[发明专利]一种折流式可调控超声/紫外组合消毒反应器

说明书

技术领域

本发明涉及污水、污泥处理技术领域，特别是指一种折流式可调控超声/紫外组合消毒反应器。

背景技术

紫外线消毒技术因其高效、不产生消毒副产物、对水体无二次污染等特点，近些年来得到了快速发展，也得到了越来越多的应用。其原理是利用适当波长的紫外线(UVC)破坏微生物机体细胞中的DNA(脱氧核糖核酸)或RNA(核糖核酸)的分子结构，造成生长性细胞死亡和(或)再生性细胞死亡，达到杀菌消毒的效果。影响紫外线消毒效果的主要因素有水质条件和微生物类型，此外，紫外系统的设计和运行情况也会影响消毒效果。污水在市政污水厂经过一、二级处理后，水中大部分微生物是以分散独立个体(未与其他物质联合)或被大颗粒包裹(与其他物质如细菌或者细胞的残骸)两种状态存在；紫外线消毒除了直接被病原菌吸收灭活外，被菌胶团包裹或者遮挡的一部分将紫外光反射并未得到杀菌的目的。因此，水的悬浮物浓度(SS)、颗粒物粒径分布和浊度是影响紫外线消毒效果的主要水质因素。在大多数情况下增加紫外线剂量可以提高灭活效果，通过增加紫外灯管强度或延长紫外照射时间均可增加紫外线剂量。然而，这也增加了紫外消毒的投资运行成本，不符合消毒工艺经济性的要求。除了水质条件外，紫外灯管结垢、紫外灯寿命衰减而导致紫外强度减弱也会影响紫外消毒运行效果。

经过对现有技术的检索发现，针对污水消毒新技术以期效率提高和副产物降低，在近年已有研究，但是应用尚还缺乏。超声波具有空化效应，空化过程伴随着空化泡的形成、长大和瞬时破灭而释放出巨大的能量，此时产生的氧化性极强的高活性自由基(·OH)起到持续性清洗作用，空化泡的水气分离可以强化化学过程以及改善反应发生的环境；同时空化可以促使水体紊动和液体的微循环增强液体的传质效果，低频超声波产生的热效应、空化效应和机械剪切力，一方面可以将大颗粒菌胶团打碎成为小颗粒菌胶团，从而将细菌裸露出来；另一方面超声波波长对细胞膜有一定的破坏作用。此外，超声波具有机械剪切作用使液体发生一定程度的物理变化，超声波在系统中还可以起到清洗作用。

本发明为了解决紫外线消毒过程中存在的问题，结合超声波的特点和紫外线消毒的优势，而提供的一种折流式可调控超声/紫外组合消毒反应器。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种折流式可调控超声/紫外组合消毒反应器，以解决目前单纯靠紫外线消毒存在的不足。

该消毒反应器包括流量计、阀门、消毒反应槽、导流隔板、进水隔区隔板、超声波换能器、紫外灯管、出水口、清洗排泥口及超声波发生器和紫外灯控制面板；

其中，流量计与阀门连接，导流隔板和进水隔区隔板布置在消毒反应槽内，超声波换能器粘贴在消毒反应槽底部，紫外灯管布置在由导流隔板分隔后的消毒反应槽中，超声波换能器和紫外灯管由超声波发生器和紫外灯控制面板控制。

消毒反应槽采用SUS304不锈钢材质制成；导流隔板有两块，竖直置于消毒反应槽中，将消毒反应槽平均分成三格，沿水流方向分别为第一格、第二格和第三格，第一格为超声波预处理区，进水隔区隔板置于第一格中间，将预处理区平均分为两部分，起改变水流方向及改善水中粒径分布的作用，第一格上部管道与阀门连接，第一格底部设置清洗排泥口，第三格上部设置溢流出水口。导流隔板和进水隔区隔板分别在不同位置设置过水孔，使污水在消毒反应槽内形成折流流态，过水孔与进水隔区的水流截面面积相同。

超声波换能器均匀的粘贴在消毒反应槽底部，粘贴过程不存在缝隙，使得超声波换能器与消毒反应槽形成一个整体。

紫外灯管采用梅花形五点布置于由导流隔板匀分隔成为三格的反应槽的第二格和第三格，灯管垂直放置，底部和顶部采用固定架板控制灯管的位置，液位控制刚好淹没灯管，且灯座在液位以上。

超声波发生器和紫外灯控制面板能够单独控制超声波换能器和紫外灯管的每个设备，同时超声波发生器能够从0～100％之间调节超声波功率。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

(1)设定预处理区，即消毒反应槽第一格。预处理区可实现对污水中较大颗粒物的预处理作用(有超声波时，破碎大颗粒；无超声波时，沉淀部分颗粒物质)；另一方面，可以减少水量水质变化对后续消毒反应的冲击负荷。

(2)消毒反应区可控性强。装置消毒反应区均匀设置多组超声波换能器和多组紫外线灯管，换能器和紫外灯均可分别控制，可以根据不同进水水质条件需要增减紫外灯辐照剂量和超声波声能密度。