專利名稱：一種超聲波處理有機(jī)廢水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廢水的處理方法，尤其涉及一種利用超聲波處理有機(jī)廢水的方法。
背景技術(shù)：
很多工業(yè)生產(chǎn)過程會(huì)產(chǎn)生大量的生產(chǎn)廢水，其中一些是對(duì)環(huán)境影響較大又難以處理的有機(jī)廢水。有機(jī)廢水的種類很多，例如有機(jī)氯化物廢水、有機(jī)磷化物廢水等，其中有機(jī)氯化物廢水是由多種工業(yè)生產(chǎn)過程產(chǎn)生的有機(jī)廢水，具有產(chǎn)生量大、穩(wěn)定性高、難生物降解的特性。有機(jī)廢水直接排放，會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，開發(fā)新型、高效的廢水處理技術(shù)或預(yù)處理技術(shù)是當(dāng)前有機(jī)廢水處理技術(shù)發(fā)展的方向。
利用超聲波處理有機(jī)廢水是近年來興起的廢水處理新技術(shù)，它利用超聲空化效應(yīng)的物理和化學(xué)作用降解水中的有機(jī)污染物。當(dāng)聲強(qiáng)≥0.7W/cm2的超聲波輻照水溶液時(shí)，會(huì)在其中產(chǎn)生空化效應(yīng)。存在于水中的微氣核(空化核)在超聲場的作用下振動(dòng)、生長、崩潰閉合的過程，是集中聲場能量并迅速釋放的絕熱過程。在空化泡崩潰的極短時(shí)間內(nèi)，空化泡及其周圍極小空間范圍內(nèi)出現(xiàn)“熱點(diǎn)”，產(chǎn)生1900～5200K的高溫和超過50MPa的高壓，這些極端條件直接或間接作用于水溶液中的有機(jī)物，使其降解。降解主要發(fā)生在空化泡內(nèi)及其表面層兩個(gè)區(qū)域，有機(jī)物可以單獨(dú)或同時(shí)通過熱分解、OH等自由基氧化途徑實(shí)現(xiàn)降解。
現(xiàn)有的超聲降解研究涉及多種有機(jī)物，例如硝基化合物、含氯化合物、含磷化合物、芳香族化合物等?，F(xiàn)有的超聲降解技術(shù)的主要方法是將超聲波直接作用于廢水，選擇適宜的聲場條件和溶液條件，利用超聲空化效應(yīng)降解廢水中的有機(jī)物。為了提高廢水處理的效果、降低廢水處理的能耗，必須提高聲能-空化能的轉(zhuǎn)化率和空化能的利用率，這是超聲波處理有機(jī)廢水工業(yè)化技術(shù)需要解決的主要問題。
現(xiàn)有的超聲波處理有機(jī)廢水技術(shù)存在著處理效果差、能量消耗高等問題。其原因是首先，超聲波作用于水體時(shí)，有相當(dāng)部分的聲能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和熱能，為了提高空化效應(yīng)的強(qiáng)度、保證廢水處理的效果，需要增加超聲場的強(qiáng)度，這樣就會(huì)產(chǎn)生更多的熱量，進(jìn)一步降低聲能-空化能的轉(zhuǎn)化率；其次，由于空化效應(yīng)均勻分布在整個(gè)水體中，空化泡在有機(jī)物濃度高的區(qū)域沒有集中分布，空化能的利用率低，空化效應(yīng)所集中的能量沒有充分作用于有機(jī)物的降解。
中國專利CN2496568Y公開了一種旋轉(zhuǎn)式超聲波聚焦處理器。該處理裝置是一個(gè)半球體或多邊體立體水槽，在水槽的中央放置反應(yīng)器，在水槽的外側(cè)安裝有若干個(gè)超聲波換能器.各超聲波換能器向水槽內(nèi)中心點(diǎn)方向發(fā)射超聲波能量，超聲波能量集中到水槽內(nèi)的一個(gè)小的范圍，加強(qiáng)了該區(qū)域超聲空化的強(qiáng)度，提高了處理液體的能力。日本專利P2002-172389A公開了一種有機(jī)廢水的超聲波處理裝置。該處理裝置匹配反應(yīng)器中超聲波的傳播距離和超聲波的波長，輔之以平面或弧形的反射板，在反應(yīng)器內(nèi)形成駐波，在特定區(qū)域內(nèi)加強(qiáng)了超聲空化的強(qiáng)度，提高了廢水處理的效果。上述技術(shù)方案，通過在反應(yīng)器內(nèi)形成聚焦點(diǎn)或駐波，在局部區(qū)域內(nèi)增加了超聲空化的強(qiáng)度，提高了聲能-空化能轉(zhuǎn)化率。但是，集中起來的能量沒有直接作用于高濃度的廢水，空化能的利用率較低，超聲處理的效果有待提高。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中，超聲波處理有機(jī)廢水時(shí)，聲能轉(zhuǎn)化為空化能的轉(zhuǎn)化率低和空化能沒有充分作用于污染物的問題，本發(fā)明采用一種將聲能聚焦的反應(yīng)器處理有機(jī)廢水。在反應(yīng)器的焦點(diǎn)(焦點(diǎn)線)位置聲能被聚焦，提高了聲能-空化能的轉(zhuǎn)化率；廢水的進(jìn)口設(shè)置在焦點(diǎn)(焦點(diǎn)線)附近，廢水首先流經(jīng)焦點(diǎn)(焦點(diǎn)線)位置，聚焦的聲能直接作用于高濃度的廢水，提高了空化能的利用率。
本發(fā)明提供的一種超聲波處理有機(jī)廢水的方法，其特點(diǎn)在于超聲波處理在一個(gè)反應(yīng)器中進(jìn)行，反應(yīng)器的超聲波發(fā)生裝置發(fā)出平行波，形狀為拋物柱面的聚焦反射板將平行波聚焦在拋物柱面的焦點(diǎn)線位置，有機(jī)廢水通過進(jìn)水管上的進(jìn)水孔連續(xù)進(jìn)入反應(yīng)器，進(jìn)料管在焦點(diǎn)線附近，進(jìn)水孔朝向焦點(diǎn)線位置，廢水進(jìn)入反應(yīng)器后首先流經(jīng)焦點(diǎn)線位置，超聲波作用于廢水，充分降解其中的有機(jī)物，處理后的廢水經(jīng)出水口連續(xù)排出。
該處理方法是這樣實(shí)現(xiàn)的有機(jī)廢水連續(xù)進(jìn)入超聲波反應(yīng)器，超聲波作用于有機(jī)廢水，降解其中的有機(jī)物，處理后的有機(jī)廢水連續(xù)排出反應(yīng)器。
所述超聲波反應(yīng)器包括外殼、超聲波發(fā)生裝置、聚焦反射板、進(jìn)水管、出水口；所述超聲波發(fā)生裝置發(fā)出的超聲波是平行波；所述聚焦反射板是一個(gè)橫截面為拋物線的柱面，該拋物柱面的開口方向朝向超聲波發(fā)生裝置，超聲波發(fā)生裝置發(fā)出的超聲波由聚焦反射板反射聚焦到拋物柱面的焦點(diǎn)線位置；所述進(jìn)水管設(shè)置在拋物柱面焦點(diǎn)線的旁邊，進(jìn)水管與拋物柱面的焦點(diǎn)線平行，進(jìn)水管朝向焦點(diǎn)線的一側(cè)設(shè)置進(jìn)水孔；所述超聲波發(fā)生裝置發(fā)出的超聲波頻率為20kHz～60kHz、超聲波強(qiáng)度為20～80W/cm2。
反應(yīng)器是一個(gè)箱體，箱體的一端設(shè)置超聲波發(fā)生裝置，另一端設(shè)置聚焦反射板，聚焦反射板可以是獨(dú)立設(shè)置的一塊板，也可以是構(gòu)成反應(yīng)器箱體一端的部分外殼。超聲波發(fā)生裝置發(fā)出的超聲波是平行波，聚焦反射板是一個(gè)垂直放置的橫截面為拋物線的柱面，不同高度橫截面的拋物線頂點(diǎn)形成一條與反應(yīng)器底面垂直的頂點(diǎn)線，不同高度橫截面的拋物線焦點(diǎn)形成一條與反應(yīng)器底面垂直的焦點(diǎn)線，焦點(diǎn)線位于反應(yīng)器內(nèi)超聲波發(fā)生裝置和頂點(diǎn)線之間，超聲波發(fā)生裝置發(fā)出的平行波被聚焦反射板聚焦到拋物柱面的焦點(diǎn)線位置。進(jìn)水管是一個(gè)與焦點(diǎn)線平行的細(xì)管；減小進(jìn)水管的管徑有利于減少進(jìn)水管對(duì)超聲波的阻擋，加大進(jìn)水管的管徑有利于降低進(jìn)水的水流速度，提高焦點(diǎn)線附近廢水的濃度；在反應(yīng)器設(shè)計(jì)時(shí)，針對(duì)具體情況，在合理范圍內(nèi)選擇較小的進(jìn)水管管徑。優(yōu)選進(jìn)水管軸線至焦點(diǎn)線的距離一般為進(jìn)水管半徑的1～20倍、更優(yōu)選為1～6倍。進(jìn)水孔的高度低于廢水處理時(shí)的水位，廢水由進(jìn)水孔進(jìn)入反應(yīng)器，首先流經(jīng)拋物柱面的焦點(diǎn)線位置。
在具體實(shí)施本發(fā)明的時(shí)候，所述超聲波發(fā)生裝置由均勻分布在一個(gè)平面內(nèi)的多個(gè)頻率相同的超聲波換能器組成；所述聚焦反射板是外殼的一部分；所述進(jìn)水管上設(shè)置多個(gè)進(jìn)水孔，進(jìn)水孔在進(jìn)水管上均勻排列。
均勻分布在一個(gè)平面內(nèi)的多個(gè)頻率相同的超聲波換能器組成的超聲波發(fā)生裝置發(fā)出的超聲波以基本平行的方式在反應(yīng)器內(nèi)傳播，由外殼的一部分構(gòu)成的聚焦反射板將其聚焦在拋物柱面的焦點(diǎn)線位置。出水口設(shè)置在遠(yuǎn)離進(jìn)水管的位置，盡量遠(yuǎn)離進(jìn)水孔。出水口可以設(shè)置在反應(yīng)器的上部、中部或底部，采用上部溢流或控制底部、中部出水口流量的方法，將處理后的廢水從反應(yīng)器排出并控制反應(yīng)器中的水位。
在具體實(shí)施本發(fā)明的時(shí)候，所述進(jìn)水管設(shè)置在拋物柱面焦點(diǎn)線和拋物柱面頂點(diǎn)線的連線上；擋流板設(shè)置在拋物柱面焦點(diǎn)線和超聲波發(fā)生裝置之間；所述擋流板是一個(gè)與進(jìn)水管平行的豎板，擋流板與進(jìn)水管的長度相當(dāng)，其橫截面是一段直線或一段圓弧，所述圓弧的開口方向朝向焦點(diǎn)線。
擋流板和進(jìn)水管之間的區(qū)域是廢水的高濃度區(qū)域，拋物柱面的焦點(diǎn)線位于該高濃度區(qū)域內(nèi)；不同的擋流板寬度和擋流板與進(jìn)水管之間距離對(duì)該區(qū)域廢水的濃度有不同的影響，較大的擋流板寬度有利于提高該區(qū)域廢水的濃度，較小的擋流板寬度有利于減少擋流板對(duì)超聲波的阻擋；在反應(yīng)器設(shè)計(jì)時(shí)，針對(duì)具體情況，在合理范圍內(nèi)選擇較小的擋流板寬度和與之相應(yīng)的擋流板與進(jìn)水管之間距離。一般情況下，優(yōu)選擋流板兩側(cè)邊與進(jìn)水管中心形成的平面夾角為30°～120°，優(yōu)選擋流板與進(jìn)水管中心之間距離和焦點(diǎn)線與進(jìn)水管中心之間距離的比大于1、小于等于2.5倍。擋流板與進(jìn)水管的長度相當(dāng)(通常情況下相等)，其頂端高于最高的進(jìn)水孔；擋流板可以采用隔聲量小的材料制成。設(shè)置擋流板，限制了高濃度廢水的擴(kuò)散，增加了拋物柱面焦點(diǎn)線附近的廢水濃度，提高了廢水的處理效果。
在具體實(shí)施本發(fā)明的時(shí)候，所述廢水中含有有機(jī)氯化物或有機(jī)磷化物；例如，廢水中含有的有機(jī)氯化物是三氯丙烷、氯苯、二氯丙烷、四氯化碳、氯仿、二氯甲烷、氯酚等，廢水中含有的有機(jī)磷化物是甲胺磷、甲基對(duì)硫磷等。
液體中的溶解氣體可以降低超聲空化閾值，增加廢水中的溶解氣體有利于空化效應(yīng)的形成和超聲降解效果的提高。在具體實(shí)施本發(fā)明的時(shí)候，所述廢水在進(jìn)入反應(yīng)器之前充空氣或氧氣。
超聲降解有機(jī)物的反應(yīng)途徑多為自由基反應(yīng)，降低廢水的pH值、增加廢水的離子濃度、在廢水中加入二價(jià)鐵離子、氯離子，有利于強(qiáng)化自由基的產(chǎn)生、提高超聲降解的效果。因此，在具體實(shí)施本發(fā)明的時(shí)候，調(diào)節(jié)進(jìn)入反應(yīng)器廢水的pH值小于4?？梢圆捎迷趶U水中直接加入硫酸或鹽酸的方法，調(diào)節(jié)進(jìn)入反應(yīng)器的廢水至酸性，一般pH值調(diào)節(jié)為2～3。在具體實(shí)施本發(fā)明的時(shí)候，調(diào)節(jié)進(jìn)入反應(yīng)器廢水的氯離子濃度為400～4000mg/l；優(yōu)選濃度為1000～2000mg/l。調(diào)節(jié)時(shí)可以在廢水中加入氯化鈉或氯化鉀。在具體實(shí)施本發(fā)明的時(shí)候，調(diào)節(jié)進(jìn)入反應(yīng)器廢水的二價(jià)鐵離子濃度為100～1000mg/l；優(yōu)選濃度為200～500mg/l。調(diào)節(jié)時(shí)可以在廢水中加入硫酸亞鐵。
超聲波作用于液體時(shí)，一部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能，導(dǎo)致液體溫度的升高，如果不加以控制，廢水的溫度可以達(dá)到50～80℃，甚至達(dá)到90℃以上。降低液體的溫度有利于增強(qiáng)空化效應(yīng)，例如廢水的溫度為20℃時(shí)超聲處理效果比40℃時(shí)有所提高。但是通過人工冷卻方法達(dá)到過低的處理溫度會(huì)增加廢水處理的能耗，選擇適當(dāng)?shù)奶幚頊囟瓤梢越档统晱U水處理的綜合能耗。在具體實(shí)施本發(fā)明的時(shí)候，超聲波處理有機(jī)廢水時(shí)，調(diào)節(jié)廢水的溫度為20℃～30℃?？梢圆捎弥苯涌刂茝U水進(jìn)水溫度或/和間接控制反應(yīng)器中廢水溫度的方法，降低反應(yīng)器中廢水的溫度，特別是拋物柱面焦點(diǎn)線附近廢水的溫度。
本發(fā)明的處理方法，采用形狀為拋物柱面的聚焦反射板將超聲波發(fā)生裝置發(fā)出的平行波聚焦，在焦點(diǎn)線附近形成一個(gè)聲能密集區(qū)，有利于空化效應(yīng)的產(chǎn)生和強(qiáng)化，提高了聲能-空化能的轉(zhuǎn)化率；有機(jī)廢水在焦點(diǎn)線附近進(jìn)入反應(yīng)器，在焦點(diǎn)線附近形成一個(gè)高濃度區(qū)域，高能區(qū)域與高濃區(qū)域重合，提高了空化能的利用率。采用本發(fā)明的方法處理有機(jī)廢水，可以提高廢水中有機(jī)物的處理效果，降低超聲波處理裝置的能耗。


圖1是超聲波反應(yīng)器的俯視2是超聲波反應(yīng)器的剖視3是沒有聚焦反射板的超聲波反應(yīng)器的俯視圖具體實(shí)施方式
下面對(duì)照附圖、結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步詳述本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于下述的具體實(shí)施方式
。
實(shí)施例1廢水中的有機(jī)物為三氯丙烷，其濃度為800mg/l。
反應(yīng)器1包括外殼2、超聲波發(fā)生裝置3、聚焦反射板4、進(jìn)水管5、出水口6(參見圖1、圖2)。
反應(yīng)器1的外殼2是一個(gè)箱體，箱體的高度為0.5米。箱體的橫截面由兩部分構(gòu)成，其左側(cè)部分是一個(gè)右端不封口的矩形，矩形的長度為0.6米、寬度為0.5米；其右側(cè)部分是一個(gè)開口朝向左側(cè)的拋物線，經(jīng)過拋物線頂點(diǎn)的軸線與左側(cè)矩形的長度邊平行并正對(duì)該矩形寬度邊的中點(diǎn)。以拋物線的頂點(diǎn)為原點(diǎn)(0，0)，拋物線的形狀為y2＝-0.6x，拋物線的焦點(diǎn)位于(-0.15，0)，矩形和拋物線在(-0.104，0.25)、(-0.104，-0.25)處對(duì)接，以上單位為米。
超聲波發(fā)生裝置3與聚焦反射板4相對(duì)放置。超聲波發(fā)生裝置3位于箱體的左側(cè)端面，由均勻排列在與底面垂直的平面內(nèi)的9個(gè)(3×3)超聲換能器組成，超聲波發(fā)生裝置3發(fā)出的超聲波以基本平行方式沿與超聲換能器所在平面相垂直的方向傳播。聚焦反射板4由外殼2的拋物柱面部分構(gòu)成，超聲波發(fā)生裝置3發(fā)出的超聲波能夠由聚焦反射板4反射聚焦到拋物柱面的焦點(diǎn)線8位置。
進(jìn)水管5為Φ10mm的細(xì)管，設(shè)置在拋物柱面焦點(diǎn)線8旁邊靠近拋物柱面頂點(diǎn)線的一側(cè)，并與拋物柱面的焦點(diǎn)線8平行。在進(jìn)水管5面向焦點(diǎn)線8的一側(cè)均勻排列多個(gè)進(jìn)水孔7，最高的進(jìn)水孔7低于廢水處理時(shí)的水位，廢水由進(jìn)水孔7進(jìn)入反應(yīng)器1，廢水的流動(dòng)方向指向拋物柱面的焦點(diǎn)線8位置。出水口6設(shè)置在反應(yīng)器1遠(yuǎn)離進(jìn)水管5一側(cè)的底部中間。
廢水由進(jìn)水管5連續(xù)進(jìn)入反應(yīng)器1，超聲波作用于廢水，降解其中的三氯丙烷，處理后的廢水由出水口6連續(xù)排出反應(yīng)器1。
超聲處理過程中，超聲波頻率為55kHz，超聲波強(qiáng)度為40W/cm2，廢水在反應(yīng)器1中的停留時(shí)間為30min。廢水處理的溫度為25℃，采用控制進(jìn)水溫度和夾套間接水冷卻的方式實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過上述處理過程，穩(wěn)定后出水的三氯丙烷去除率為75％。
實(shí)施例2廢水中的有機(jī)物為三氯丙烷，其濃度為800mg/l。
反應(yīng)器1的外殼2、超聲波發(fā)生裝置3、聚焦反射板4、進(jìn)水管5、出水口6與實(shí)施例1相同(參見圖1、圖2)。
在反應(yīng)器1中設(shè)置擋流板9。擋流板9是與進(jìn)水管5平行的豎板，設(shè)置在拋物柱面焦點(diǎn)線8旁邊靠近超聲波發(fā)生裝置3的一側(cè)；擋流板9的橫截面是圓心位于進(jìn)水管中心的圓弧，圓弧正對(duì)進(jìn)水管5的進(jìn)水方向；圓弧兩端與進(jìn)水管中心形成的夾角為60°，圓弧的半徑為0.06米，拋物柱面的焦點(diǎn)位于圓弧和進(jìn)水管5之間，焦點(diǎn)到進(jìn)水管中心的距離為0.03米；擋流板9的高度與進(jìn)水管5的長度相同。
超聲處理過程中，超聲波頻率為22kHz，超聲波強(qiáng)度為40W/cm2，廢水在反應(yīng)器1中的停留時(shí)間為30min。廢水處理的溫度為25℃，采用控制進(jìn)水溫度和夾套間接水冷卻的方式實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過上述處理過程，穩(wěn)定后出水的三氯丙烷去除率為79％。
實(shí)施例3～5廢水處理采用的反應(yīng)器形式和處理?xiàng)l件與實(shí)施例2相同，廢水中的有機(jī)物為三氯丙烷，其濃度分別為100mg/l、500mg/l、1500mg/l，處理后三氯丙烷去除率分別為83％、81％、76％。
實(shí)施例6～7廢水中的有機(jī)物為三氯丙烷，其濃度為800mg/l。
采用的反應(yīng)器的形式與實(shí)施例2相同。超聲處理過程中，超聲波強(qiáng)度分別為20W/cm2、80W/cm2，其他處理?xiàng)l件與實(shí)施例2相同，處理后三氯丙烷去除率分別為62％、85％。
實(shí)施例8～10廢水中的有機(jī)物為三氯丙烷，其濃度為800mg/l。
采用的反應(yīng)器的形式與實(shí)施例2相同。超聲處理過程中，廢水在反應(yīng)器1中的停留時(shí)間分別為15min、60min、120min，其他處理?xiàng)l件與實(shí)施例2相同，處理后三氯丙烷去除率分別為55％、87％、95％。
實(shí)施例13廢水中的有機(jī)物為三氯丙烷，其濃度為800mg/l。
反應(yīng)器的形式、處理?xiàng)l件與實(shí)施例2相同。調(diào)節(jié)進(jìn)水的pH值為2.5，處理后三氯丙烷去除率為82％。
實(shí)施例14～15廢水中的有機(jī)物為三氯丙烷，其濃度為800mg/l。
反應(yīng)器的形式、處理?xiàng)l件與實(shí)施例2相同。廢水在進(jìn)入反應(yīng)器之前充空氣和氧氣至飽和，處理后三氯丙烷去除率為81％、82％。
實(shí)施例16～18廢水中的有機(jī)物為三氯丙烷，其濃度為800mg/l。
反應(yīng)器的形式、處理?xiàng)l件與實(shí)施例2相同。進(jìn)入反應(yīng)器之前，在廢水中加入氯化鈉，調(diào)節(jié)廢水的氯離子濃度分別為400mg/l、1500mg/l、4000mg/l，處理后三氯丙烷去除率分別為80％、82％、83％。
實(shí)施例19～21廢水中的有機(jī)物為三氯丙烷，其濃度為800mg/l。
反應(yīng)器的形式、處理?xiàng)l件與實(shí)施例2相同。進(jìn)入反應(yīng)器之前，在廢水中加入硫酸亞鐵，調(diào)節(jié)廢水的二價(jià)鐵離子濃度分別為100mg/l、300mg/l、1000mg/l，處理后三氯丙烷去除率分別為81％、83％、84％。
實(shí)施例22廢水中的有機(jī)物為氯苯，其濃度為100mg/l。
廢水處理采用的反應(yīng)器形式和處理?xiàng)l件與實(shí)施例2相同，處理后氯苯的去除率為79％。
實(shí)施例23
廢水中的有機(jī)物為甲胺磷，其濃度為100mg/l。
廢水處理采用的反應(yīng)器形式和處理?xiàng)l件與實(shí)施例2相同，處理后甲胺磷的去除率為82％。
對(duì)比例廢水中的有機(jī)物為三氯丙烷，其濃度為800mg/l。
反應(yīng)器1為一個(gè)箱體，包括外殼2、超聲波發(fā)生裝置3、進(jìn)水口10、出水口6(參見圖3)。
其超聲波發(fā)生裝置3與實(shí)施例2相同，進(jìn)水口10設(shè)置在反應(yīng)器1中遠(yuǎn)離超聲波發(fā)生裝置3的箱體底部中間，出水口6設(shè)置在反應(yīng)器1中靠近超聲波發(fā)生裝置3的箱體底部中間。廢水由進(jìn)水口10連續(xù)進(jìn)入反應(yīng)器1，超聲波作用于廢水，降解其中的三氯丙烷，處理后的廢水由出水口6連續(xù)排出反應(yīng)器1。
超聲處理過程中，超聲波頻率為22kHz，超聲波強(qiáng)度為40W/cm2，廢水在反應(yīng)器1中的停留時(shí)間為30min。廢水處理的溫度為25℃，采用間接水冷卻的方式實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過上述處理過程，裝置穩(wěn)定后出水的三氯丙烷去除率為62％。
通過對(duì)比可知在同樣的廢水和操作條件下，采用設(shè)置聚焦反射板4和進(jìn)水管5的反應(yīng)器比采用沒有聚焦反射板4和進(jìn)水管5的反應(yīng)器，提高了有機(jī)廢水處理效果。
權(quán)利要求
1.一種超聲波處理有機(jī)廢水的方法，其特征是有機(jī)廢水連續(xù)進(jìn)入超聲波反應(yīng)器[1]，超聲波作用于有機(jī)廢水，降解其中的有機(jī)物，處理后的有機(jī)廢水連續(xù)排出反應(yīng)器[1]；所述超聲波反應(yīng)器[1]包括外殼[2]、超聲波發(fā)生裝置[3]、聚焦反射板[4]、進(jìn)水管[5]、出水口[6]；所述超聲波發(fā)生裝置[3]發(fā)出的超聲波是平行波；所述聚焦反射板[4]是一個(gè)橫截面為拋物線的柱面，該拋物柱面的開口方向朝向超聲波發(fā)生裝置[3]，超聲波發(fā)生裝置[3]發(fā)出的超聲波由聚焦反射板[4]反射聚焦到拋物柱面的焦點(diǎn)線[8]位置；所述進(jìn)水管[5]設(shè)置在拋物柱面焦點(diǎn)線[8]的旁邊，進(jìn)水管[5]與拋物柱面的焦點(diǎn)線[8]平行，進(jìn)水管[5]朝向焦點(diǎn)線[8]的一側(cè)設(shè)置進(jìn)水孔[7]；所述超聲波發(fā)生裝置[3]發(fā)出的超聲波頻率為20kHz～60kHz、超聲波強(qiáng)度為20～80W/cm2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波處理有機(jī)廢水的方法，其特征是所述超聲波發(fā)生裝置[3]由均勻分布在一個(gè)平面內(nèi)的多個(gè)頻率相同的超聲波換能器組成；所述聚焦反射板[4]是外殼[2]的一部分；所述進(jìn)水管[5]上設(shè)置多個(gè)進(jìn)水孔[7]，進(jìn)水孔[7]在進(jìn)水管[5]上均勻排列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波處理有機(jī)廢水的方法，其特征是所述進(jìn)水管[5]設(shè)置在拋物柱面焦點(diǎn)線[8]和拋物柱面頂點(diǎn)線的連線上；擋流板[9]設(shè)置在拋物柱面焦點(diǎn)線[8]和超聲波發(fā)生裝置[3]之間；所述擋流板[9]是一個(gè)與進(jìn)水管[5]平行的豎板，擋流板[9]與進(jìn)水管[5]的長度相當(dāng)，其橫截面是一段直線或一段圓弧，所述圓弧的開口方向朝向焦點(diǎn)線[8]。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種超聲波處理有機(jī)廢水的方法，其特征是所述廢水中含有有機(jī)氯化物或有機(jī)磷化物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種超聲波處理有機(jī)廢水的方法，其特征是所述廢水中含有三氯丙烷、氯苯或甲胺磷。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種超聲波處理有機(jī)廢水的方法，其特征是所述廢水在進(jìn)入反應(yīng)器[1]之前充空氣或氧氣。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種超聲波處理有機(jī)廢水的方法，其特征是調(diào)節(jié)進(jìn)入反應(yīng)器[1]廢水的pH值小于4。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種超聲波處理有機(jī)廢水的方法，其特征是調(diào)節(jié)進(jìn)入反應(yīng)器[1]廢水的氯離子濃度為400～4000mg/l。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種超聲波處理有機(jī)廢水的方法，其特征是調(diào)節(jié)進(jìn)入反應(yīng)器[1]廢水的氯離子濃度為1000～2000mg/l。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種超聲波處理有機(jī)廢水的方法，其特征是調(diào)節(jié)進(jìn)入反應(yīng)器[1]廢水的二價(jià)鐵離子濃度為100～1000mg/l。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種超聲波處理有機(jī)廢水的方法，其特征是調(diào)節(jié)進(jìn)入反應(yīng)器[1]廢水的二價(jià)鐵離子濃度為200～500mg/l。
12.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種超聲波處理有機(jī)廢水的方法，其特征是超聲波處理有機(jī)廢水時(shí)，調(diào)節(jié)廢水的溫度為20℃～30℃。
全文摘要
本發(fā)明是一種超聲波處理有機(jī)廢水的方法。有機(jī)廢水的處理在超聲波反應(yīng)器中進(jìn)行，反應(yīng)器包括外殼、超聲波發(fā)生裝置、聚焦反射板、進(jìn)水管、出水口，超聲波發(fā)生裝置發(fā)出平行波，形狀為拋物柱面的聚焦反射板將超聲波聚焦在拋物柱面的焦點(diǎn)線位置，有機(jī)廢水在焦點(diǎn)線附近連續(xù)進(jìn)入反應(yīng)器，超聲波作用于廢水，降解其中的有機(jī)物，處理后的廢水連續(xù)排出反應(yīng)器。采用該方法處理有機(jī)廢水，提高了聲能－空化能的轉(zhuǎn)化率和空化能的利用率，降低了有機(jī)廢水超聲處理的能耗，提高了有機(jī)污染物的去除效果。
文檔編號(hào)C02F1/36GK1810666SQ200410096038
公開日2006年8月2日 申請(qǐng)日期2005年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月28日
發(fā)明者劉恒, 朱良, 劉正 申請(qǐng)人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司北京化工研究院