專利名稱：一種高溫高壓微波物化處理含磷污水的系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于水污染治理領域，特別是涉及ー種微波物化處理含磷污水的系統(tǒng)。
背景技術：
磷是造成水體富營養(yǎng)化的重要影響因素之一。目前去除污水中磷的方法有生物法和化學法兩種。生物除磷法是使磷被微生物攝取后當做剩余污泥排出達到除磷的目的，但微生物攝取磷的能力有限，單純的生物除磷法通常不能滿足磷的排放標準要求?；瘜W除磷法可以有效的除磷，但傳統(tǒng)的化學除磷法由于是在常溫常壓下進行化學反應，必須過量的投加除磷藥劑，而且化學反應耗時長(通常不少于30min)，增加除磷成本，同時會產(chǎn)生大量的化學污泥。高溫高壓的條件可以極大的促進除磷反應的進行，可以在較 短的反應時間內(nèi)獲得很高的除磷效率，同時降低除磷藥劑的消耗量、減少后續(xù)含磷污泥的處理成本。微波應用于水污染治理中，是近幾年來的研究熱點之一。微波可以穿透水體，對水體中的物質(zhì)具有選擇加熱性，實現(xiàn)水體內(nèi)部的微觀分子振蕩，從而將微波能轉(zhuǎn)化為水體的熱能。微波對水體中吸收微波的物質(zhì)，可以迅速的使其表面點位升高到1000°c以上的高溫，起到一定的促進作用。根據(jù)氣蝕和壓カ突變原理，在水體中，氣泡的生成和破滅，尤其是在氣泡破滅的瞬間可以產(chǎn)生巨大的沖擊波，由此對水體內(nèi)部作用的壓カ可達140MPa以上。微波可以促進水體中氣泡的破滅，產(chǎn)生巨大的壓力，結(jié)合微波選擇性加熱獲得高溫的特點，如此高溫高壓的條件可極大的促進化學除磷反應的進行，使其反應迅速、均勻、徹底。在目前已有公開的中國專利文獻中，多見利用微波作用獲得高溫條件的報道，未見利用微波作用獲得高壓條件促進反應進行的報道，雖然在已公開的中國專利文獻CN102381741A中有報道采用氣泵將空氣通過管道的管ロ直接噴入微波催化活性炭反應床中，但該專利明確指出其反應是在常壓下進行，且對其送氣的目的未明確，顯然其通過管ロ直接噴入的氣體是使活性炭處于流化狀態(tài)，且噴入的串柱狀的大型氣泡不易破滅，因此不能形成高壓狀態(tài)。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型要解決的技術問題在于提供一種反應時間短且除磷徹底的高溫高壓微波物化處理含磷污水的系統(tǒng)。為了解決以上技術問題，本實用新型是通過以下技術方案予以實現(xiàn)的。ー種高溫高壓微波物化處理含磷污水的系統(tǒng)，該系統(tǒng)由加藥泵、除磷藥劑溶儲罐、管道混合器、微波發(fā)生器、提升泵、微波反應器、除磷反應柱、湍流壓カ突變器、空氣擴散器、浮選沉淀池、污泥濃縮池、壓濾機、減壓閥、加壓溶氣水儲罐、空壓機以及加壓泵組成；所述微波反應器中央設有除磷反應柱，所述除磷反應柱內(nèi)底部設有湍流壓カ突變器和空氣擴散器；所述加藥泵的出ロ連接到管道混合器的進水端，所述管道混合器的出水通過提升泵連接到微波反應器，所述微波反應器的出水連接到浮選沉淀池，所述浮選沉淀池設有出水排放口和污泥排放ロ，所述浮選沉淀池的排泥經(jīng)污泥排放ロ連接到污泥濃縮池，所述污泥濃縮池的含磷上清液連接到所述管道混合器的進水口，所述污泥濃縮池的排泥連接到壓濾機，所述壓濾機的含磷壓濾液連接到所述管道混合器的進水口，所述減壓閥的出口連接到除磷反應柱內(nèi)的空氣擴散器，所述微波發(fā)生器通過波導管連接到微波反應器的波導ロ。進ー步的，所述除磷反應柱設置在微波反應器內(nèi)部。進ー步的，所述除磷反應柱貫穿微波反應器并伸出其外。所述空氣擴散器是穿孔曝氣管、微孔曝氣管、曝氣盤、曝氣砂芯、多孔性空氣擴散板、水力沖擊空氣擴散器中的任ー種。所述湍流壓カ突變器具有與水泵葉輪葉片相同的曲面結(jié)構(gòu)，是合為一體的兩個半 橢球或兩個蝶形或兩個傘形中的任ー種。本實用新型利用微波的穿透性和選擇加熱性，使混勻于含磷污水中的鋁鐵系金屬鹽類除磷藥劑表面點位的溫度迅速升高獲得高溫，采用加壓溶氣裝置和空氣擴散器獲得持續(xù)的安全的微小氣泡的供給，利用微波和壓カ突變的雙重作用促進水中微小氣泡破滅的瞬間產(chǎn)生高壓的特點，同時獲得了高溫高壓的反應條件，克服了傳統(tǒng)的常溫常壓化學除磷反應的諸多缺點。本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點I)在高溫高壓條件下進行化學除磷反應，因此反應迅速、均勻、徹底；2)除磷效率高，能夠?qū)⒑孜鬯辛椎暮咳コ?. 5mg/L以下，達到排放標準要求；3)由于反應均勻、徹底，減少了除磷藥劑投加量，降低了藥劑成本；4)反應時間短，本實用新型實際的除磷反應時間為0. 5min 5min，遠低于傳統(tǒng)的常溫常壓的化學除磷反應時間(不少于30min)。

圖1是本實用新型處理含磷污水的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實用新型處理含磷污水的系統(tǒng)另ー種結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、加藥泵；2、除磷藥劑溶儲罐；3、管道混合器；4、微波發(fā)生器；5、提升泵；
6、微波反應器；7、除磷反應柱；8、湍流壓カ突變器；9、空氣擴散器；10、浮選沉淀池；11、污泥濃縮池；12、壓濾機；13、減壓閥；14、加壓溶氣水儲罐；15、空壓機；16、加壓泵。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進ー步的說明。如圖1所示，本實用新型公開了ー種高溫高壓微波物化法處理含磷污水的系統(tǒng)，包括由加藥泵I和除磷藥劑溶儲罐2組成除磷藥劑投加裝置，所述除磷藥劑投加裝置的出ロ連接到管道混合器3的進水端，所述管道混合器3的出水通過提升泵5連接到微波反應器6 ;所述微波反應器6內(nèi)部設有過水管，其側(cè)面設有進水孔、出水孔、檢修孔和波導ロ，其內(nèi)部設有除磷反應柱7，所述除磷反應柱7下部設有進水孔、上部設出水孔、底部設加壓溶氣水進入孔，并分別與所述微波反應器6相應的過水管相連通，所述除磷反應柱7內(nèi)底部設有湍流壓力突變器8和空氣擴散器9 ;所述微波反應器6的出水連接到浮選沉淀池10，所述浮選沉淀池10設有出水排放口和污泥排放ロ，所述浮選沉淀池10的排泥經(jīng)污泥排放ロ連接到污泥濃縮池11，所述污泥濃縮池11的含磷上清液連接到管道混合器3的進水口，所述污泥濃縮池11的排泥連接到壓濾機12，所述壓濾機12的含磷壓濾液連接到所述管道混合器3的進水口 ；由減壓閥13、加壓溶氣水儲罐14、空壓機15、加壓泵16組成加壓溶氣裝置，所述加壓溶氣裝置的出口連接到除磷反應柱7內(nèi)的空氣擴散器9，所述微波發(fā)生器4通過波導管連接到微波反應器6的波導ロ。圖2公開了另ー種高溫高壓微波物化法處理含磷污水的系統(tǒng)，該系統(tǒng)與圖1所示的系統(tǒng)區(qū)別僅在于除磷反應柱7相對于微波反應器6的位置。如圖1所示，所述除磷反應柱7設置在微波反應器6內(nèi)部。如圖2所示，所述除磷反應柱7貫穿微波反應器6井伸出到它的外面。實施例1 :采用上述設備，設定基本條件為微波發(fā)生器4功率為1. 6KW ;加壓溶氣裝置工作壓カ為0. 6MPa，加壓溶于水中的空氣經(jīng)減壓閥13減壓為0. 4MPa后穩(wěn)定的送入除磷反應柱7中的空氣擴散器9，其以20 IOOiim的微小氣泡的形式釋放出來；除磷藥劑采用聚合氯化鋁，配置濃度為10%。以生活污水為處理對象，進水含磷量為10mg/L，當除磷藥劑投加量 為48mg/L，經(jīng)管道混合器3混勻后經(jīng)提升泵5送入微波反應器6中，混合液在微波反應器6中的除磷反應柱7內(nèi)停留反應Imin時，除磷藥劑及污水中的吸波物質(zhì)在微波作用下，其表面點位迅速形成1000°c以上的高溫條件，經(jīng)空氣擴散器9釋放出來的微小氣泡在微波和壓カ突變器8的雙重作用下發(fā)生破滅產(chǎn)生上百兆帕的高壓條件，經(jīng)高溫高壓的物化除磷反應后進入浮選沉淀池10進行固液分離，經(jīng)檢測，浮選沉淀池出水含磷量降至0. 2mg/L，優(yōu)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)中ー級A的規(guī)定。對比傳統(tǒng)的常溫常壓的化學除磷，當除磷藥劑投加量為65mg/L,混合反應30min時，出水含磷量降至0. 5mg/L。實施例2 采用上述設備，設定基本條件為微波發(fā)生器4功率為1. 6KW ;加壓溶氣裝置工作壓カ為0. 6MPa，加壓溶于水中的空氣經(jīng)減壓閥13減壓為0. 4MPa后穩(wěn)定的送入除磷反應柱7中的空氣擴散器9，其以20 IOOiim的微小氣泡的形式釋放出來；除磷藥劑采用聚合氯化鋁，配置濃度為10%。以城市生活污水經(jīng)氧化溝エ藝處理后的沉淀池的出水為處理對象，進水含磷量為3. 2mg/L，當除磷藥劑投加量為17mg/L，混合液在微波反應器內(nèi)的停留反應0. 5min時，浮選沉淀池出水含磷量降至0. 18mg/L，優(yōu)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)中ー級A的規(guī)定。對比傳統(tǒng)的常溫常壓的化學除磷，當除磷藥劑投加量為25mg/L,混合反應30min時，出水含磷量降至0. 4mg/L。實施例3 采用上述設備，設定基本條件為微波發(fā)生器4功率為1. 6KW ;加壓溶氣裝置工作壓カ為0. 6MPa，加壓溶于水中的空氣經(jīng)減壓閥13減壓為0. 5MPa后穩(wěn)定的送入除磷反應柱7中的空氣擴散器9，其以20 IOOiim的微小氣泡的形式釋放出來；除磷藥劑采用聚合氯化鋁，配置濃度為10%。以某化工企業(yè)生產(chǎn)磷肥的含磷廢水為處理對象，進水平均含磷量為80mg/L,當除磷藥劑投加量為310mg/L,混合液在微波反應器內(nèi)的停留反應3min時,浮選沉淀池出水含磷量降至0. 3mg/L。對比傳統(tǒng)的常溫常壓的化學除磷，當除磷藥劑投加量為400mg/L,混合反應30min時，出水含磷量降至0. 5mg/L。從以上實施例可見，本實用新型公開的ー種高溫高壓微波物化處理含磷污水的系統(tǒng)相對于現(xiàn)有技術效果顯著、優(yōu)勢明顯。[0027]本申請人在長期的研究中發(fā)現(xiàn)常見的鋁鐵系金屬鹽類除磷藥劑具有強烈的吸收微波輻射的能力，經(jīng)微波輻射能夠在其表面點位迅速形成1000°C以上的高溫條件。微波還可促進水中氣泡的破滅，氣泡直徑的大小對其破滅的頻率有直接影響，氣泡越小，氣泡破滅的頻率就越快，原因在于，在相同能量的微波輻照條件下，越小的氣泡升溫越快，體積急劇膨脹造成破滅。獲得微小氣泡的方法有兩種一種是采用鼓風機和空氣擴散器直接供氣到水體中，產(chǎn)生的氣泡大小由空氣擴散器的孔徑?jīng)Q定，通常在0. 5 3_范圍；另一種是采用加壓溶氣裝置，將空氣加壓溶于水中，當由加壓狀態(tài)變?yōu)槌簳r，溶于水中的氣體經(jīng)空氣擴散器以微小氣泡(氣泡直徑為20 IOOiim)的形式釋放出來。但前ー種方法產(chǎn)生的氣泡直徑遠大于后ー種方法，不易破滅獲得高壓條件，且當空氣擴散器堵塞或者排氣不暢時，容易形成密閉的氣體條件，在持續(xù)的微波輻照下有大團氣體急劇膨脹造成爆炸的危險，輕則破壞管路、空氣擴散器，重則破壞整個微波反應器，因此限制了使用。作為ー種優(yōu)選方案，后一種方法由于管路及空氣擴散器中為加壓狀態(tài)的溶氣水，持續(xù)的微波輻照的結(jié)果僅是水溫升高，故可持續(xù)的安全的獲得微小氣泡，且氣泡直徑非常小，只有20 100 u m,更易在微波作用下破滅獲得高壓條件。另ー方面，在湍流水體中，含氣泡水在遇有壓カ突變，由低壓區(qū)流至高壓區(qū)時，流速増加，水壓增加，也會加快氣泡破滅的頻率。利用微波選擇性加熱獲得高溫和微波及壓カ突變雙重作用促進氣泡破滅產(chǎn)生高壓的特點，所獲得的高溫高壓的條件必然極大的促進化學除磷反應的進行，使其反應迅速、均勻、徹底。盡管上述結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進行了清晰的舉例描述，但本實用新型并非局限于上述的幾種具體實施方式
，對于本領域的普通技術人員來講，在不脫離本實用新型創(chuàng)造宗g的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設計出與該實用新型相似的設備，均應落入本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種高溫高壓微波物化處理含磷污水的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)由加藥泵[I]、除磷藥劑溶儲罐[2]、管道混合器[3]、微波發(fā)生器[4]、提升泵[5]、微波反應器[6]、除磷反應柱[7]、湍流壓力突變器[8]、空氣擴散器[9]、浮選沉淀池[10]、污泥濃縮池[11]、壓濾機[12]、減壓閥[13]、加壓溶氣水儲罐[14]、空壓機[15]以及加壓泵[16]組成； 所述微波反應器[6]中央設有除磷反應柱[7]，所述除磷反應柱[7]內(nèi)底部設有湍流壓力突變器[8]和空氣擴散器[9]； 所述加藥泵[I]的出口連接到管道混合器[3]的進水端，所述管道混合器[3]的出水通過提升泵[5]連接到微波反應器[6]，所述微波反應器[6]的出水連接到浮選沉淀池[10]，所述浮選沉淀池[10]設有出水排放口和污泥排放口，所述浮選沉淀池[10]的排泥經(jīng)污泥排放口連接到污泥濃縮池[11]，所述污泥濃縮池[11]的含磷上清液連接到所述管道混合器[3]的進水口，所述污泥濃縮池[11]的排泥連接到壓濾機[12]，所述壓濾機[12]的含磷壓濾液連接到所述管道混合器[3]的進水口，所述減壓閥[13]的出口連接到所述除磷反應柱[7]內(nèi)的空氣擴散器[9]，所述微波發(fā)生器[4]通過波導管連接到微波反應器[6]的波導口。
2.如權(quán)利要求1所述的高溫高壓微波物化處理含磷污水的系統(tǒng)，其特征在于，所述除磷反應柱[7]設置在微波反應器[6]內(nèi)部。
3.如權(quán)利要求1所述的高溫高壓微波物化處理含磷污水的系統(tǒng)，其特征在于，所述除磷反應柱[7]貫穿微波反應器[6]并伸出其外。
4.如權(quán)利要求2或3所述的高溫高壓微波物化處理含磷污水的系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣擴散器[9]是穿孔曝氣管、微孔曝氣管、曝氣盤、曝氣砂芯、多孔性空氣擴散板以及水力沖擊空氣擴散器中的任一種。
5.如權(quán)利要求2或3所述的高溫高壓微波物化處理含磷污水的系統(tǒng)，其特征在于，所述湍流壓力突變器[8]是合為一體的兩個半橢球或兩個蝶形或兩個傘形中的任一種。
專利摘要本實用新型公開了一種高溫高壓微波物化處理含磷污水的系統(tǒng)，屬于水污染治理領域。該系統(tǒng)由加藥泵、除磷藥劑溶儲罐、管道混合器、微波發(fā)生器、提升泵、微波反應器、除磷反應柱、湍流壓力突變器、空氣擴散器、浮選沉淀池、污泥濃縮池、壓濾機、減壓閥、加壓溶氣水儲罐、空壓機以及加壓泵組成；所述微波反應器內(nèi)部設有過水管，其中央設有除磷反應柱，所述除磷反應柱內(nèi)底部設有湍流壓力突變器和空氣擴散器。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有除磷效率高、反應時間短，節(jié)省除磷藥劑成本等優(yōu)點，有助于降低水體磷的富營養(yǎng)化污染，具有顯著的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。
文檔編號C02F11/12GK202849195SQ20122053567
公開日2013年4月3日 申請日期2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月19日
發(fā)明者劉再亮, 孟海玲, 戴波 申請人:安徽工業(yè)大學