一种利用微波能进行污水处理的设备及方法技术

本发明专利技术提供一种利用微波能进行污水处理的设备及方法。该设备包括污水提升装置、射流器、管道混合器、微波发生器、微波反应器、曝气反应装置、固液分离装置和过滤装置；该污水提升装置用于将污水输送入设备内部进行处理；该射流器用于将药剂吸入后与污水混合；该管道混合器用于充分混合药剂与污水形成混合流体；该微波发生器用于产生微波；该微波反应器用于对流体进行辅助催化；该曝气反应装置用于将经微波反应器处理后的流体进一步氧化降解处理；该固液分离装置用于实现固体颗粒物和清水的分离；该过滤装置用于使清水进一步净化。本发明专利技术的设备占地面积小、建设成本低、运维成本低、处理效果优良，适用于工程化和规模化应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微波能应用
和污水处理
，尤其涉及一种利用微波能进行污水处理的设备及方法。
技术介绍
现行较为普遍的污水处理方法有化学沉淀法、生物化学法、膜分离法。其中，化学沉淀法是向污水中投加某些化学药剂，使药剂和污水中欲去除的污染物发生直接的化学反应，生成难溶于水的沉淀物而使污染物分离，这种方法的特点是在常温常压下化学反应不彻底，出水中COD和重金属有残留，对出水造成新的二次污染，同时存在化学药剂用量大、污泥产量高的问题，若采用高温高压的反应环境，如超临界水处理法，还处于技术难度高、制造成本高、目前难以普适推广的困境。生物化学法是利用微生物在一定的环境条件下大量繁殖，在微生物的作用下，使污水中的还原性等污染物质缓慢地产生化学反应，从而使污染物降解，该法突出的特点是占地面积大、建设成本高，该法处理周期长的特点造成占地面积巨大，而对于北京、上海、广州、深圳一类的大城市而言土地资源尤为紧缺，此外微生物的繁殖受温度影响大，在北方地区使用时还需要增加保温、增温措施，上述这些特点造成采用生物化学法进行污水处理将造成高的建设成本和运行成本，难以大力推广。膜分离法是一种纯物理的分离法，利用膜的选择透过性将离子或分子或某些微粒从水中分离出来，膜分离法具有如下特点：①产生的浓缩物造成新的污染，焚烧浓缩物容易产生二噁英；②焚烧炉能耗高；③换膜成本高，维护费用高昂。该法的本质是对污水进行了浓缩，将污染物进行了转移而不是转化，没有从根本上解决污染问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种新型的污水处理设备及方法，以期至少解决上述现有技术存在的问题之一。本专利技术提供一种利用微波能进行污水处理的设备及方法，本专利技术的设备和方法占地面积小、建设成本低、运维成本低、处理效果优良，适用于工程化和规模化应用。根据本专利技术的一个方面，提供了一种利用微波能进行污水处理的设备，所述设备包括污水提升装置、射流器、管道混合器、微波发生器、微波反应器、曝气反应装置、固液分离装置和过滤装置；所述污水提升装置用于将污水输送入设备内部进行处理；所述射流器用于将药剂吸入后与污水混合，形成预混合流体；所述管道混合器用于充分混合药剂与污水，形成混合流体；所述微波发生器用于产生微波；所述微波反应器用于对流体进行辅助催化；所述曝气反应装置用于将经微波反应器处理后的流体进行进一步的氧化降解处理；所述固液分离装置用于实现固体颗粒物和清水的分离；所述过滤装置用于使清水得到进一步的净化。优选地，所述射流器的进水孔径与出水孔径之比为1:2～1:5。优选地，所述微波发生器的微波频率范围介于890～940MHz范围内(更优选915MHz)，以应用于处理量不低于15m3/h的场合；或者所述微波发生器的微波频率范围介于2400～2500MHz范围内(更优选2450MHz)，以应用于处理量小于15m3/h的场合。优选地，所述微波反应器包括给水器、微波反应腔和排水器；并且，所述微波反应器内置物化反应器。更优选地，所述微波反应腔的上部和下部之间设置有屏蔽法兰。优选地，所述固液分离装置的结构为竖流式沉淀池形式和/或斜板沉淀池形式。优选地，所述过滤装置内置活性炭和石英砂。更优选地，所述过滤装置内按照石英砂在下、活性炭在上的方式布置，水流方向为自上向下。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种利用前述设备进行污水处理的方法，其包括如下步骤：(1)污水经由污水提升装置送入射流器，射流器利用虹吸原理将药剂吸入后与污水混合，形成预混合流体；(2)将预混合流体送入管道混合器，使加入的药剂与污水充分混合均匀，形成混合流体；(3)将混合流体送入微波反应器，利用微波对流体进行辅助催化；(4)将经过微波辅助催化后的流体送入曝气反应装置进行进一步氧化降解处理；(5)将步骤(4)反应完成后的出水送入固液分离装置，实现固体颗粒物与清水的分离；(6)将分离出的清水送入过滤装置，使得清水得到进一步的净化。优选地，步骤(3)中，所述流体在微波反应器中的水力停留时间为5～60s，所施加的微波功率为500W～40kW。本专利技术具有下述有益效果：(1)整套设备实现了全流程化。既适用于高浓度有机工业污水、也适用于低浓度市政污水处理。(2)占地面积小，节省投资。省去了大部分加药搅拌、加药混合装置。根据污水处理量的大小可实现集成化、模块化，便于移动，特别适用于北京、上海、广州、深圳等土地资源紧缺城市的黑臭水体的治理。(3)处理效率高。在微波的催化作用下，实现在常温常压下使得污水中的还原性物质较为彻底地去除，同时，本专利技术的设备及方法属于连续流处理方式，能够实现污水的连续不间断高效处理。附图说明图1为根据本专利技术实施例1利用微波能进行污水处理的设备示意图的俯视图。图2为根据本专利技术实施例1利用微波能进行污水处理的设备示意图的主视图。图3为根据本专利技术实施例1利用微波能进行污水处理的方法流程图。【附图标记说明】1污水提升装置 2-1第一射流器2-2第二射流器 3-1第一加药箱3-2第二加药箱 4管道混合器5微波反应器 5-1给水器5-2微波反应腔 5-3排水器6微波发生器 7传输波导8曝气机 9水管10曝气反应装置 11固液分离装置12过滤装置 13污泥脱水装置具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术中，由污水中的离子、有机物分子、投加的药剂组成的混合物具有较强的极性，由于极性分子内电荷分布的不均匀，混合物在微波场的作用下能够迅速吸收电磁波的能量，反应物的分子被激活，发生化学反应所需的活化能得以降低，同时微波使得反应物分子的碰撞机率大大增加，从而提高了化学反应速率和反应完成率，这使得污水处理时间缩短，药剂使用量减少，污水处理成本降低。实施例1如图1所示，本实施例提供了一种利用微波能进行污水处理的设备。如图1所示，本专利技术的设备包括：污水提升装置1、第一射流器2-1、第二射流器2-2、第一加药箱3-1、第二加药箱3-2、管道混合器4、微波反应器5、微波发生器6、曝气机8、曝气反应装置10、固液分离装置11、过滤装置12、污泥脱水装置13。其中，微波经由传输波导7传输至微波反应器5中，对流经的污水进行辅助催化。以下分别对本实施例的各个组成部分进行详细说明。参照图1，污水经由污水提升装置1提升，依次经过第一射流器2-1、第二射流器2-1预混合，再进入管道混合器4中充分混合均匀，其中，利
用第一射流器2-1与第二射流器2-2在泵压下的虹吸原理将第一加药箱3-1和第二加药箱3-2中具有特定物理化学性质和一定比例的污水处理药剂吸入与污水混合。参照图1，微波发生器6的频率根据污水处理量的大小进行选用，产生的微波频率范围介于890～940MHz范围内，作为优选方案，选用的微波频率为915MHz，适合于处理量不低于15m3/h的场合；也可在2400～2500MHz频率范围，作为优选方案，选用的微波频率为2450MHz，适合于处理量小于15m3/h的场合。参照图2，微波反应器5包括其上方的给水器5-1、中间的反应腔5-2和下方的排水器5-3。进入微波反应器6的污水与药本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用微波能进行污水处理的设备，其特征在于，所述设备包括污水提升装置、射流器、管道混合器、微波发生器、微波反应器、曝气反应装置、固液分离装置和过滤装置；所述污水提升装置用于将污水输送入设备内部进行处理；所述射流器用于将药剂吸入后与污水混合，形成预混合流体；所述管道混合器用于充分混合药剂与污水，形成混合流体；所述微波发生器用于产生微波；所述微波反应器用于对流体进行辅助催化；所述曝气反应装置用于将经微波反应器处理后的流体进行进一步的氧化降解处理；所述固液分离装置用于实现固体颗粒物和清水的分离；所述过滤装置用于使清水得到进一步的净化。

【技术特征摘要】
1.一种利用微波能进行污水处理的设备，其特征在于，所述设备包括污水提升装置、射流器、管道混合器、微波发生器、微波反应器、曝气反应装置、固液分离装置和过滤装置；所述污水提升装置用于将污水输送入设备内部进行处理；所述射流器用于将药剂吸入后与污水混合，形成预混合流体；所述管道混合器用于充分混合药剂与污水，形成混合流体；所述微波发生器用于产生微波；所述微波反应器用于对流体进行辅助催化；所述曝气反应装置用于将经微波反应器处理后的流体进行进一步的氧化降解处理；所述固液分离装置用于实现固体颗粒物和清水的分离；所述过滤装置用于使清水得到进一步的净化。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述射流器的进水孔径与出水孔径之比为1:2～1:5。3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述微波发生器的微波频率范围介于890～940MHz范围内，以应用于处理量不低于15m3/h的场合；或者所述微波发生器的微波频率范围介于2400～2500MHz范围内，以应用于处理量小于15m3/h的场合。4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述微波反应器包括给水器、微波反应腔和排水器；并且，所述微波反应器内置物化反应器。5.根据权利要求4所述的设备...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐长有，刘刚，李靖靖，
申请(专利权)人：中国科学院电子学研究所，北京科电高技术公司，
类型：发明
国别省市：北京;11