[发明专利]一种涡旋式空气推进法分解地下水中四氯化碳的装置及其工作方法

摘要

本发明公开了一种涡旋式空气推进法分解地下水中四氯化碳的装置及其工作方法包括进水管，空气推进装置，涡旋器，分离装置，清水排出管，排渣管，排泥管，控制系统；控制系统控制进水管将含四氯化碳地下水从切线方向输送至涡旋器上部，空气推进装置将空气输送至涡旋器内部，含四氯化碳地下水在涡旋器内螺旋运动并与空气充分混合反应，反应后的清水和浮渣从涡旋器上部进入分离装置，反应后的沉淀物从涡旋器底部排泥管排出，进入分离装置的清水和浮渣在装置内分离后，浮渣从排渣管排出，清水从清水排出管排出。所述的一种涡旋式空气推进法分解地下水中四氯化碳的装置及其工作方法，采用涡旋式高压喷气的工艺，污水处理效率高，效果好，能耗低，处理量大。 1

主权项

1.一种涡旋式空气推进法分解地下水中四氯化碳的装置，包括进水管（1），空气推进装置（2），涡旋器（3），分离装置（4），清水排出管（5），排渣管（6），排泥管（7），控制系统（8）；其特征在于：所述涡旋器（3）上部一侧连有进水管（1），涡旋器（3）下部一侧连接有空气推进装置（2），涡旋器（3）底部中心连接有排泥管（7），涡旋器（3）顶部与分离装置（4）相连；所述分离装置（4）一侧连接有清水排出管（5）和排渣管（6），分离装置（4）顶部设有控制系统（8）；

所述空气推进装置（2），包括：进气管（2‑1），导气环（2‑2），高压喷气管（2‑3）；其中所述进气管（2‑1）为Y型管道，进气管（2‑1）一端位于涡旋器（3）外部，进气管（2‑1）另一端分开为两个对称的支管，两个支管从相反的两个方向垂直贯通涡旋器（3）下部伸入涡旋器（3）内部；所述导气环（2‑2）为圆环形中空管，导气环（2‑2）数量为2个，导气环（2‑2）在涡旋器（3）内部上下平行布置，下端的导气环（2‑2）与进气管（2‑1）贯通连接，两个导气环（2‑2）之间的距离为150cm～250cm；所述高压喷气管（2‑3）为竖直布置的中空管，高压喷气管（2‑3）上下两端分别与导气环（2‑2）垂直贯通连接，高压喷气管（2‑3）管壁上均匀分布有圆形开孔，高压喷气管（2‑3）数量不少于6根，高压喷气管（2‑3）在导气环（2‑2）上均匀分布；

所述涡旋器（3），包括筒体（3‑1），耐磨片（3‑2），钟形引流室（3‑3）；其中所述筒体（3‑1）为竖直布置上宽下窄的圆台形中空结构，筒体（3‑1）上端直径与下端直径的比为3:1～5:1，筒体（3‑1）长度与上端直径的比为4:1～8:1；所述耐磨片（3‑2）为矩形结构，耐磨片（3‑2）外侧面与筒体（3‑1）内壁无缝焊接，耐磨片（3‑2）均匀的布满整个筒体（3‑1）内壁；所述钟形引流室（3‑3）位于涡旋器（3）顶部中心，钟形引流室（3‑3）上端为圆柱形结构，钟形引流室（3‑3）下端为圆台形结构，钟形引流室（3‑3）底端距涡旋器（3）上檐口的距离为100cm～150cm。

2.根据权利要求1所述的一种涡旋式空气推进法分解地下水中四氯化碳的装置，其特征在于：所述耐磨片（3‑2），包括球状体（3‑2‑1），层间间隙（3‑2‑2）；其中所述球状体（3‑2‑1）由直径为100nm～150nm的规则球状结构在同一平面相互连接构成，球状体（3‑2‑1）在竖直方向上成层分布；所述层间间隙（3‑2‑2）为相邻两层球状体（3‑2‑1）中间的空隙，层间间隙（3‑2‑2）为100nm～150nm。

3.根据权利要求2所述的一种涡旋式空气推进法分解地下水中四氯化碳的装置，其特征在于：所述分离装置（4），包括中央进水通道（4‑1），中间室（4‑2），分隔板（4‑3），外室（4‑4），四氯化碳浓度传感器（4‑5），一号水位传感器（4‑6），二号水位传感器（4‑7）；其中所述中央进水通道（4‑1）为圆柱形结构，中央进水通道（4‑1）下端与涡旋器（3）上部中心贯通连接，中央进水通道（4‑1）上端距离分离装置（4）上檐口的距离为50cm～60cm；所述中间室（4‑2）为圆柱形上端开口结构，中间室（4‑2）下部室壁上设有均匀分布的过滤孔，中间室（4‑2）上部距分离装置（4）上檐口的距离为20cm～25cm；所述分隔板（4‑3）为水平布置的圆环形板，分隔板（4‑3）内外壁分别与中间室（4‑2）外壁和分离装置（4）内壁垂直无缝焊接，分隔板（4‑3）上端距离分离装置（4）上檐口的距离为80cm～100cm；所述外室（4‑4）为中间室（4‑2）外壁和分离装置（4）内壁中间围城的空间，外室（4‑4）被分隔板（4‑3）分成上下两个部分；所述四氯化碳浓度传感器（4‑5）位于分离装置（4）一侧内壁上，四氯化碳浓度传感器（4‑5）下端距离清水排出管（5）的距离为5cm～10cm，四氯化碳浓度传感器（4‑5）与控制系统（8）通过导线连接；所述一号水位传感器（4‑6）位于中间室（4‑2）内壁上，一号水位传感器（4‑6）上端距离中间室（4‑2）上檐口的距离为5cm～10cm，一号水位传感器（4‑6）与控制系统（8）通过导线连接；所述二号水位传感器（4‑7）位于中间室（4‑2）内壁上部，二号水位传感器（4‑7）与中间室（4‑2）上檐口齐平，二号水位传感器（4‑7）与控制系统（8）通过导线连接。

4.根据权利要求3所述的一种涡旋式空气推进法分解地下水中四氯化碳的装置，其特征在于：所述耐磨片（3‑2）由高分子材料压模成型，耐磨片（3‑2）的组成成分和制造过程如下：

第1步、在反应釜中加入电导率为0.04μS/cm～0.09μS/cm的超纯水300～500份，启动反应釜内搅拌器，转速为25rpm～35rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至50℃～65℃；依次加入肉桂酸烯丙酯5～10份、亚硝酸乙酯5～10份、次氯酸乙酯5～10份，搅拌至完全溶解，调节pH值为5.2～7.5，将搅拌器转速调至60rpm～85rpm，温度为65℃～75℃，酯化反应5～10小时；

第2步、取乙醇酸乙酯5～20份、草酸氢乙酯5～20份粉碎，粉末粒径为10～50目；加入纳米级硼酸铑300～400份混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为25mm～40mm，采用剂量为3.0kGy～5.0kGy、能量为0.2MeV～1.2MeV的α射线辐照2min～20min；

第3步、经第2步处理的混合粉末溶于异氰酸乙酯5～10份中，加入反应釜，搅拌器转速为10rpm～15rpm，温度为60℃～75℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到‑0.01MPa～‑0.02MPa，保持此状态反应5h～12h；泄压并通入氨气，使反应釜内压力为0.01～0.03MPa，保温静置5h～12h；之后搅拌器转速提升至50rpm～75rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入磷酸三甲酯5～20份、丙烯酸乙酯5～20份完全溶解后，加入交联剂5～20份搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为4.0～6.5，保温静置5h～10h；

第4步、在搅拌器转速为64rpm～90rpm时，依次加入硼酸三乙酯5～10份、对甲苯磺酸乙酯5～10份和柠檬酸三乙酯5～10份，提升反应釜压力，使其达到0.01MPa～0.50MPa，温度为95℃～110℃，聚合反应5h～10h；反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至60℃～72℃，出料，入压模机即可制得耐磨片（3‑2）；

所述交联剂为对丙三醇二乙酯（1,3）；

所述纳米级硼酸铑的粒径为20nm～100nm。

5.一种如权利要求1所述的一种涡旋式空气推进法分解地下水中四氯化碳的装置的工作方法，其特征在于，该工作方法包括以下几个步骤：

第1步、控制系统（8）控制进水管（1）将含四氯化碳的地下水沿切线方向输送至涡旋器（3）上部，空气推进装置（2）将空气输送至涡旋器（3）内部，含四氯化碳的地下水在涡旋器（3）内沿涡旋器（3）内壁旋转并与空气充分混合，反应后的清水和浮渣沿涡旋器（3）中心上升，通过钟形引流室（3‑3）进入分离装置（4），反应后的沉淀和泥沙落在涡旋器（3）底部，最终从排泥管（7）排出，进入分离装置（4）的清水和浮渣在分离装置（4）内相互分离，最终浮渣从排渣管（6）排出，清水从清水排出管（5）排出。

第2步、当水位到达一号水位传感器（4‑6）位置时，控制系统（8）控制清水排出管（5）和排渣管（6）开启。

第3步、当水位到达二号水位传感器（4‑7）位置时，控制系统（8）控制进水管（1）减小进水流量，当水位降低至一号水位传感器（4‑6）位置时，控制系统（8）控制进水管（1）增加进水流量。

第4步、当四氯化碳浓度传感