CN109942126A - 一种微波紫外污水处理装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微波紫外污水处理装置，包括微波源、腔体、污水箱、水循环系统；微波源设在腔体的顶部，腔体位于污水箱的上部，污水箱独立设置于腔体外侧，水循环系统连通腔体和污水箱；微波源上盖有上罩，上罩两侧设有微波源通风口；腔体顶部两侧分别设有进气口和出气口，腔体内部设有支架，支架上安装有无极紫外灯；污水箱顶部设有进水口和出水口，污水箱内设过滤件，过滤件上负载催化剂；水循环系统由水泵、水雾喷管、喷头、污水回流口组成，污水箱内位于出水口处的水泵连接上腔体内的水雾喷管，水雾喷管上串联多个喷头，污水回流口设置在腔体上，并连通腔体和污水箱。本装置将微波紫外氧化催化和过滤技术相结合，污水处理效率高。

Description

一种微波紫外污水处理装置和方法

技术领域

本发明属于环保设备技术领域，尤其涉及一种微波紫外污水处理装置和方法。

背景技术

水环境的污染日益严重，对人类的健康和生态环境造成了潜在的威胁；然而传统的水处理方法存在很多问题，例如活性炭吸附法处理污水吸附剂消耗量大，其所形成的固废难以处置等；因此，寻找清洁、可持续、低成本、高效率的绿色处理工艺成为了研究人员的一个重要努力方向。近几年来，高级催化氧化技术因为能够快速降解污染物，并且降解程度较高，得到了广泛的应用研究；但是单一的处理技术降解污染物的能力非常有限，需要与其他处理技术联用，如：多种催化氧化技术联用，或催化氧化技术与生物处理过程组合，以便得到更好地污染物处理效果。

目前的污水处理主流技术为活性污泥法，这种方法要求污水的浓度和生物毒性较低，否则会影响微生物浓度而导致处理效率低。电解法处理污水，仅适用于中低浓度污水，否则会引起电极沾污，需要频繁清洗或更换。现有的紫外光解法处理污水，利用有机紫外灯产生短波紫外，将水分子光解成具有氧化作用的氧原子或羟基，对有机物进行氧化降解。但由于有机紫外灯产生短波紫外的效率很低，因此这种设备处理效果较低，且需要加入臭氧、双氧水等氧化剂。

本发明所提出的一种微波紫外污水处理装置利用微波和紫外具有穿透水雾的能力，将污水雾化后，然后经过微波辐射、紫外杀菌、臭氧氧化、过滤和催化剂催化等综合作用，其中包括微波的热效应和非热效应、紫外的光解和光氧化作用、臭氧和羟基的氧化作用、催化剂的微波紫外催化作用，对污水进行雾化循环处理，提高了污水处理效率与处理能力，缩短了处理时间，且运行过程仅耗电，并不产生任何二次污染物。且该设备稍加改造，可用于臭氧消除、废气处理和高流动性污泥的处理，在环保领域具有广泛应用前景。

发明内容

针对单一的催化氧化处理技术的不足，本发明提供了一种微波紫外氧化催化和过滤技术结合的微波紫外污水处理装置和方法。

本发明的具体方案如下：

一种微波紫外污水处理装置，包括微波源、腔体、污水箱、水循环系统；所述微波源设在所述腔体的顶部，所述腔体位于污水箱的上部，所述污水箱独立设置于所述腔体外侧，所述水循环系统连通腔体和污水箱；所述微波源上盖有上罩，所述上罩两侧设有微波源通风口；所述腔体顶部两侧分别设有进气口和出气口，所述腔体内部设有支架，所述支架上安装并固定有无极紫外灯；所述污水箱顶部右侧设有进水口，顶部左侧设有出水口，所述污水箱内设过滤件，所述过滤件上负载催化剂；所述水循环系统由水泵、水雾喷管、喷头、污水回流口组成，所述污水箱内位于出水口处的水泵连接所述上腔体内的水雾喷管，所述水雾喷管上串联多个喷头，所述污水回流口设置在所述腔体上，并连通所述腔体和所述污水箱。

作为优选的，所述微波源包括电源、磁控管、波导管，所述波导管与所述腔体连接处用隔水且透过微波的材料隔开，以防止水汽进入波导，产生打火现象。

作为优选的，所述隔水且透过微波的材料选用玻璃、塑料和陶瓷中的任一种。

作为优选的，所述磁控管的功率是100kw、30kw、15kw、10kw、1.5kw、1kw、900w、700w、300w，频率是915MHz、2.4GHz。

作为优选的，所述腔体为柜式结构，选用铜、铁、铝、铝合金、不锈钢材料中的一种制成。

作为优选的，所述支架由不吸收且透过微波的材料制成。

作为优选的，所述污水箱内设置水温控制器。

作为优选的，所述过滤件有多个，多个过滤件均匀间隔地安装在所述污水箱底部，沿所述污水箱纵向竖直排列，靠近所述进水口的过滤件网孔最大，网孔沿着所述进水口到出水口的方向逐渐缩小，到靠近所述出水口处网孔最小。

作为优选的，所述水雾喷管为多个，多个所述水雾喷管与水泵并联，每根所述水雾喷管紧贴地安装在所述腔体的内侧四周。

为了解决背景技术中的技术问题，本发明的另一技术方案：

一种微波紫外污水处理方法，通过以下步骤进行处理：

第1步：污水通过进水口进入污水箱，在污水箱中，污水经过竖直排列的过滤件和负载在过滤件上的催化剂后进入所述腔体。

第2步：污水箱中的污水通过水泵和水雾喷管进入腔体，微波源产生微波，微波激发无极紫外灯产生高强紫外光，污水中的污染物经过微波紫外光氧化作用，快速被降解为小分子无机物；

第3步：所述腔体中的污水流经污水回流口进入污水箱；所述污水箱内处理过的污水再次经过过滤件，通过水泵和水雾喷管进入腔体，经微波紫外光氧化后，再通过污水回流口进入污水箱，如此循环处理，直到水质达标排放为止。

与现有技术相比，本发明提供的微波紫外污水处理装置具有如下优点：

(1)通过在腔体上设置进气口和出气口，气体选择空气或氧气，可以促进强氧化剂氧原子、羟基自由基和臭氧的生成，提高降解污染物的效率。

(2)通过设置水雾喷管，可以将污水雾化成细小的水雾，缩短污染物降解时间。

(3)通过设置水循环系统，使得污水处理系统内部的污水多次经过污水箱和腔体，可实现污水的循环处理。

(4)通过设置微波紫外线杀菌装置和负载有催化剂的过滤件，可以实现更为全面的杀菌消毒。

附图说明

图1是微波紫外污水处理装置结构图；

图2是污水箱结构示意图；

图3是水泵和水雾喷管安装结构图；

图中：1-微波源，2-上罩，3-微波源通风口，4-无极紫外灯，5-支架，6-腔体，7-水雾喷管，8-水泵，9-污水箱，10-进水口，11-出水口，12-万向轮，13-过滤件，14-催化剂，15-污水回流口，16-喷头，17-进气口，18-出气口，19-水温控制器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明作进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

实施例1

如图1和图3所示，本发明实施例1提供的微波紫外污水处理装置包括：微波源1，上罩2，微波源通风口3，无极紫外灯4，支架5，腔体6，水雾喷管7，水泵8，污水箱9，进水口10，出水口11，万向轮12，过滤件13，催化剂14，污水回流口15，喷头16，进气口17，出气口18，水温控制器19；所述水泵8、水雾喷管7、喷头16和污水回流口15组成水循环系统。

所述微波源1设在所述腔体6的顶部。所述微波源1上盖有上罩2，所述上罩2两侧设有微波源通风口3。所述微波源1包括电源、磁控管、波导管。所述磁控管的功率是100kw、30kw、15kw、10kw、1.5kw、1kw、900w、700w、300w，频率是915MHz、2.4GHz，磁控管个数1-200个。在本实施例中，所述磁控管选用三星风冷型磁控管OM75P，该磁控管输出微波功率1KW，频率2.4GHz。所述电源选用西安因变光电科技有限公司的YB-MP1000型1000W磁控管电源。所述波导管选用铜、铁、铝、铝合金、不锈钢等金属材料制作，横截面为矩形。所述波导管与所述腔体6连接处用隔水且透过微波材料隔开，例如：玻璃、塑料和陶瓷等，以防止水汽进入波导，产生打火现象。

所述腔体6位于所述污水箱9的上部，所述腔体6为柜式结构，选用铜、铁、铝、铝合金、不锈钢等金属材料制作而成。所述腔体6顶部两侧分别设有进气口17和出气口18。所述腔体6内部设有支架5，所述支架5由不吸收且透过微波的材料制成，如聚四氟乙烯、玻璃、塑料和陶瓷。所述支架5上安装并固定有无极紫外灯4，所述无极紫外灯4可选用低压汞灯、低压溴灯、低压碘灯，灯管材料可选用纯度大于99.99％的石英、氟化物(如氟化钡、氟化钙和氟化锂等)、UBK7玻璃及蓝宝石、硼硅玻璃和透紫外玻璃等。所述无极紫外灯4的根数1-300根，灯管长度30-300cm，直径1-10cm。作为一种优选的方案，所述无极紫外灯4选用SiO₂纯度大于99.9％的高纯石英材料，长度1.5m，直径3cm。

所述污水箱9独立设置于所述腔体6外侧，位于所述腔体6的下部。所述污水箱9顶部右侧设有进水口10，顶部左侧设有出水口11。所述污水箱9为箱式结构，选用铜、铁、铝、铝合金、不锈钢等金属材料制成。所述污水箱9底部设有万向轮12，方便移动污水箱9。所述污水箱9内设置水温控制器19，所述水温控制器19使污水箱9内水温保持在10℃到90℃之间。

所述污水箱9内设有过滤件13(可以是过滤板或者过滤网)，所述过滤件13是陶瓷滤板、塑料滤板(聚丙烯、聚氨基甲酸酯)、不锈钢滤板，预制或是整体浇筑而成。所述过滤件强度高不掉渣，耐高温耐腐蚀，可定制成圆形、正方形、长方形、碗形、杯型等。所述过滤件13上设置孔经，所述过滤件13的孔径为0.1_～500um。靠近所述进水口10的过滤件13网孔最大，网孔沿着所述进水口13到出水口11的方向逐渐缩小，到靠近所述出水口处11网孔最小所述过滤件13高度以高出水面1-5cm为宜。所述过滤件13上负载催化剂14，所述催化剂14选用氧化铜、氧化锰、氧化镍等催化剂。

所述水循环系统的水泵8连接所述上腔体6内的水雾喷管7，所述水雾喷管7上串联数个喷头16，所述污水回流口设置在所述腔体上，并连通所述连通腔体6和污水箱9，用于处理过的污水回流到污水箱9，所述水泵8和污水回流口15把腔体6和污水箱9连接起来，使得所述腔体6和所述污水箱9内的污水形成一个循环。所述水泵8选用南京蓝深潜水排污泵WQ2700-7-75KW。所述水雾喷管根数1-100根，喷头个数1-1000个，每根水雾喷管7紧贴安装在腔体6的内侧四周，且所述数个水雾喷管7分别与水泵8并联。所述水雾喷管7的材料选用耐腐蚀的聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯、碳纤维、氧化铜、铂金等。

实施例2

本实施例2提供一种微波紫外污水处理方法：通过以下步骤进行处理：

第1步：污水通过进水口进入污水箱9，在污水箱9中，污水经过竖直排列的过滤件13和负载在过滤件13上的催化剂14后进入腔体6。

第2步：污水箱9中的污水通过水泵8、水雾喷管7进入腔体6，微波源1产生微波，微波激发无极紫外灯4产生高强紫外光，污水中的污染物经过微波紫外光氧化作用，快速被降解为无机小分子。

所述水雾喷管7有多个，每个所述水雾喷管7上串联数个喷头16，其中多个水雾喷管7和喷头16的设计可以增大微波紫外对污水辐射的接触面积，增强了污水的处理效率。

第3步：所述腔体6中的污水流经污水回流口15进入污水箱9；所述污水箱9内处理过的污水再次经过过滤件13，通过水泵8和水雾喷管7进入腔体6，经微波紫外光氧化后，再通过污水回流口15进入污水箱9，如此循环处理，直到水质达标排放为止。

本发明的污水通过所述进水口10进入所述污水箱9；在所述污水箱9中，污水经过竖直排列的网孔逐渐缩小的所述过滤件13的逐级过滤，去掉了污水中的大颗粒污染物；经过逐级过滤后的污水再经过所述水泵8和水雾喷管7进入所述腔体6。在所述腔体6中，污水被围绕在腔体内侧四周的水雾喷管7雾化成细小的水雾，水雾中的污染物再经过微波紫外催化氧化，降解成二氧化碳和水等无害物质。处理过后的水流经污水回流口15进入污水箱9。所述污水箱9内处理过的污水再次经过过滤件13过滤，再通过所述水泵8和所述水雾喷管7进入所述腔体6，污染物降解后，再通过所述污水回流口15进入所述污水箱9，如此循环处理，直到水质达标排放为止。

Claims (10)

1.一种微波紫外污水处理装置，其特征在于：包括微波源(1)、腔体(6)、污水箱(9)、水循环系统；所述微波源(1)设在所述腔体(6)的顶部，所述腔体(6)位于污水箱(9)的上部，所述污水箱(9)独立设置于所述腔体(6)外侧，所述水循环系统连通腔体(6)和污水箱(9)；所述微波源(1)上盖有上罩(2)，所述上罩(2)两侧设有微波源通风口(3)；所述腔体(6)顶部两侧分别设有进气口(17)和出气口(18)，所述腔体(6)内部设有支架(5)，所述支架(5)上安装并固定有无极紫外灯(4)；所述污水箱(9)顶部右侧设有进水口(10)，顶部左侧设有出水口(11)，所述污水箱(9)内设过滤件(13)，所述过滤件(13)上负载催化剂；所述水循环系统由水泵(8)、水雾喷管(7)、喷头(16)、污水回流口(15)组成，所述污水箱(9)内位于出水口(11)处的水泵(8)连接所述上腔体(6)内的水雾喷管(7)，所述水雾喷管(7)上串联多个喷头(16)，所述污水回流口(15)设置在所述腔体(6)上，并连通所述腔体(6)和所述污水箱(9)。

2.根据权利要求1所述的微波紫外污水处理装置，其特征在于：所述微波源(1)包括电源、磁控管、波导管，所述波导管与所述腔体(6)连接处用隔水且透过微波的材料隔开。

3.根据权利要求2所述的微波紫外污水处理装置，其特征在于：所述隔水且透过微波的材料选用玻璃、塑料和陶瓷中的任一种。

4.根据权利要求2所述的微波紫外污水处理装置，其特征在于：所述磁控管的功率是100kw、30kw、15kw、10kw、1.5kw、1kw、900w、700w、300w，频率是915MHz、2.4GHz。

5.根据权利要求1所述的微波紫外污水处理装置，其特征在于：所述腔体(6)为柜式结构，选用铜、铁、铝、铝合金、不锈钢材料中的一种制成。

6.根据权利要求1所述的微波紫外污水处理装置，其特征在于：所述支架由不吸收且透过微波的材料制成。

7.根据权利要求1所述的微波紫外污水处理装置，其特征在于：所述污水箱(9)内设置水温控制器(19)。

8.根据权利要求1所述的微波紫外污水处理装置，其特征在于：所述过滤件(13)有多个，多个过滤件(13)均匀间隔地安装在所述污水箱(9)底部，沿所述污水箱(9)纵向竖直排列，靠近所述进水口(10)的过滤件(13)网孔最大，网孔沿着所述进水口(13)到出水口(11)的方向逐渐缩小，到靠近所述出水口处(11)网孔最小。

9.根据权利要求1所述的微波紫外污水处理装置，其特征在于：所述水雾喷管(7)为多个，多个所述水雾喷管(7)与水泵(8)并联，每根所述水雾喷管(7)紧贴地安装在所述腔体(6)的内侧四周。

10.一种基于权利要求1所述的微波紫外污水处理装置的微波紫外污水处理方法，其特征在于：通过以下步骤进行处理：

第1步：污水通过进水口(10)进入污水箱(9)，在污水箱(9)中，污水经过竖直排列的过滤件(13)和负载在过滤件(13)上的催化剂(14)后进入所述腔体(6)。

第2步：污水箱(9)中的污水通过水泵(8)和水雾喷管(7)进入腔体(6)，微波源(1)产生微波，微波激发无极紫外灯(4)产生高强紫外光，污水中的污染物经过微波紫外光氧化作用，快速被降解为小分子无机物；

第3步：所述腔体(6)中的污水流经污水回流口(15)进入污水箱(9)；所述污水箱(9)内处理过的污水再次经过过滤件(13)，通过水泵(8)和水雾喷管(7)进入腔体(6)，经微波紫外光氧化后，再通过污水回流口(15)进入污水箱(9)，如此循环处理，直到水质达标排放为止。