发生器连接所述微纳米气泡发生装置；所述超声波振动发生模块设置在所述工业废水处理室内，用于在所述工业废水处理室内产生超声波振动；所述供能模块用于提供电能给所述工业废水处理系统的用电设备。
以上技术方案中，所述超声波振动发生模块对所述工业废水处理室中的工业废水产生超声波振动，通过超声波的空化作用将工业废水中的难降解污染物分散，所述臭氧微纳米气泡发生模块将臭氧与微纳米气泡结合，超声波振动结合臭氧微纳米气泡对工业废水的曝气形式，提高了臭氧在水中的溶解度以及臭氧的氧化效果，促进了羟基自由基的产率，增强了对难降解污染物的去除作用。
可选地，所述进水口连接所述臭氧微纳米气泡发生模块，所述进水口与所述臭氧微纳米气泡发生模块设置有一个共用出水口，所述共用出水口向所述工业废水处理室内排放混合有臭氧微纳米气泡的工业废水。
以上技术方案中，将工业废水进水口与所述臭氧微纳米气泡发生模块连接，使得流入所述工业废水处理室内的工业废水全都经过了臭氧微纳米气泡的曝气处理，所述臭氧微纳米气泡在工业废水中能够分布的更加均匀，便于对工业废水中污染物进行全面清理。
可选地，所述工业废水处理系统包含至少两组所述超声波振动发生模块，所述超声波振动发生模块分别设置在所述工业废水处理室两侧的内壁上，以对射方式向所述工业废水处理室内发射超声波振动；所述超声波振动发生模块包括超声波发生器以及超声波换能器，所述超声波换能器接收所述超声波发生器发出的功率信号并将其转换为机械振动。
通过在所述工业废水处理室两侧设置所述超声波发生器以及超声波换能器，以对射的方式使得处理室中的超声波振动叠加，能够提高超声波的空化作用。
可选地，所述供能模块包括太阳能板；所述太阳能板覆盖在所述工业废水处理室的外壁上，所述太阳能板用于将太阳能转换为电能并供给所述工业废水处理系统的用电设备。
可选地，所述供能模块还包括直流稳压电源，所述直流稳压电源连接所述工业废水处理系统的用电设备，所述直流稳压电源与所述太阳能板交替供能。
以上技术方案中，将太阳能作为主要能源使用，再通过设置所述直流稳压电源与所述太阳能板交替使用，当太阳能不足以驱动所述太阳能板时，所述稳压直流电源给所述工业废水处理系统的用电设备供电，在实现环保目的的同时保证了所述工业废水处理系统的正常运行。
可选地，所述工业废水处理系统还包括在线pH计以及在线流量仪；所述在线pH计以及在线流量仪分别设置在所述工业废水处理室顶端，所述在线PH计用于实时监测所述工业废水处理室内液体的pH值，所述在线流量仪用于实时监测所述工业废水处理室内液体的流量。
可选地，所述工业废水处理系统还包括DC/DC稳压器、主控制器和终端；所述DC/DC稳压器连接所述太阳能板与所述工业废水处理系统的用电设备，用于将所述太阳能板输出的直流电转换为稳定且电压不同的直流电提供给所述工业废水处理系统的用电设备；所述主控制器连接所述终端、直流稳压电源、DC/DC稳压器以及在线pH计和在线流量仪，所述主控制器被配置用于：当太阳能板供电时，检测所述DC/DC稳压器的输出电压或电流并对比预计的阈值电压或电流，若检测值小于预计值则断开太阳能供电电路并接通直流稳压电源供电电路；当直流稳压电源供电时，检测所述DC/DC稳压器的输出电压或电流并对比预计的阈值电压或电流，若检测值大于预计值则断开直流稳压电源供电电路并接通太阳能供电电路；采集所述在线pH计以及在线流量仪的检测数据并对比预设的数值，若pH检测值在预设数值范围内且流量检测数据小于预设数值则将检测数据发送给所述终端并暂停所述超声波振动发生模块工作。
通过所述主控制器的设置实现了太阳能板供电模式与直流稳压电源供电模式的自动切换，并且当所述工业废水处理室内液体的流量小于预先设定的阈值且和pH值达到可排放标准时暂停所述超声波振动发生模块的工作，实现了节能且高效的技术效果。
可选地，所述工业废水处理室还包括排水口、进气口、排气口以及废气处理装置；所述进水口与排水口分别设置在所述工业废水处理室的底部，工业废水处理后经所述排水口流出所述工业废水处理室；所述进气口和排气口分别设置在所述工业废水处理室的顶部，工业废气经所述进气口进入所述工业废水处理室，不溶于水的工业废气经所述排气口排进所述废气处理装置。
通过在所述工业废水处理室设置所述进气口，能够将可溶于水的工业废气一并处理，增加了所述工业废水处理室的用处，进一步提高了所述工业废气处理系统的可用性。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
1.通过超声波的空化作用，将工业废水中的难降解污染物分散，再通过超声波与臭氧微纳米气泡的耦合，提高了臭氧在水中的溶解度以及臭氧的氧化效果，促进了羟基自由基的产率，增强了对难降解污染物的去除作用；
2.利用太阳能作为主要能源，并配有备用电源可在太阳能不足时持续运行，在实现环保目的的同时保证了所述工业废水处理系统的正常运行；
3.利用主控制器实现太阳能供电模式与直流稳压电源供电模式的自动切换，应用灵活、操作简单并处理效率高；
4.通过进气口的设置，可将所述将可溶于水的工业废气一并处理，增加了所述工业废水处理室的用处，进一步提高了所述工业废气处理系统的可用性。
（发明人：李建林;易耀平;余文杰;王大伟;张弛;周心怡）
