专利名称：高新利用电子束辐照技术处理废水的装置技术
技术领域：
本发明涉及一种处理废水的装置，特别是一种利用电子束辐照方法处理废水的装置，该废水处理工艺流程装置适用于对工业污染的废水进行辐照处理，使其降解。
背景技术：
目前化工、制药等行业高浓度有毒有机废水是造成我国水体污染加剧的主要原因之一。此类废水的共性是在环境中比较难于降解，长时间稳定存在，并具有生物积累性，严重影响人类身体健康。因此，高浓度难降解有机废水的处理是水处理技术的研究热点，有着重要的应用价值。目前，已经有多种高浓度难降解废水的处理技术，包括化学处理方法、生物处理方法、吸附方法、光催化氧化方法等，但成本高，处理效果不够明显，应用受到限制，影响其普及。利用电子束辐照处理有机废水的方法，是一种高级氧化处理技术，该工艺简单，操作方便，可以工业化生产。装置工艺具有高效、低耗处理高浓度难降解有毒有机废水的特点，不会出现二次污染的问题，可应用于卤烃类、酚类、醇类、聚合物、多苯环芳香族化合物、 农药残留等的降解。这些化合物广泛存在于国内化工、医药等行业的废水中。高能电子束和Y射线进入水体发生的反应基本相同，当高能电子束进入水体后， 在10-7秒内与水分子发生如下反应生成各种活性物质
H20=>eaq- (2. 6) +H. (0. 55) +OH. (2. 7) +H2 (0· 45) +H202 (0· 71) +H30+ (2. 6) 括号中的数字表示每吸收IOOeV的能量时，水中产生的各种自由基的数量。辐照就是利用高能电子进入水体的瞬间与水分子反应产生活泼的自由基eaq-， OH. ,H.等对废水进行处理。这些自由基eaq-，0H.，H.都是高活性物质，能迅速与水体中的有机物反应，从而达到降解转化有机物的目的。由于反应产生的eaq-和0H.数量基本相当， 所以污染物的去除可以是氧化作用也可以是还原作用，这主要取决于污染物的浓度、化学结构和水质条件。0H.是典型的氧化剂，其标准氧化还原位高达2. 80V，仅次于氟Q.87V)， 是目前已知可在水处理中应用的最强的氧化剂，它作为反应的中间产物，可诱发后面的链反应，且0H.与水中绝大多数有机物的反应速度常数均在108 1010M-1 . s_l数量级范围， 与有机物反应主要是加成作用和提氢反应。加成作用主要是和含有不饱和键的有机物，如含烯键和芳环的有机物。提氢反应主要是和饱和脂肪族化合物和许多不饱和化合物反应， 如醛类和酮类有机物。目前，将电子束辐照技术应用于水体处理，还主要停留在应用研究阶段，国内外有关报导较少，现有的利用电子束辐照方法的废水处理工艺流程装置处理效果不甚理想。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用电子束辐照方法处理废水的装置，是一种处理难降解工业废水的工艺流程装置，是一种高效、节能的水处理技术。该工艺下采用电子加速器辐照条件下产生高能量电子，对含有难降解的工业废水水体进行处理，使其降解，经处理后的废水能达到国家清洁排放的标准。为达到上述发明目的，本发明采用下述技术方案
一种利用电子束辐照方法处理废水的装置，主要包括通过输水管依次连通的废水集水池、辐照处理池和清水池，辐照处理池的正上方设有电子加速器，各输水管分别安装水泵， 各输水管的进水口设于各池子侧壁的上部，各输水管的出水口设于各池子侧壁的下部，各水池的上部设有可开合的池盖，在废水集水池和辐照处理池之间增设辐照准备池，辐照处理池的池盖中央设有下沉式的辐照活水槽，辐照活水槽的槽口边缘与池盖的上表面平齐， 辐照活水槽的槽底面设有均勻排布的活水槽入水口，待处理的废水从活水槽入水口向上喷涌流入辐照活水槽中，辐照活水槽的下方设置布水管路，布水管路的支管分别与各活水槽入水口连通，辐照处理池的槽底还均勻排布活水槽出水口，活水槽出水口与辐照处理池连通，活水槽出水口装有开关阀，当开关阀开启后，经过电子束辐照方法处理后的水流入辐照处理池中。上述辐照活水槽内均勻铺设一层交叉排布的通气管排，通气管排从辐照活水槽侧面的通气管孔，通气管排与鼓风系统相连接，通气管排的管道壁分布有微小气孔，从微小气孔排出的空气产生均勻曝气，对辐照活水槽中待处理的废水进行搅拌。上述鼓风系统包括气瓶，气瓶通过输气管道与通气管排连通，输气管道区段设有开关阀装置。上述各水池的内侧壁分别安装水位控制仪，当各水池中的水位高于水位控制仪标定的水位时，水池的蓄水量达到过容量报警状态，与过容量水池的上级输水管配套进行输水的水泵停止工作；当各水池中的水位低于出水口对应的水位时，水池的蓄水量达到乏容量报警状态，与乏容量水池的下级输水管配套进行输水的水泵停止工作。上述电子加速器的辐照剂量在0. IkGy以上，其中最低束流为0. 1mA。上述每个水池及其下级输水管组成一套作业池单元，每套作业池单元之间的输水管可拆装，每套作业池单元还包括与水池的下级输水管相配套输水的水泵，每套作业池单元的水池底部皆装有万向轮，各水池的外侧壁还安装拉手。上述各水池的池盖外侧安装提手。上述各水池底部设有排水孔，排水孔装有开关阀，各水池还设有人孔。上述各水池的侧壁上部设有通气孔。上述废水集水池和清水池的水池侧壁上部皆设有溢流孔。本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点
1.本发明的废水处理工艺流程装置对工业有机废水的处理效率高，可有效解决工业水污染问题，特别是减少了对环境的危害及对人体健康的影响。2.本发明处理废水的工艺流程装置方便安装、调试和使用，可以自由拆装，可以任意移动和固定，使用多种工业生产现场，具有很好的机动性。3.采用专用的辐照作业间，构造简单，安全可靠，处理成本低，可以为企业带来显著的经济和社会效益，还可以根据企业产生污水的总量进行废水处理工艺流程装置的结构定型和优化设计，易于控制和实现生产自动化，可与现场工业设备进行配套协调工作。
图1是本发明废水处理工艺流程装置示意图。图2是本发明的废水集水池、辐照准备池或清水池的结构示意图。图3是本发明的辐照处理池结构示意图。图4是本发明的辐照活水槽和布水管路的结构示意图。图5是本发明的辐照活水槽的俯视图。
具体实施例方式结合附图，对本发明的优选实施例详述如下 实施例一
参见图1，一种利用电子束辐照方法处理废水的装置，主要包括通过输水管依次连通的废水集水池1、辐照处理池3和清水池4，辐照处理池3的正上方设有电子加速器5。参见图 2，各输水管分别安装水泵6，各输水管的进水口 7设于各池子侧壁的上部，各输水管的出水口 8设于各池子侧壁的下部，各水池的上部设有可开合的池盖9。在废水集水池1和辐照处理池3之间增设辐照准备池2，辐照准备池2可以即可作为废水集水池1和辐照处理池3 之间的缓冲池，还可以起到沉淀池的作用。参见图3 图5，辐照处理池3的池盖9中央设有下沉式的辐照活水槽19，辐照活水槽19的槽口边缘与池盖9的上表面平齐，辐照活水槽 19的槽底面设有均勻排布的活水槽入水口 21，待处理的废水从活水槽入水口 21向上喷涌流入辐照活水槽19中，辐照活水槽19的下方设置布水管路22，布水管路22的支管分别与各活水槽入水口 21连通，辐照处理池3的槽底还均勻排布活水槽出水口 20，活水槽出水口 20与辐照处理池3连通，活水槽出水口 20装有开关阀，当开关阀开启后，经过电子束辐照方法处理后的水流入辐照处理池3中。参见图4和图5，本实施例中的辐照活水槽19内均勻铺设一层交叉排布的通气管排16，通气管排16从辐照活水槽19侧面的通气管孔15，通气管排16与鼓风系统相连接， 通气管排16的管道壁分布有微小气孔，从微小气孔排出的空气产生均勻曝气，对辐照活水槽19中待处理的废水进行搅拌。在本实施例中，辐照活水槽19中设有布水管路系统和均勻曝气管路系统，可以实现辐照活水槽19中废水充分扰动，实现对废水的混合和搅拌，使电子束产生的活性粒子迅速均勻弥散于水体之中，提高处理效果。由于水体被充分搅拌，增加了水体与空气的接触面积，使空气中更多的氧分子向水体中扩散，可以在水体中产生更多的氧化性活性粒子，进一步提高氧化降解效果。参见图1和图5，本实施例中的鼓风系统包括气瓶17，气瓶17通过输气管道与通气管排16连通，输气管道区段设有开关阀装置。采用气瓶的鼓风系统更加便携，结构简单， 可以随时通过搬运设备到多种工业现场去处理工业废水，效率更高。参见图2和图3，本实施例中的各水池的内侧壁分别安装水位控制仪18，当各水池中的水位高于水位控制仪18标定的水位时，水池的蓄水量达到过容量报警状态，与过容量水池的上级输水管配套进行输水的水泵6停止工作；当各水池中的水位低于出水口 8对应的水位时，水池的蓄水量达到乏容量报警状态，与乏容量水池的下级输水管配套进行输水的水泵6停止工作。通过对各个水池的过容量和乏容量的标定和预设，对水池的蓄水量进行实时监测，实现多个水池协调工作，提高流程设备的自动化程度，保证设备正常工作和稳定处理废水的效率。本实施例中的电子加速器5的辐照剂量在0. IkGy以上，其中最低束流为0. 1mA。 通过实验验证，确定能耗、处理效果和经济性之间选择较为科学合理的辐射剂量。参见图2和图3，本实施例中的各水池及其下级输水管组成一套作业池单元，每套作业池单元之间的输水管可拆装，每套作业池单元还包括与水池的下级输水管相配套输水的水泵6，每套作业池单元的水池底部皆装有万向轮10，各水池的外侧壁还安装拉手11。本实施例中，各个作业池单元可以独立成为便携系统，可以拆分和组装，方便异地运输装置。 同时，由于各个作业池单元底部皆装有万向轮10，可方便水处理装置在作业面上移动，可以适应较为复杂的作业现场环境。参见图2和图3，本实施例中的各水池的池盖9外侧安装提手12，可以方便开合池盖9，向池内观察和对池内设备维修和养护。参见图2，本实施例中的各水池底部设有排水孔13，排水孔13装有开关阀，各水池还设有人孔14，可以通过人孔14向池内观察，还可以进入池内对设备维修和养护。排水孔 13可以将池内残水排空，方便对内观察和在池内作业。参见图2和图3，本实施例中的各水池的侧壁上部设有通气孔23，可以保证池内外气压平衡，保证设备工作稳定性。本实施例中的废水集水池1和清水池4的水池侧壁上部皆设有溢流孔，水池超过蓄水安全容量后，可以通过溢流孔将过量的水排出，保证设备工作的稳定性和安全。在本实施例中，本废水处理工艺流程装置可对含卤代酚类、邻苯二甲酸酯等污染物废水进行处理，针对含苯酚类废水，电子加速器5的加速电子的能量为0. 2MeV,电子束流强度为0. 3mA，处理时间20秒，苯酚去除率96%以上，色度降到接近0。在本实施例中，废水处理工艺流程装置可有效地解决污水处理问题，减少了高额填埋场地费用及运输成本，特别是减少了对环境的危害及对人体健康的影响。另外由于辐照处理技术具有快速、有效等特点，可以加大产能，提高效益。通过辐照技术处理相关废水，处理量达到3万吨/年。该方法在化工废水处理领域进一步推广，不仅在产品的产能保证方面，而且在环境安全等方面都有极大的潜力。实施例二
本实施例与实施例一的技术方案基本相同，不同之处在于
在本实施例中，本废水处理工艺流程装置可对苯甲酰丙烯酸乙酯、3，5-二羟基甲苯等医药精细化学品生产废水进行处理，针对含农药残留类废水，加速器加速电子的能量为 0. 5MeV,电子加速器5的电子束流强度为0. 6mA,处理时间40秒，去除率90%以上，色度降到接近0。在本实施例中，利用辐照技术有效降解废水中的医药中间体，降低水体中的有机污染物水平及总有机碳含量，可以达到排放标准。该处理方法大大减少了处理成本，提高了经济效益。另外该技术的处理效果显著，可把废水中污染物的影响降到安全水平，目前处理量达到23万吨，有效地减少污染排放，保护了环境及人体健康。实施例三
本实施例与实施例一和实施例二的技术方案基本相同，不同之处在于 在本实施例中，本废水处理工艺流程装置可对工业循环用水进行净化处理，例如，针对含邻苯二甲酸酯类废水，电子加速器5的加速电子的能量为0. IMeV,电子束流强度为0. 1mA，处理时间20秒，去除率达到98%以上。在本实施例通过开发相关污染物的有效处理技术，实现了该循环用水的有效处理。其中酚类物质的降解率达到95%以上，达到循环使用要求，解决了企业的关键难题。目前在该课题组的帮助下，已经对15万吨循环水进行了有效处理。辐射技术一般在常温常压条件下进行，具有处理效率高、无需添加其他化学试剂以及无二次污染等特点，尤其适用于常规方法难以处理的持久性有机污染物的降解。处理效果明显，可以达到排放标准。上面结合附图对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，如辐照活水槽的结构可以采用其他形式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种利用电子束辐照方法处理废水的装置，主要包括通过输水管依次连通的废水集水池(1)、辐照处理池(3)和清水池(4)，所述辐照处理池(3)的正上方设有电子加速器(5)， 各所述输水管分别安装水泵(6)，各所述输水管的进水口(7)设于各所述池子侧壁的上部， 各所述输水管的出水口(8)设于各所述池子侧壁的下部，各所述水池的上部设有可开合的池盖(9)，其特征在于在所述废水集水池(1)和辐照处理池(3)之间增设辐照准备池(2)， 所述辐照处理池(3)的池盖(9)中央设有下沉式的辐照活水槽(19)，所述辐照活水槽(19) 的槽口边缘与所述池盖(9)的上表面平齐，所述辐照活水槽(19)的槽底面设有均勻排布的活水槽入水口(21)，所述待处理的废水从活水槽入水口(21)向上喷涌流入所述辐照活水槽(19)中，所述辐照活水槽(19)的下方设置布水管路(22)，所述布水管路(22)的支管分别与各所述活水槽入水口(21)连通，所述辐照处理池(3)的槽底还均勻排布活水槽出水口 (20)，所述活水槽出水口(20)与所述辐照处理池(3)连通，所述活水槽出水口(20)装有开关阀，当开关阀开启后，经过电子束辐照方法处理后的水流入所述辐照处理池(3)中。
2.根据权利要求1所述的利用电子束辐照方法处理废水的装置，其特征在于所述辐照活水槽(19)内均勻铺设一层交叉排布的通气管排(16)，所述通气管排(16)从所述辐照活水槽(19)侧面的通气管孔(15)，所述通气管排(16)与鼓风系统相连接，所述通气管排 (16)的管道壁分布有微小气孔，从微小气孔排出的空气产生均勻曝气，对所述辐照活水槽 (19)中待处理的废水进行搅拌。
3.根据权利要求2所述的利用电子束辐照方法处理废水的装置，其特征在于所述鼓风系统包括气瓶(17)，所述气瓶(17)通过输气管道与所述通气管排(16)连通，所述输气管道区段设有开关阀装置。
4.根据权利要求2所述的利用电子束辐照方法处理废水的装置，其特征在于各所述水池的内侧壁分别安装水位控制仪(18)，当各所述水池中的水位高于所述水位控制仪 (18)标定的水位时，所述水池的蓄水量达到过容量报警状态，与所述过容量水池的上级输水管配套进行输水的水泵(6)停止工作；当各所述水池中的水位低于所述出水口(8)对应的水位时，所述水池的蓄水量达到乏容量报警状态，与所述乏容量水池的下级输水管配套进行输水的水泵(6)停止工作。
5.根据权利要求4所述的利用电子束辐照方法处理废水的装置，其特征在于所述电子加速器(5)的辐照剂量在0. IkGy以上，其中最低束流为0. 1mA。
6.根据权利要求1 5中任意一项所述的利用电子束辐照方法处理废水的装置，其特征在于每个所述水池及其下级输水管组成一套作业池单元，每套所述作业池单元之间的输水管可拆装，每套所述作业池单元还包括与所述水池的下级输水管相配套输水的水泵(6)，每套作业池单元的水池底部皆装有万向轮(10)，各所述水池的外侧壁还安装拉手 (11)。
7.根据权利要求6所述的利用电子束辐照方法处理废水的装置，其特征在于各所述水池的池盖(9)外侧安装提手(12)。
8.根据权利要求7所述的利用电子束辐照方法处理废水的装置，其特征在于各所述水池底部设有排水孔(13)，所述排水孔(13)装有开关阀，各所述水池还设有人孔(14)。
9.根据权利要求8所述的利用电子束辐照方法处理废水的装置，其特征在于各所述水池的侧壁上部设有通气孔(23)。
10.根据权利要求9所述的利用电子束辐照方法处理废水的装置，其特征在于所述废水集水池(1)和清水池(4)的水池侧壁上部皆设有溢流孔。
全文摘要
本发明公开了一种利用电子束辐照方法处理废水的装置，主要包括通过输水管依次连通的废水集水池、辐照准备池、辐照处理池和清水池，辐照处理池的正上方设有电子加速器，各输水管分别安装水泵，辐照处理池的池盖中央设有下沉式的辐照活水槽，辐照活水槽的槽底面设有均匀排布的活水槽入水口，待处理的废水从活水槽入水口向上喷涌流入辐照活水槽中，辐照活水槽的下方设置布水管路，辐照处理池的槽底还均匀排布活水槽出水口，活水槽出水口与辐照处理池连通，活水槽出水口装有开关阀，当开关阀开启后，经过电子束辐照方法处理后的水流入辐照处理池中。本发明对工业有机废水的处理效率高，可有效解决工业水污染问题，构造简单，安全可靠，处理成本低。
文档编号C02F1/30GK102320677SQ20111024991
公开日2012年1月18日 申请日期2011年8月29日 优先权日2011年8月29日
发明者刘宁, 卜葶葶, 吴明红, 唐量, 徐刚, 王亮 申请人:上海大学
