申请/专利权人：北京石油化工学院

申请日：2019-06-03

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN110092435B

主分类号：C02F1/30

分类号：C02F1/30;C02F1/32;C02F101/30

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2019.08.30#实质审查的生效;2019.08.06#公开

摘要：本发明公开了一种微波‑紫外协同有机废水处理系统，包括微波辐射器、废水处理器、紫外辐射与搅拌器、微波无极紫外灯，微波辐射器由微波辐射腔和波导管组成，废水处理器由废水出口、挡水板、废水处理池、废水入口组成，紫外辐射与搅拌器由转动轴、圆盘、微波无极紫外灯灯套、缓冲垫组成，微波无极紫外灯置于微波无极紫外灯灯套中，紫外辐射与搅拌器置于废水处理池中，废水处理器通过所述废水出口和废水入口固定于微波辐射腔中。该系统利用紫外辐射与搅拌器，使废水均匀接收到微波与紫外辐射，能量利用率高，废水处理效果好，还具备废水消毒功能。

主权项：1.一种微波-紫外协同有机废水处理系统，其特征在于，包括微波辐射器、废水处理器、紫外辐射与搅拌器、微波无极紫外灯，所述微波辐射器由微波辐射腔和两个波导管组成，所述废水处理器由废水出口、挡水板、废水处理池、废水入口组成，所述紫外辐射与搅拌器由转动轴、圆盘、微波无极紫外灯灯套、缓冲垫组成，所述微波无极紫外灯置于所述微波无极紫外灯灯套中，所述紫外辐射与搅拌器置于所述废水处理池中，所述废水处理器通过所述废水出口和所述废水入口固定于所述微波辐射腔中；所述两个波导管几何中心连线与任一所述波导管的横截面垂直，所述微波无极紫外灯在插入所述微波无极紫外灯灯套中后，露在外面部分的长度为L，所述两个波导管几何中心连线所在水平面正好将所述微波无极紫外灯的所述露在外面部分平均分成两段，即L1＝L2；所述废水入口与所述废水出口横截面为圆环且所述圆环内径相同，所述废水入口的轴线与所述废水出口的轴线在同一个垂直面上；在所述废水出口的与所述废水处理池相连通的一端设置所述挡水板，所述紫外辐射与搅拌器以所述转动轴为逆时针方向旋转轴心，旋转角速度ω在10-500转分钟，所述转动轴横截面直径在2-5cm之间；在所述微波无极紫外灯灯套的底部安装所述缓冲垫；所述微波无极紫外灯直径d1与所述微波无极紫外灯灯套直径R1之比为0.99，所述微波无极紫外灯灯套直径R1最小为2.1cm；所述微波无极紫外灯灯套呈多个圆环形排布，所述多个圆环具有相同圆心，任意一个所述圆环上的相邻两个所述微波无极紫外灯灯套横截面的圆心距离d2均相等且不小于2R1，任意两个相邻所述圆环的半径之差d3均相等且不小于3R1；最小所述圆环直径R2与所述转动轴横截面直径之比不小于5；最大所述圆环直径R3与所述圆盘直径R之差的绝对值不小于3R1；所述圆环的圆心同时在所述转动轴的转动轴线M和所述废水处理池的轴线N上。

全文数据：一种微波-紫外联合有机废水处理系统技术领域本发明涉及一种有机废水处理系统，尤其涉及一种微波-紫外联合有机废水处理系统。背景技术微波本身具备一定的有机废水处理能力，同时还可与其他有机废水处理方法联合使用。研究表明，微波对废水的处理主要体现在热效应和非热效应两个方面。热效应是指微波能能以热能的形式转化到废水中，使废水温度升高，加快污染物降解速率；非热效应是指微波辐射会削弱有机物分子价键，降低污染物降解活化能。对于微波的热效应，现在存在的争议主要有两方面：一方面是能耗较高，污染物降解速率的加快无法弥补能耗带来的损失；另一方面是外排废水会因为温度较高而造成受纳水体的热污染。为解决上述问题，学者们做了许多探索，其中一个较为成熟的方法是采用微波无极紫外灯，该灯可在微波辐射下被点亮并产生紫外光。在实际操作中，我们可以使微波与微波无极紫外灯接触，将部分微波能转化成紫外光能，从而减少微波能被废水吸收的比例。这在降低废水温度的同时，又保证会有一部分微波能被废水吸收，不会过多影响微波的非热效应。由于紫外光较微波频率高，使紫外光的能量更强，可以打开有机物分子价键，有效降解有机污染物。因此，紫外辐射与微波非热效应相配合，会大大提高有机废水的处理效果。在引入微波辐射和紫外光辐射时，均要考虑废水性质对二者在废水中传播的影响。对微波而言，由于废水对微波的吸收，会使微波在废水中产生一定的穿透深度，穿透深度之外的废水无法接收到微波辐射；对紫外光而言，有些废水透光率很差，会严重削弱紫外光在废水中的传播。因此，应采取有效措施，使废水能够同时均匀接收到微波辐射与紫外光辐射。发明内容本发明的目的是提供一种有效的微波-紫外联合有机废水处理系统，实现微波能向紫外光能的有效转化以及废水对微波和紫外光的均匀接收，从而实现避免受纳水体产生热污染、降低能耗和提高有机废水处理效率的三重目标。本发明的目的是通过以下技术方案实现的：本发明的微波-紫外联合有机废水处理系统，包括微波辐射器1，废水处理器2，紫外辐射与搅拌器3，微波无极紫外灯4，所述微波辐射器1由微波辐射腔1-1和两个波导管1-2组成，所述废水处理器2由废水出口2-1，挡水板2-2，废水处理池2-3，废水入口2-4组成，所述紫外辐射与搅拌器3由转动轴3-1，圆盘3-2，微波无极紫外灯灯套3-3，缓冲垫3-4组成，所述微波无极紫外灯4置于所述微波无极紫外灯灯套3-3中，所述紫外辐射与搅拌器3置于所述废水处理池2-3中，所述废水处理器2通过所述废水出口2-1和所述废水入口2-4固定于所述微波辐射腔1-1中。由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的微波-紫外联合有机废水处理系统，通过使微波辐射与微波无极紫外灯接触，可有效地将微波能转化成紫外光能，在不过多影响微波非热效应的同时，减少废水对微波的吸收；通过紫外辐射与搅拌器3的旋转，会使微波无极紫外灯灯套对废水产生扰动作用，促进废水在废水处理池2-3中旋转流动。该系统可显著降低废水出口温度，避免对受纳水体产生热污染；可以使废水同时均匀接收到微波辐射和紫外光辐射，废水处理效果良好。另外，值得一提的是，由于紫外光的辐射，该系统还会对有机废水产生附带的灭菌效果。附图说明图1为本发明实施例提供的微波-紫外联合有机废水处理系统俯视图；图2为本发明实施例提供的微波-紫外联合有机废水处理系统1-1剖面图；图3为本发明实施例提供的微波-紫外联合有机废水处理系统的微波辐射器俯视图；图4为本发明实施例提供的微波-紫外联合有机废水处理系统的微波辐射器2-2剖面图；图5为本发明实施例提供的微波-紫外联合有机废水处理系统的废水处理器俯视图；图6为本发明实施例提供的微波-紫外联合有机废水处理系统的废水处理器3-3剖面图；图7为本发明实施例提供的微波-紫外联合有机废水处理系统的紫外辐射与搅拌器俯视图；图8为本发明实施例提供的微波-紫外联合有机废水处理系统的紫外辐射与搅拌器4-4剖面图；图9为本发明实施例提供的微波-紫外联合有机废水处理系统的微波无极紫外灯主视图；图10为本发明实施例提供的微波-紫外联合有机废水处理系统尺寸标注图1；图11为本发明实施例提供的微波-紫外联合有机废水处理系统尺寸标注图2；图12为本发明实施例提供的微波-紫外联合有机废水处理系统尺寸标注图3。图中：1-微波辐射器；2-废水处理器；3-紫外辐射与搅拌器；4-微波无极紫外灯；1-1-微波辐射腔；1-2-波导管；2-1-废水出口；2-2-挡水板；2-3-废水处理池；2-4-废水入口；3-1-转动轴；3-2-圆盘；3-3-微波无极紫外灯灯套；3-4-缓冲垫；M-转动轴的转动轴线；N-废水处理池的轴线。具体实施方式下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本发明的微波-紫外联合有机废水处理系统，其较佳的具体实施方式如图1至图12所示：包括微波辐射器1，废水处理器2，紫外辐射与搅拌器3，微波无极紫外灯4，所述微波辐射器1由微波辐射腔1-1和波导管1-2组成，所述废水处理器2由废水出口2-1，挡水板2-2，废水处理池2-3，废水入口2-4组成，所述紫外辐射与搅拌器3由转动轴3-1，圆盘3-2，微波无极紫外灯灯套3-3，缓冲垫3-4组成，所述微波无极紫外灯4置于所述微波无极紫外灯灯套3-3中，所述紫外辐射与搅拌器3置于所述废水处理池2-3中，所述废水处理器2通过所述废水出口2-1和所述废水入口2-4固定于所述微波辐射腔1-1中。所述两个波导管1-2几何中心连线与任一所述波导管1-2的横截面垂直，所述微波无极紫外灯4在插入所述微波无极紫外灯灯套3-3中后，露在外面部分的长度为L，所述两个波导管1-2几何中心连线所在水平面正好将所述微波无极紫外灯4的所述露在外面部分平均分成两段，即L1＝L2。所述废水入口2-4与所述废水出口2-1横截面为圆环且所述圆环内径相同，所述废水入口2-4的轴线与所述废水出口2-1的轴线在同一个垂直面上。在所述废水出口2-1的与所述废水处理池2-3相连通的一端设置所述挡水板2-2，所述紫外辐射与搅拌器3以所述转动轴3-1为轴心，逆时针方向旋转，旋转角速度ω在10-500转分钟，所述转动轴3-1横截面直径在2-5cm之间。在所述微波无极紫外灯灯套3-3的底部安装所述缓冲垫3-4。所述微波无极紫外灯4直径d1与所述微波无极紫外灯灯套3-3直径R1之比为0.99，所述微波无极紫外灯灯套3-3直径R1最小为2.1cm。所述微波无极紫外灯灯套3-3呈多个圆环形排布，所述多个圆环具有相同圆心，任意一个所述圆环上的相邻两个所述微波无极紫外灯灯套3-3横截面的圆心距离d2均相等且不小于2R1，任意两个相邻所述圆环的半径之差d3均相等且不小于3R1。最小所述圆环直径R2与所述转动轴3-1横截面直径之比不小于5。最大所述圆环直径R3与所述圆盘3-2直径R之差的绝对值不小于3R1。所述圆环的圆心同时在所述转动轴3-1的转动轴线M和所述废水处理池2-3的轴线N上。本发明的微波-紫外联合有机废水处理系统，通过紫外辐射与搅拌器的旋转，使废水在废水处理池中发生旋转流动，这使得废水能够充分接收到微波与紫外辐射，降低废水微波吸收特性和透光率对废水处理效果的影响；通过设置挡水板，使废水在出口处尽量能够平稳流出，水流状态不会受到废水旋转流动的影响。具体实施例：如图1～图12所示，微波辐射器1，废水处理器2，紫外辐射与搅拌器3，微波无极紫外灯4，所述微波辐射器1由微波辐射腔1-1和波导管1-2组成，所述废水处理器2由废水出口2-1，挡水板2-2，废水处理池2-3，废水入口2-4组成，所述紫外辐射与搅拌器3由转动轴3-1，圆盘3-2，微波无极紫外灯灯套3-3，缓冲垫3-4组成，所述微波无极紫外灯4置于所述微波无极紫外灯灯套3-3中，所述紫外辐射与搅拌器3置于所述废水处理池2-3中，所述废水处理器2通过所述废水出口2-1和所述废水入口2-4固定于所述微波辐射腔1-1中。该系统通过加入微波无极紫外灯的方式，一方面降低废水对微波的吸收比例，另一方面，利用微波与紫外光的联合作用加强废水的处理效果；通过促进废水的旋转流动，使废水可同时均匀接收到微波与紫外光辐射。所述两个波导管1-2几何中心连线与任一所述波导管1-2的横截面垂直，所述微波无极紫外灯4在插入所述微波无极紫外灯灯套3-3中后，露在外面部分的长度为L，所述两个波导管1-2几何中心连线所在水平面正好将所述微波无极紫外灯4的所述露在外面部分平均分成两段，即L1＝L2。通过采取该结构，可使微波在微波辐射器中均匀辐射，同时还可使微波首先与微波无极紫外灯相接触，并将其点亮，将微波能首先转化能紫外光能，降低废水对微波的吸收比例。优选地，L＝11cm。所述废水入口2-4与所述废水出口2-1横截面为圆环且所述圆环内径相同，所述废水入口2-4的轴线与所述废水出口2-1的轴线在同一个垂直面上。通过采取该结构，可使废水在进出废水处理器的过程中，废水流量相同，同时便于对废水进口和废水出口进行各种技术性操作。在所述废水出口2-1的与所述废水处理池2-3相连通的一端设置所述挡水板2-2，所述紫外辐射与搅拌器3以所述转动轴3-1为轴心，逆时针方向旋转，旋转角速度ω在10-500转分钟，所述转动轴3-1横截面直径在2-5cm之间。通过紫外辐射与搅拌器3的逆时针旋转，可使废水也进行逆时针旋转流动，如图5所示，由于挡水板2-2的存在，废水在旋转过程中不会直接从废水出口2-1排出，而要绕过挡水板2-2，这就大大降低了废水在废水出口2-1处的扰动，从而降低对废水出口处各种检测设备的影响；限制转动轴3-1的横截面直径是为了在保证转动轴强度的情况下，保留尽量多的空间，从而可设置尽量多的微波无极紫外灯灯套。优选地，旋转角速度ω为100转分钟，转动轴3-1横截面直径为2.5cm。在所述微波无极紫外灯灯套3-3的底部安装所述缓冲垫3-4。通过采取该结构，可有效降低在装填微波无极紫外灯4的过程中灯套底部对紫外灯的撞击，大大降低紫外灯破碎的可能性。所述微波无极紫外灯4直径d1与所述微波无极紫外灯灯套3-3直径R1之比为0.99。通过采取该结构，保证了微波无极紫外灯可被顺利插入到微波无极紫外灯灯套3-3中，又保证了紫外辐射与搅拌器3在转动过程中，不会因为紫外灯与灯套之间的空隙过大而造成紫外灯与灯套间的剧烈碰撞。所述微波无极紫外灯灯套3-3直径R1最小为2.1cm。限制微波无极紫外灯灯套3-3直径的最小值，是为了保证微波无极紫外灯的最小直径，使微波无极紫外灯在微波的辐射下可被顺利点亮。优选地，所述微波无极紫外灯灯套3-3直径R1为2.53cm。所述微波无极紫外灯灯套3-3呈多个圆环形排布，所述多个圆环具有相同圆心，任意一个所述圆环上的相邻两个所述微波无极紫外灯灯套3-3横截面的圆心距离d2均相等且不小于2R1，任意两个相邻所述圆环的半径之差d3均相等且不小于3R1。通过采取该结构，可使微波无极紫外灯灯套3-3以一定的规则进行分布，保证对废水搅拌的均匀性。优选地，d2为5.06cm，d3为7.59cm。最小所述圆环直径R2与所述转动轴3-1横截面直径之比不小于5。通过采取该结构，使最小圆环的直径不至于过小，从而保证对废水处理池中心的废水产生有效的搅动作用。最大所述圆环直径R3与所述圆盘3-2直径R之差的绝对值不小于3R1。通过采取该结构，限制了最大圆环的直径，避免了微波无极紫外灯灯套3-3的外边缘与圆盘3-2的外边缘相切。所述圆环的圆心同时在所述转动轴3-1的转动轴线M和所述废水处理池2-3的轴线N上。通过采取该结构，使转动轴3-1在带动整个紫外辐射与搅拌器旋转过程中，废水会以转动轴3-1轴线为中心在废水处理池2-3中均匀旋转流动，尽可能使废水均匀接收到微波和紫外光的双重辐射。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

权利要求：1.一种微波-紫外联合有机废水处理系统，其特征在于，包括微波辐射器、废水处理器、紫外辐射与搅拌器、微波无极紫外灯，所述微波辐射器由微波辐射腔和两个波导管组成，所述废水处理器由废水出口、挡水板、废水处理池、废水入口组成，所述紫外辐射与搅拌器由转动轴、圆盘、微波无极紫外灯灯套、缓冲垫组成，所述微波无极紫外灯置于所述微波无极紫外灯灯套中，所述紫外辐射与搅拌器置于所述废水处理池中，所述废水处理器通过所述废水出口和所述废水入口固定于所述微波辐射腔中。2.根据权利要求1所述的微波-紫外联合有机废水处理系统，其特征在于，所述两个波导管几何中心连线与任一所述波导管的横截面垂直，所述微波无极紫外灯在插入所述微波无极紫外灯灯套中后，露在外面部分的长度为L，所述两个波导管几何中心连线所在水平面正好将所述微波无极紫外灯的所述露在外面部分平均分成两段，即L1＝L2。3.根据权利要求1所述的微波-紫外联合有机废水处理系统，其特征在于，所述废水入口与所述废水出口横截面为圆环且所述圆环内径相同，所述废水入口的轴线与所述废水出口的轴线在同一个垂直面上。4.根据权利要求1所述的微波-紫外联合有机废水处理系统，其特征在于，在所述废水出口的与所述废水处理池相连通的一端设置所述挡水板，所述紫外辐射与搅拌器以所述转动轴为逆时针方向旋转轴心，旋转角速度ω在10-500转分钟，所述转动轴横截面直径在2-5cm之间。5.根据权利要求1所述的微波-紫外联合有机废水处理系统，其特征在于，在所述微波无极紫外灯灯套的底部安装所述缓冲垫。6.根据权利要求1所述的微波-紫外联合有机废水处理系统，其特征在于，所述微波无极紫外灯直径d1与所述微波无极紫外灯灯套直径R1之比为0.99，所述微波无极紫外灯灯套直径R1最小为2.1cm。7.根据权利要求1所述的微波-紫外联合有机废水处理系统，其特征在于，所述微波无极紫外灯灯套呈多个圆环形排布，所述多个圆环具有相同圆心，任意一个所述圆环上的相邻两个所述微波无极紫外灯灯套横截面的圆心距离d2均相等且不小于2R1，任意两个相邻所述圆环的半径之差d3均相等且不小于3R1。8.根据权利要求7所述的微波-紫外联合有机废水处理系统，其特征在于，最小所述圆环直径R2与所述转动轴横截面直径之比不小于5。9.根据权利要求7所述的微波-紫外联合有机废水处理系统，其特征在于，最大所述圆环直径R3与所述圆盘直径R之差的绝对值不小于3R1。10.根据权利要求7所述的微波-紫外联合有机废水处理系统，其特征在于，所述圆环的圆心同时在所述转动轴的转动轴线M和所述废水处理池的轴线N上。

百度查询： 北京石油化工学院 一种微波-紫外协同有机废水处理系统

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