一种基于负压孔板辅助正压孔板的水力空化系统及降解染料废水的方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于负压孔板辅助正压孔板的水力空化系统及降解染料废水的方法。利用基于负压孔板辅助正压孔板的水力空化系统，通过主循环管道对染料废水进行水力空化降解，以水力空化效应产生的高温、高压和羟基自由基等活性自由基，使废水中的部分染料分子分解成CO

【技术实现步骤摘要】
一种基于负压孔板辅助正压孔板的水力空化系统及降解染料废水的方法
本专利技术属于水力空化应用领域，具体地涉及以正/负压孔板作为空化器，使其在水力空化条件下，降解染料废水的方法。
技术介绍
染料是指能使其他物质获得鲜明而牢固色泽的一类有机化合物。现在所使用的染料多为工业级合成染料，其具有结构复杂，难降解且持久性强等特点。这就造成了印染废水具有有机污染物含量高、碱性大、水质变化大等特性，属难处理的工业废水之一。每年都有数百万吨从塑料，纺织，皮革，化妆品，造纸，印刷和染料制造业等不同企业排放的高度着色的印染废水进入水体中，染料废水进入水体后会对生态环境造成严重的危害；若染料进入人体，会对人体眼睛、呼吸道和皮肤有刺激作用，引发癌变，危及人类身体健康。处理印染废水的常用方法包括混凝沉降法、吸附法、生物法和化学氧化法，这些方法由于材料用量大且回收利用率低、降解周期长、COD及TOC去除率低、易产生二次污染等缺点，并不是降解染料废水最理想的方法。因此，找到一种高效、节能且无二次污染的降解染料废水的方法，是目前研究的重中之重。
技术实现思路
水力空化作为一种新型的废水处理高级氧化技术，为染料废水的规模化处理和低成本投资提供了可能性，为了解决大量的染料废水不能被完全高效快速彻底处理的难题，本专利技术提供一种基于负压孔板辅助正压孔板的水力空化系统及降解染料废水的方法。本专利技术采用的技术方案是：一种基于负压孔板辅助正压孔板的水力空化系统，包括用于承装染料废水的降解池，降解池外设有保温装置，保温装置上端设有出水口，下端设有入水口，抽水管道一端深入降解池内，另一端通过循环泵与主循环管道和副循环管道相连通，主循环管道和副循环管道的终端深入降解池内；所述抽水管道上设有负压孔板；所述主循环管道上依次设有节流阀II、压力表I、流量计、正压孔板、节流阀III和压力表II；所述副循环管道上设有节流阀I。进一步的，上述的一种基于负压孔板辅助正压孔板的水力空化系统，所述正压孔板为，板体上设有若干流通孔，流通孔为圆柱形；所述负压孔板为，板体上设有若干流通孔，流通孔为圆柱形。进一步的，上述的一种基于负压孔板辅助正压孔板的水力空化系统，所述副循环管道的起始端设在循环泵和节流阀Ⅱ之间的主循环管道上，副循环管道的终端与降解池的中部相连通，且副循环管道的终端置于染料废水的液面下。进一步的，上述的一种基于负压孔板辅助正压孔板的水力空化系统，所述正压孔板上设有3～30个用于溶液流经的流通孔；所述负压孔板上设有3～30个用于溶液流经的流通孔。一种基于负压孔板辅助正压孔板的水力空化系统降解染料废水的方法，利用基于负压孔板辅助正压孔板的水力空化系统，方法包括如下步骤：于降解池中加入染料废水，调节废水中染料的初始浓度为5.0～15.0mg/L，加入氧化剂，调节正压孔板入水口端的压力为1.0～5.0bar，控制降解池的温度为15～45℃，开启循环泵，使染料废水在负压孔板、循环泵、正压孔板和降解池之间进行循环，循环时间为30～150min。进一步的，上述的方法，所述氧化剂为H2O2。进一步的，上述的方法，H2O2的加入量为，按摩尔比，染料:H2O2＝1:(1～5)。进一步的，上述的方法，所述染料是亚甲基蓝、罗丹明B和孔雀石绿。本专利技术的有益效果是：本专利技术于降解池中加入含有染料的废水，通过抽水管道和主循环管道进行循环，以负压孔板辅助正压孔板作为水力空化系统，以水力空化效应产生的高温高压和羟基自由基等活性自由基，进行水力空化降解反应，使废水中部分染料分子分解成CO2、H2O和无机盐。本专利技术创造性的提供了利用负压孔板辅助正压孔板水力空化的方法降解染料废水，水力空化系统通过正/负压孔板可以产生如下的空化过程：当溶液流经孔板时，孔板的节流效应使得液体流速急剧上升，而液体横向压力急剧下降，当缩流断面处压力降低至液体相应温度下的饱和蒸气压时，在收缩区溶液内部产生大量初生气泡，随着射流膨胀以及管路内压力逐渐恢复，空化泡最终溃灭。空泡崩塌会在极短时间(10-3ms)内释放大量的能量，产生具有很大破坏力的强冲击波，以及局部高温(5000-10000K)和高压(500-1000atm)。同时产生氧化性极强的自由基，这些自由基可以有效氧化降解染料废水中的有机污染物。附图说明图1为基于负压孔板辅助正压孔板水力空化系统结构示意图。图2a为正压孔板流通孔数为3和不同负压孔板流通孔数的组合方式对降解亚甲基蓝废水的影响图。图2b为正压孔板流通孔数为5和不同负压孔板流通孔数的组合方式对降解亚甲基蓝废水的影响图。图2c为正压孔板流通孔数为10和不同负压孔板流通孔数的组合方式对降解亚甲基蓝废水的影响图。图2d为正压孔板和负压孔板不同组合方式对降解亚甲基蓝废水的影响图。图3为不同正压孔板入水口端压力对降解亚甲基蓝废水的影响图。图4为不同温度对降解亚甲基蓝废水的影响图。图5为不同初始浓度对降解亚甲基蓝废水的影响图。图6a为不同氧化剂添加量对降解亚甲基蓝废水的影响图。图6b为降解亚甲基蓝的对比图。其中，1-降解池；2-保温装置；3-出水口；4-入水口；5-主循环管道；6-循环泵；7-节流阀I；8-节流阀Ⅱ；9-压力表I；10-流量计；11-正压孔板；12-节流阀Ⅲ；13-压力表II；14-排污口；15-副循环管道；16-抽水管道；17-负压孔板。具体实施方式实施例1如图1所示，一种基于负压孔板辅助正压孔板的水力空化系统，包括降解池1、保温装置2、主循环管道5、循环泵6、正压孔板11、副循环管道15、抽水管道16和负压孔板17。降解池1用于承装含有染料的废水。降解池1外设有保温装置2，保温装置2上端设有出水口3，下端设有入水口4，通过出水口3和入水口4，循环水在保温装置内循环，控制降解池内的温度在设置范围内。降解池1上设有排污口14。抽水管道16一端深入降解池1内，另一端通过循环泵6与主循环管道5和副循环管道15相连通，主循环管道5和副循环管道15的终端深入降解池1内。在一个实施例中，优选的，副循环管道15的起始端设在循环泵6和节流阀Ⅱ8之间的主循环管道5上，副循环管道15的终端与降解池1的中部相连通，且副循环管道15的终端置于染料废水的液面下。抽水管道16上设有负压孔板17。在一个实施例中，优选的，负压孔板17为，板体上设有3～30个流通孔，流通孔为圆柱形。在一个实施例中，更优选的，负压孔板17的板体上设有20～30个流通孔。在一个实施例中，优选的，板体厚度为2mm，每个流通孔的直径为1mm。主循环管道5上依次设有节流阀II8、压力表I9、流量计10、正压孔板11、节流阀III12和压力表II13。在一个实施例中，优选的，正压孔板11为，板体上设有3～30个流通孔，流通孔为圆柱形。在一个实施例中，更优选的，正压孔板11的板体上设有5～10个流通孔。在一个实施例中，优选的，板体厚度为2mm，每个流通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于负压孔板辅助正压孔板的水力空化系统，包括用于承装染料废水的降解池(1)，降解池(1)外设有保温装置(2)，保温装置(2)上端设有出水口(3)，下端设有入水口(4)，其特征在于，抽水管道(16)一端深入降解池(1)内，另一端通过循环泵(6)与主循环管道(5)和副循环管道(15)相连通，主循环管道(5)和副循环管道(15)的终端深入降解池(1)内；所述抽水管道(16)上设有负压孔板(17)；所述主循环管道(5)上依次设有节流阀II(8)、压力表I(9)、流量计(10)、正压孔板(11)、节流阀III(12)和压力表II(13)；所述副循环管道(15)上设有节流阀I(7)。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于负压孔板辅助正压孔板的水力空化系统，包括用于承装染料废水的降解池(1)，降解池(1)外设有保温装置(2)，保温装置(2)上端设有出水口(3)，下端设有入水口(4)，其特征在于，抽水管道(16)一端深入降解池(1)内，另一端通过循环泵(6)与主循环管道(5)和副循环管道(15)相连通，主循环管道(5)和副循环管道(15)的终端深入降解池(1)内；所述抽水管道(16)上设有负压孔板(17)；所述主循环管道(5)上依次设有节流阀II(8)、压力表I(9)、流量计(10)、正压孔板(11)、节流阀III(12)和压力表II(13)；所述副循环管道(15)上设有节流阀I(7)。


2.根据权利要求1所述的一种基于负压孔板辅助正压孔板的水力空化系统，其特征在于，所述正压孔板(11)为，板体上设有若干流通孔，流通孔为圆柱形；所述负压孔板(17)为，板体上设有若干流通孔，流通孔为圆柱形。


3.根据权利要求1所述的一种基于负压孔板辅助正压孔板的水力空化系统，其特征在于，所述副循环管道(15)的起始端设在循环泵(6)和节流阀Ⅱ(8)之间的主循环管道(5)上，副循环管道(15)的终端与降解池(1)的中部相连通，且副...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋有涛，孙亚楠，王君，张朝红，
申请(专利权)人：辽宁大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21