一种用于降解水中抗生素的涡流空化设备及方法技术

本发明专利技术公开了一种用于降解水中抗生素的涡流空化设备，包括：水箱、设置于该水箱中的第一管路和第二管路；该第一管路上依次连接有水泵、压力表、流量计、旋流式涡流空化器、节流阀；所述压力表用于检测进入涡流空化器的入口压力；该第二管路上设置有溢流阀，该第二管路的另一端连接至第一管路的水泵与压力表之间。另外，一种用于降解水中抗生素的涡流空化设备的涡流空化方法，亚甲基蓝法检测旋流式涡流空化器产生的涡流空化效应下，生成具有强氧化性的羟基自由基浓度，证明该旋流式涡流空化器优于同类涡流空化器。同类涡流空化器。同类涡流空化器。

【技术实现步骤摘要】
一种用于降解水中抗生素的涡流空化设备及方法


[0001]本专利技术涉及一种涡流空化设备，特别是涉及一种用于降解水中抗生素的旋流式涡流空化设备及涡流空化方法。

技术介绍

[0002]目前，研究降解水中抗生素的涡流空化方法大致有以下几种：
[0003]1、离心泵水力空化对环丙沙星降解效果的试验研究
[0004]兰州交通大学的金文瑢初步试验研究了离心泵输送液体过程中产生的涡流空化效应降解环丙沙星(CIP)的效果，发现水力空化联合H2O2可以有效降解CIP，其降解率是单独水力空化降解(4.3％)的18倍。
[0005]2、利用涡流空化效应降解水中罗丹明B
[0006]涡流空化通过特殊结构的涡流仓产生，流体在涡流仓中形成压力远低于大气压力的低压区域，从而产生空化效应。对罗丹明B进行了降解试验，但未开展抗生素废水的降解试验。
[0007]3、涡流空化/Fenton协同降解溶液中活性艳红K-2BP
[0008]采用涡流空化(SC)/Fenton协同降解溶液中活性艳红K-2BP，未开展抗生素废水的降解试验。
[0009]现有研制的涡流空化器发现对染料废水的脱色效果较好，对水中抗生素的降解效果未知。用离心泵水力空化所选用的装置非自行设计制备的涡流空化器，而且对环丙沙星降解效果不佳。主要表现在以下几个方面：
[0010]1)常规水处理方法去除水体中的抗生素有一定效果，但由于针对性不高、并且受水体性质的影响比较大，难以有效将水环境中的抗生素去除，需要寻找新型高效降解抗生素的方法。
[0011]2)现有研制的涡流空化器产生的涡流空化效应不强，装置的结构设计需要改进，对抗生素的降解效果未知。
[0012]3)单独用离心泵产生的涡流空化效应对抗生素环丙沙星的降解效果极其有限，原因在于离心泵产生的涡流空化效应不大，需要自主设计新型涡流空化器，降解条件需要优化。

技术实现思路

[0013]本专利技术的目的是提供一种用于降解水中抗生素的旋流式涡流空化设备，旋流式涡流空化器内流体的最低压力，验证涡流空化效应的产生。
[0014]本专利技术的另一目的是提供一种上述降解水中抗生素的旋流式涡流空化器的涡流空化方法，亚甲基蓝法检测旋流式涡流空化器产生的涡流空化效应下，生成具有强氧化性的羟基自由基浓度，证明该旋流式涡流空化器优于同类涡流空化器。
[0015]本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出
的一种用于降解水中抗生素的涡流空化设备，其包括：水箱、设置于该水箱中的第一管路和第二管路；
[0016]该第一管路上依次连接有水泵、压力表、流量计、旋流式涡流空化器、节流阀；所述压力表用于检测进入涡流空化器的入口压力；
[0017]该第二管路上设置有溢流阀，该第二管路的另一端连接至第一管路的水泵与压力表之间。
[0018]进一步而言，上述用于降解水中抗生素的涡流空化设备，还包括设置于该水箱中的温度计，用于实时监测涡流空化器运行过程中溶液的温度。
[0019]进一步而言，上述用于降解水中抗生素的涡流空化设备，所述水泵起流体动力源的作用，选用立式一体式全自动恒压变频水泵。
[0020]进一步而言，上述用于降解水中抗生素的涡流空化设备，所述流量计用于直接检测一定时间内处理抗生素废水的量，其选择LWGB-15涡轮流量计。
[0021]进一步而言，上述用于降解水中抗生素的涡流空化设备，所述旋流式涡流空化器主要由接头、上端盖、涡流空化部件、射流腔，下挡板组成；
[0022]进水管通过接头接入到涡流空化部件的入口处，接头部分应用螺母压紧在上端盖上，上端盖边缘直径大于涡流空化部件的上端面直径，上端盖的底面垫有密封圈，上端盖、密封圈和涡流空化部件的边缘通过螺栓压紧在一起；
[0023]挡板套接在涡流空化部件的外圆柱面上，底部利用支撑件抵在水箱的底面。
[0024]该涡流空化部件为主体部分，设有6个涡流腔，每个涡流腔有一条带孔道的螺旋线流道。
[0025]进一步而言，上述用于降解水中抗生素的涡流空化设备，所述涡流腔的直径是65mm，涡流腔缝隙宽度为5mm，流道入口直径是9mm，流道出口直径是3mm；每一条螺旋线流道上孔道数为4，直径为3mm。
[0026]另外，本专利技术还提出一种旋流式涡流空化器降解抗生素的方法，采用废水循环降解一定时间的方式开展，具体试验步骤为：
[0027]1)配置pH 7.0，初始浓度为2mg/L的土霉素溶液10L于储水箱中，放置8个冰袋以防止运行时间过长导致溶液温度过高，启动水泵，设置水泵的入口压力值0.15Mpa，降解抗生素一定时间取样，到达设定更换冰袋的时间暂停水泵，更换冰袋，暂停10min，继续降解一定时间，暂停水泵，取样，测定降解后的土霉素浓度。
[0028]2)试验完后倒出水箱中和水泵中的土霉素溶液，导入去离子水清洗水泵和水箱三次。
[0029]3)上述试验步骤中，溶液初始pH值、抗生素初始浓度、运行时间和冰袋的更换时间间隔等条件可以改变以达到最佳的降解抗生素的效果。
[0030]该旋流式涡流空化器主要由接头、上端盖、涡流空化部件、射流腔，下挡板组成。涡流空化部件为主体部分，有6个涡流腔，每个涡流腔有一条带孔道的螺旋线流道。将该旋流式涡流空化器的基本结构尺寸设计为：
[0031]涡流腔的直径是65mm，涡流腔缝隙宽度为5mm，流道入口直径是9mm，流道出口直径是3mm。每一条螺旋线流道上孔道数为4，直径为3mm。
[0032]流场仿真得到装置流体的最低压力约为5465.737Pa。试验温度控制在55℃以下，
纯水在55℃时的饱和蒸汽压为15737Pa，该涡流空化器产生的最低压力值远低于该温度下的饱和蒸汽压，因此，试验条件下能产生明显涡流空化效应。
[0033]亚甲基蓝浓度达到20mg/L时，涡流空化器产生的羟自由基浓度分为8.53μmol/L，高于同类涡流空化器产生的羟基自由基浓度。
[0034]如张晓冬等利用亚甲基蓝测定水力空化产生的羟自由基，反应70min后，在最佳条件下产生的羟自由基浓度低于0.3μmol/L，远远小于本涡流空化器产生的羟自由基浓度。
[0035]在溶液初始pH值为7，运行10min换一次冰袋，50min时旋流式涡流空化器对2mg/L的土霉素的降解率为83.12％。对比离心泵涡流空化对5mg/L的pH为3.0环丙沙星溶液降解时，反应180min对环丙沙星的降解率仅为4.3％。
[0036]借由上述技术方案，本专利技术具有如下优点和有益技术效果：
[0037]1)降解水中抗生素的旋流式涡流空化器的涡流空化方法，亚甲基蓝法检测旋流式涡流空化器产生的涡流空化效应下，生成的具有强氧化性的羟基自由基浓度，证明该旋流式涡流空化器优于同类涡流空化器。
[0038]2)旋流式涡流空化器内流体的最低压力，验证涡流空化效应的产生。
附图说明
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于降解水中抗生素的涡流空化设备，其特征在于其包括：水箱、设置于该水箱中的第一管路和第二管路；该第一管路上依次连接有水泵、压力表、流量计、旋流式涡流空化器、节流阀；所述压力表用于检测进入涡流空化器的入口压力；该第二管路上设置有溢流阀，该第二管路的另一端连接至第一管路的水泵与压力表之间。2.如权利要求1所述的用于降解水中抗生素的涡流空化设备，其特征在于：还包括设置于该水箱中的温度计，用于实时监测涡流空化器运行过程中溶液的温度。3.如权利要求1所述的用于降解水中抗生素的涡流空化设备，其特征在于：所述水泵起流体动力源的作用，选用立式一体式全自动恒压变频水泵。4.如权利要求1所述的用于降解水中抗生素的涡流空化设备，其特征在于：所述流量计用于直接检测一定时间内处理抗生素废水的量，其选择LWGB-15涡轮流量计。5.如权利要求1所述的用于降解水中抗生素的涡流空化设备，其特征在于：所述旋流式涡流空化器主要由接头、上端盖、涡流空化部件、射流腔，下挡板组成；进水管通过接头接入到涡流空化部件的入口处，接头部分应用螺母压紧在上端盖上，上端盖边缘直径大于涡流空化部件的上端面直径，上端盖的底面垫有密封圈，上端盖、密封圈和涡流空化部件的边缘通过螺栓压紧在一起；挡板套接在涡流空化部件的外圆柱面上，底部利用支撑件抵在水箱的底面。该涡流空化部件为主体部分，设有6个涡流腔，每个涡流腔有一条带孔道的螺旋线流道。6.如权利要求5所述的用于降解水中抗生素的涡流空化设备，其特征在于：所述涡流腔的直径是65mm，涡流腔缝隙宽度为5mm，流道入口直径是9mm，流道出口直径是3mm；每一条螺旋线流道上孔道数为4，直径为3mm。7.采用权利要求1-6中任一项所述的用于降解水中抗生素的涡流空化设备降解抗生素的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)配置pH 7.0，初始浓度为2mg/L的土霉素溶液10L于储水箱中，放置八个冰袋以防止运...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宝娥，张日红，李义勇，刘晖，邓金川，
申请(专利权)人：仲恺农业工程学院，
类型：发明
国别省市：