申請日2013.08.29
公開(公告)日2013.12.04
IPC分類號C02F1/32; C02F1/36; C02F1/30
摘要
本發明涉及一種超聲波與紫外光聯合處理含三氮唑廢水的裝置及方法。本發明的目的是提供一種超聲波與紫外光聯合處理含三氮唑廢水的裝置及方法，處理過程基本無需添加化學藥品、操作簡單、環境友好、高效節能，污染物降解率高。本發明的技術方案是：超聲波與紫外光聯合處理含三氮唑廢水的裝置，其特征在于：它包括反應器，以及通過管路與該反應器連通的廢水池和藥劑槽，其中廢水池與反應器之間的管路上安裝有水泵，藥劑槽與反應器之間的管路上安裝有藥劑泵;所述反應器上部或中部設有紫外光照射裝置，底部設有超聲波輻射裝置。
權利要求書
1.一種超聲波與紫外光聯合處理含三氮唑廢水的裝置，其特征在于：它包括反應器(5)，以及通過管路與該反應器連通的廢水池(1)和藥劑槽(3)，其中廢水池(1)與反應器(5)之間的管路上安裝有水泵(2)，藥劑槽(3)與反應器(5)之間的管路上安裝有藥劑泵(4);所述反應器(5)上部或中部設有紫外光照射裝置，底部設有超聲波輻射裝置。
2.根據權利要求1所述的超聲波與紫外光聯合處理含三氮唑廢水的裝置，其特征在于：所述紫外光照射裝置包括布置于反應器(5)上部或中部的紫外燈管(7)、與該紫外燈管電連接且位于反應器(5)外部的紫外燈電源(6)，以及同軸套設于該紫外燈管外的石英套(8)。
3.根據權利要求2所述的超聲波與紫外光聯合處理含三氮唑廢水的裝置，其特征在于：所述紫外燈管(7)產生的紫外光波長為200-350nm。
4.根據權利要求1或2或3所述的超聲波與紫外光聯合處理含三氮唑廢水的裝置，其特征在于：所述超聲波輻射裝置包括布置于反應器(5)底部的超聲波換能器(9)，以及與該超聲波換能器電連接且位于反應器(5)外部的超聲波電源(10)。
5.根據權利要求4所述的超聲波與紫外光聯合處理含三氮唑廢水的裝置，其特征在于：所述超聲波換能器(9)產生的超聲波頻率為20-800kHz。
6.一種利用權利要求1所述裝置處理含三氮唑廢水的方法，其特征在于步驟如下：
a、利用水泵(2)將廢水池(1)內的含三氮唑廢水抽出，并送入反應器(5)內，同時控制反應器(5)內液體pH值維持在2-7;
b、控制紫外光照射裝置產生波長為200-350nm的紫外光，超聲波輻射裝置產生頻率為20-800kHz的超聲波，對反應器(5)內的廢水輻射0.5-4h，使得三氮唑類有機物最終被分解。
7.根據權利要求6所述的處理含三氮唑廢水的方法，其特征在于：步驟a中，通過控制藥劑泵(4)的流量向反應器(5)內加入質量百分比為2~5%的鹽酸溶液或質量百分比為5~10%的氫氧化鈉溶液來控制反應器(5)內液體的pH值。
8.根據權利要求6或7所述的處理含三氮唑廢水的方法，其特征在于：所述含三氮唑廢水的組分主要為具有三氮唑結構的有機物、含有類似三氮唑結構及官能團的有機物。
說明書
超聲波與紫外光聯合處理含三氮唑廢水的裝置及方法
技術領域
本發明涉及一種處理含三氮唑廢水的裝置及方法，特別是一種超聲波與紫 外光聯合處理含三氮唑廢水的裝置及方法。
背景技術
三氮唑(1,2,4-1H-三氮唑)，白色針狀晶體，農藥、醫藥中間體，廣泛應用 于粉銹寧、多效唑、烯效唑、烯唑醇等農藥的合成，是含有3個N的五元雜環 體。吸進三氮唑粉塵，可引起鼻炎、支氣管炎、發熱、喘息以及由于氣管炎癥 而引起的迷走神經緊張等癥狀。含三氮唑結構的物質主要分為兩類，一類是三 氮唑烷類及其衍生物，如1,2,4-三氮唑烷-3,5-二酮、4-羥基-1,2,4-三氮唑烷-3,5- 二酮等。另一類是雙環含氮雜環化合物，如苯并三氮唑及其衍生物甲基苯并三 氮唑、4-羧基苯并三氮唑、環唑醇等。
雙環含氮雜環化合物以苯并三氮唑(BTA)與甲基苯并三氮唑為代表，是 一種有用的防蝕劑，目前世界使用量據報道每年達到9000t，最終通過不同的途 徑進入大自然環境中，尤其在工業循環水、雙環含氮雜環化合物生產廢水中含 量很高。其中，苯并三氮唑對酸、堿及氧化還原都很穩定;具有低蒸汽壓、低 辛醇-水分配系數，具有生物難降解性。在微生物體內幾乎沒有酶能夠催化裂解 苯環，對哺乳動物，有致癌、致突變作用。
目前應用于降解三氮唑類物質的方法有紫外光降解法、紫外/H2O2聯用法、 紫外與Fenton試劑聯用法、紫外/O3聯用法、光電化學協同二氧化鈦處理法。然 而這些處理方法上還是存在很多不足，單獨紫外光降解法降解三氮唑的降解率 低，且耗時長。H2O2與紫外聯合法存在在高溫條件下反應其耗時長、能耗大。 Fenton試劑與紫外聯用法、光電化學協同二氧化鈦處理法需添加化學藥品、操 作繁瑣以及后處理復雜。
超聲氧化法，是利用頻率范圍為16kHz-1MHz的超聲波輻射處理廢水。超 聲波傳播過程也就是波的膨脹和壓縮的交替過程，在膨脹周期內，超聲波對液 體產生負壓效應，施加于液體的負壓使液體斷裂而產生空穴，形成空化核，即 在液體中生成充滿氣體的氣泡，這種現象被稱為空化現象。一方面因氣泡迅速 崩潰而產生的瞬時高溫、高壓，使氣泡內水分子裂解為·H、·HO、·HO2和 H2O2等強氧化自由基：
H2O→H·+HO·
H·+O2→HO2·
2HO·→H2O2
2HO2·→H2O2+O2
這些強氧化性物質直接和間接作用于水體中的化學污染物，并將它們氧化 成CO2、H2O、無機離子等其它物質。另一方面，由于沖擊波和微射流的作用， 污染物質可進入氣泡內直接進行類似燃燒化學反應的熱解反應，且降解速率較 大。
超聲波廢水處理技術具有以下優點：由于超聲波特殊的物理化學效應，可 用以處理許多水體中的化學污染物;操作簡單方便，易于控制;降解速度快， 工效高;設備簡單，成本低。
紫外光可以使污染物激發、活化，降低反應難度，發生一系列光化學反應。 同時，紫外光能有效的提高自由基的反應活性。
發明內容
本發明要解決的技術問題是：針對含三氮唑廢水難處理的技術問題，提供 一種超聲波與紫外光聯合處理含三氮唑廢水的裝置及方法，處理過程基本無需 添加化學藥品、操作簡單、環境友好、高效節能，污染物降解率高。
本發明所采用的技術方案是：超聲波與紫外光聯合處理含三氮唑廢水的裝 置，其特征在于：它包括反應器，以及通過管路與該反應器連通的廢水池和藥 劑槽，其中廢水池與反應器之間的管路上安裝有水泵，藥劑槽與反應器之間的 管路上安裝有藥劑泵;所述反應器上部或中部設有紫外光照射裝置，底部設有 超聲波輻射裝置。
所述紫外光照射裝置包括布置于反應器上部或中部的紫外燈管、與該紫外 燈管電連接且位于反應器外部的紫外燈電源，以及同軸套設于該紫外燈管外的 石英套。
所述紫外燈管產生的紫外光波長為200-350nm。
所述超聲波輻射裝置包括布置于反應器底部的超聲波換能器，以及與該超 聲波換能器電連接且位于反應器外部的超聲波電源。
所述超聲波換能器產生的超聲波頻率為20-800kHz。
處理含三氮唑廢水的方法，其特征在于步驟如下：
a、利用水泵將廢水池內的含三氮唑廢水抽出，并以一定流量送入反應器內， 同時控制反應器內液體pH值維持在2-7;
b、控制紫外光照射裝置產生波長為200-350nm的紫外光，超聲波輻射裝置 產生頻率為20-800kHz的超聲波，對反應器內的廢水輻射0.5-4h，使得三氮唑類 有機物最終被分解。
步驟a中，通過控制藥劑泵的流量向反應器內加入質量百分比為2～5%的鹽 酸溶液或質量百分比為5～10%的氫氧化鈉溶液來控制反應器內液體的pH值。
所述含三氮唑廢水的組分主要為具有三氮唑結構的有機物、含有類似三氮 唑結構及官能團的有機物。
本發明的有益效果是：1、結合超聲波及紫外光的優點，發揮兩者的協同作 用，大幅度提高了污染物降解效率;針對三氮唑的分子結構及物質特性，本發 明能夠有效地分解三氮唑并將其最終礦化，并且基本無需添加化學藥品，操作 條件簡單，經濟實用。2、處理效率高：經試驗三氮唑去除效率能達到95%以上。 3、無攪拌系統，具有設備緊湊、體積小、操作維護簡單等優點。
附圖說明
圖1是本發明裝置的結構示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實施例包括反應器5，以及通過管路與該反應器連通的廢水 池1和藥劑槽3，其中廢水池1與反應器5之間的管路上安裝有水泵2，藥劑槽 3與反應器5之間的管路上安裝有藥劑泵4;所述反應器5上部或中部設有紫外 光照射裝置，底部設有超聲波輻射裝置。其中廢水池1內盛裝含三氮唑廢水， 其組分主要為具有三氮唑結構的有機物、含有類似三氮唑結構及官能團的有機 物;藥劑槽3內盛裝用于調節pH值的酸性或堿性溶液。
所述紫外光照射裝置包括布置于反應器5上部或中部的紫外燈管7、與該紫 外燈管電連接且位于反應器5外部的紫外燈電源6，以及同軸套設于該紫外燈管 外的石英套8;本例中，所述紫外燈管7豎直放置于反應器5正中心位置，其產 生的紫外光波長為200-350nm，用于照射廢水并降低污染物反應活化能。
所述超聲波輻射裝置包括布置于反應器5底部的超聲波換能器9，以及與該 超聲波換能器電連接且位于反應器5外部的超聲波電源10;本例中，所述超聲 波換能器9水平放置于反應器5底部，其產生的超聲波頻率為20-800kHz，用于 對廢水產生超聲攪拌混合作用并激發廢水產生高活性自由基，使得三氮唑能夠 被快速分解。
下面結合具體實施例來說明利用前述裝置處理含三氮唑廢水的方法，
實施例1：三氮唑廢水處理方法具體步驟如下，
a、利用水泵2將廢水池1內的三氮唑廢水(濃度為22.75mg/L)抽出，并 以一定流量送入反應器5內;同時，為了維持反應適宜的pH值(范圍為2-7)， 通過控制藥劑泵4的流量向反應器5中投加質量濃度為5%的HCl溶液(該HCl 溶液存儲于藥劑槽內)。
b、控制紫外燈管7產生波長為254nm的紫外光(用于降低污染物反應活化 能)，超聲波換能器9產生頻率為20kHz的超聲波(用于對廢水產生超聲攪拌混 合作用并激發廢水產生高活性自由基，使得三氮唑能夠被快速分解)，對反應器 5內的三氮唑廢水輻射80min(即廢水在反應器內停留80min)，此過程中，在廢 水中的活性自由基作用下，三氮唑最終被分解成CO2、H2O、NH4+及其它簡單化 合物。
