公布日：2023.11.03
申請日：2023.09.07
分類號：C02F1/78(2023.01)I;C02F1/36(2023.01)I
摘要
本發明公開了一種超聲耦合臭氧微納米氣泡的太陽能工業廢水處理系統，屬于工業廢水處理技術領域，其包括：工業廢水處理室、臭氧微納米氣泡發生模塊、超聲波振動發生模塊以及供能模塊；工業廢水處理室包括進水口，待處理工業廢水經所述進水口流入工業廢水處理室；臭氧微納米氣泡發生模塊設置在工業廢水處理室內，包括臭氧發生器以及微納米氣泡發生裝置，臭氧發生器連接微納米氣泡發生裝置；超聲波振動發生模塊設置在工業廢水處理室內，用于在工業廢水處理室內產生超聲波振動，通過超聲波與臭氧微納米氣泡的耦合協同作用提高了工業廢水難降解污染物的降解速率和效率，具有安全、環保及高效的特點，有望在大規模工程中推廣應用。
權利要求書
1.一種超聲耦合臭氧微納米氣泡的太陽能工業廢水處理系統，其特征是，包括：工業廢水處理室（1）、臭氧微納米氣泡發生模塊、超聲波振動發生模塊以及供能模塊；所述工業廢水處理室（1）包括進水口（8），待處理工業廢水經所述進水口（8）流入所述工業廢水處理室（1）；所述臭氧微納米氣泡發生模塊設置在所述工業廢水處理室（1）內，包括臭氧發生器（2）以及微納米氣泡發生裝置（3），所述臭氧發生器（2）連接所述微納米氣泡發生裝置（3）；所述超聲波振動發生模塊設置在所述工業廢水處理室（1）內，用于在所述工業廢水處理室（1）內產生超聲波振動；所述供能模塊用于提供電能給所述工業廢水處理系統的用電設備。
2.根據權利要求1所述的超聲耦合臭氧微納米氣泡的太陽能工業廢水處理系統，其特征是，所述進水口（8）連接所述臭氧微納米氣泡發生模塊，所述進水口（8）與所述臭氧微納米氣泡發生模塊設置有一個共用出水口，所述共用出水口向所述工業廢水處理室（1）內排放混合有臭氧微納米氣泡的工業廢水。
3.根據權利要求1或2所述的超聲耦合臭氧微納米氣泡的太陽能工業廢水處理系統，其特征是，包含至少兩組所述超聲波振動發生模塊，所述超聲波振動發生模塊分別設置在所述工業廢水處理室（1）兩側的內壁上，以對射方式向所述工業廢水處理室（1）內發射超聲波振動；所述超聲波振動發生模塊包括超聲波發生器（4）以及超聲波換能器（5），所述超聲波換能器（5）接收所述超聲波發生器（4）發出的功率信號并將其轉換為機械振動。
4.根據權利要求3所述的超聲耦合臭氧微納米氣泡的太陽能工業廢水處理系統，其特征是，所述供能模塊包括太陽能板（6）；所述太陽能板（6）覆蓋在所述工業廢水處理室（1）的外壁上，所述太陽能板（6）用于將太陽能轉換為電能并供給所述工業廢水處理系統的用電設備。
5.根據權利要求4所述的超聲耦合臭氧微納米氣泡的太陽能工業廢水處理系統，其特征是，所述供能模塊還包括直流穩壓電源（7），所述直流穩壓電源（7）連接所述工業廢水處理系統的用電設備，所述直流穩壓電源（7）與所述太陽能板（6）交替供能。
6.根據權利要求5所述的超聲耦合臭氧微納米氣泡的太陽能工業廢水處理系統，其特征是，還包括在線pH計（10）以及在線流量儀（11）；所述在線pH計（10）以及在線流量儀（11）分別設置在所述工業廢水處理室（1）頂端，所述在線pH計（10）用于實時監測所述工業廢水處理室（1）內液體的pH值，所述在線流量儀（11）用于實時監測所述工業廢水處理室（1）內液體的流量。
7.根據權利要求6所述的超聲耦合臭氧微納米氣泡的太陽能工業廢水處理系統，其特征是，還包括DC/DC穩壓器、主控制器和終端；所述DC/DC穩壓器連接所述太陽能板（6）與所述工業廢水處理系統的用電設備，用于將所述太陽能板（6）輸出的直流電轉換為穩定且電壓不同的直流電提供給所述工業廢水處理系統的用電設備；所述主控制器連接所述終端、直流穩壓電源（7）、DC/DC穩壓器以及在線pH計（10）和在線流量儀（11），所述主控制器被配置用于：當太陽能板（6）供電時，檢測所述DC/DC穩壓器的輸出電壓或電流并對比預計的閾值電壓或電流，若檢測值小于預計值則斷開太陽能供電電路并接通直流穩壓電源（7）供電電路；當直流穩壓電源（7）供電時，檢測所述DC/DC穩壓器的輸出電壓或電流并對比預計的閾值電壓或電流，若檢測值大于預計值則斷開直流穩壓電源（7）供電電路并接通太陽能供電電路；采集所述在線pH計（10）以及在線流量儀（11）的檢測數據并對比預設的數值，若pH檢測值在預設數值范圍內且流量檢測數據小于預設數值則將檢測數據發送給所述終端并暫停所述超聲波振動發生模塊工作。
8.根據權利要求1所述的超聲耦合臭氧微納米氣泡的太陽能工業廢水處理系統，其特征是，所述工業廢水處理室（1）還包括排水口（9）、進氣口（12）、排氣口（13）以及廢氣處理裝置（16）；所述進水口（8）與排水口（9）分別設置在所述工業廢水處理室（1）的底部，工業廢水處理后經所述排水口（9）流出所述工業廢水處理室（1）；所述進氣口（12）和排氣口（13）分別設置在所述工業廢水處理室（1）的頂部，工業廢氣經所述進氣口（12）進入所述工業廢水處理室（1），不溶于水的工業廢氣經所述排氣口（13）排進所述廢氣處理裝置（16）。
發明內容
本發明提供一種超聲耦合臭氧微納米氣泡的太陽能工業廢水處理系統，通過超聲波的空化作用將工業廢水中的難降解污染物分散，結合臭氧微納米氣泡的曝氣形式，提高了臭氧在水中的溶解度以及臭氧的氧化效果，促進了羥基自由基的產率，增強了對難降解污染物的去除作用。
為達到上述目的，本發明是采用下述技術方案實現的。
一種超聲耦合臭氧微納米氣泡的太陽能工業廢水處理系統，包括：工業廢水處理室、臭氧微納米氣泡發生模塊、超聲波振動發生模塊以及供能模塊；所述工業廢水處理室包括進水口，待處理工業廢水經所述進水口流入所述工業廢水處理室；所述臭氧微納米氣泡發生模塊設置在所述工業廢水處理室內，包括臭氧發生器以及微納米氣泡發生裝置，所述臭氧發生器連接所述微納米氣泡發生裝置；所述超聲波振動發生模塊設置在所述工業廢水處理室內，用于在所述工業廢水處理室內產生超聲波振動；所述供能模塊用于提供電能給所述工業廢水處理系統的用電設備。
以上技術方案中，所述超聲波振動發生模塊對所述工業廢水處理室中的工業廢水產生超聲波振動，通過超聲波的空化作用將工業廢水中的難降解污染物分散，所述臭氧微納米氣泡發生模塊將臭氧與微納米氣泡結合，超聲波振動結合臭氧微納米氣泡對工業廢水的曝氣形式，提高了臭氧在水中的溶解度以及臭氧的氧化效果，促進了羥基自由基的產率，增強了對難降解污染物的去除作用。
可選地，所述進水口連接所述臭氧微納米氣泡發生模塊，所述進水口與所述臭氧微納米氣泡發生模塊設置有一個共用出水口，所述共用出水口向所述工業廢水處理室內排放混合有臭氧微納米氣泡的工業廢水。
以上技術方案中，將工業廢水進水口與所述臭氧微納米氣泡發生模塊連接，使得流入所述工業廢水處理室內的工業廢水全都經過了臭氧微納米氣泡的曝氣處理，所述臭氧微納米氣泡在工業廢水中能夠分布的更加均勻，便于對工業廢水中污染物進行全面清理。
可選地，所述工業廢水處理系統包含至少兩組所述超聲波振動發生模塊，所述超聲波振動發生模塊分別設置在所述工業廢水處理室兩側的內壁上，以對射方式向所述工業廢水處理室內發射超聲波振動；所述超聲波振動發生模塊包括超聲波發生器以及超聲波換能器，所述超聲波換能器接收所述超聲波發生器發出的功率信號并將其轉換為機械振動。
通過在所述工業廢水處理室兩側設置所述超聲波發生器以及超聲波換能器，以對射的方式使得處理室中的超聲波振動疊加，能夠提高超聲波的空化作用。
可選地，所述供能模塊包括太陽能板；所述太陽能板覆蓋在所述工業廢水處理室的外壁上，所述太陽能板用于將太陽能轉換為電能并供給所述工業廢水處理系統的用電設備。
可選地，所述供能模塊還包括直流穩壓電源，所述直流穩壓電源連接所述工業廢水處理系統的用電設備，所述直流穩壓電源與所述太陽能板交替供能。
以上技術方案中，將太陽能作為主要能源使用，再通過設置所述直流穩壓電源與所述太陽能板交替使用，當太陽能不足以驅動所述太陽能板時，所述穩壓直流電源給所述工業廢水處理系統的用電設備供電，在實現環保目的的同時保證了所述工業廢水處理系統的正常運行。
可選地，所述工業廢水處理系統還包括在線pH計以及在線流量儀；所述在線pH計以及在線流量儀分別設置在所述工業廢水處理室頂端，所述在線PH計用于實時監測所述工業廢水處理室內液體的pH值，所述在線流量儀用于實時監測所述工業廢水處理室內液體的流量。
可選地，所述工業廢水處理系統還包括DC/DC穩壓器、主控制器和終端；所述DC/DC穩壓器連接所述太陽能板與所述工業廢水處理系統的用電設備，用于將所述太陽能板輸出的直流電轉換為穩定且電壓不同的直流電提供給所述工業廢水處理系統的用電設備；所述主控制器連接所述終端、直流穩壓電源、DC/DC穩壓器以及在線pH計和在線流量儀，所述主控制器被配置用于：當太陽能板供電時，檢測所述DC/DC穩壓器的輸出電壓或電流并對比預計的閾值電壓或電流，若檢測值小于預計值則斷開太陽能供電電路并接通直流穩壓電源供電電路；當直流穩壓電源供電時，檢測所述DC/DC穩壓器的輸出電壓或電流并對比預計的閾值電壓或電流，若檢測值大于預計值則斷開直流穩壓電源供電電路并接通太陽能供電電路；采集所述在線pH計以及在線流量儀的檢測數據并對比預設的數值，若pH檢測值在預設數值范圍內且流量檢測數據小于預設數值則將檢測數據發送給所述終端并暫停所述超聲波振動發生模塊工作。
通過所述主控制器的設置實現了太陽能板供電模式與直流穩壓電源供電模式的自動切換，并且當所述工業廢水處理室內液體的流量小于預先設定的閾值且和pH值達到可排放標準時暫停所述超聲波振動發生模塊的工作，實現了節能且高效的技術效果。
可選地，所述工業廢水處理室還包括排水口、進氣口、排氣口以及廢氣處理裝置；所述進水口與排水口分別設置在所述工業廢水處理室的底部，工業廢水處理后經所述排水口流出所述工業廢水處理室；所述進氣口和排氣口分別設置在所述工業廢水處理室的頂部，工業廢氣經所述進氣口進入所述工業廢水處理室，不溶于水的工業廢氣經所述排氣口排進所述廢氣處理裝置。
通過在所述工業廢水處理室設置所述進氣口，能夠將可溶于水的工業廢氣一并處理，增加了所述工業廢水處理室的用處，進一步提高了所述工業廢氣處理系統的可用性。
與現有技術相比，本發明所達到的有益效果：
1.通過超聲波的空化作用，將工業廢水中的難降解污染物分散，再通過超聲波與臭氧微納米氣泡的耦合，提高了臭氧在水中的溶解度以及臭氧的氧化效果，促進了羥基自由基的產率，增強了對難降解污染物的去除作用；
2.利用太陽能作為主要能源，并配有備用電源可在太陽能不足時持續運行，在實現環保目的的同時保證了所述工業廢水處理系統的正常運行；
3.利用主控制器實現太陽能供電模式與直流穩壓電源供電模式的自動切換，應用靈活、操作簡單并處理效率高；
4.通過進氣口的設置，可將所述將可溶于水的工業廢氣一并處理，增加了所述工業廢水處理室的用處，進一步提高了所述工業廢氣處理系統的可用性。
（發明人：李建林;易耀平;余文杰;王大偉;張弛;周心怡）
