一种可热量交换的微波催化氧化装置的制作方法

本实用新型涉及有机废水处理技术领域，特别涉及一种可热量交换的微波催化氧化装置。

背景技术：

处理难降解有机废水通常采用生物法、化学催化氧化法、电化学氧化法、湿式氧化法阀等处理方法，或者多种工艺联用的方法。生物法具有处理费用低、效率高等优点，但生物法只适合有机污染物浓度较低且无生无毒性的废水，而且工艺占地面积大，对于难生物降解的有机废水，生物法处理效率低。化学催化氧化法主要包括Fenton法、类Fenton法和臭氧氧化法等，其工艺特点为氧化能力强、反应速率快，但其氧化剂利用效率低，处理成本高。电化学氧化法氧化能力强、反应条件温和，不易造成二次污染，但由于电化学氧化法降解有机物过程中电流效率较低、电耗高等问题，导致在实际应用中收到限制。湿式氧化法能够有效降解有机物废水，应用范围广，但该技术处理成本高，处理能力小，操作条件及设备要求苛刻。

微波诱导催化处理难降解有机废水的技术具有氧化快速、矿化度高、不引入新的二次污染物、简化操作程序、能使处理废水工程小型化和分散化等优点，目前应用越来越广泛，但是，传统微波设备也存在一些缺点。一方面，微波对废水在催化降解有机物的同时，废水会升温，废水被处理后外排会打走大量的热量，而微波又需要对下一批废水进行加热，既消耗能源，又造成微波设备的负荷。一方面，用于微波催化的反应容器基本为圆柱体和盘管两种，圆柱体的反应容易由于管径过大而导致微波对其中心辐照降低，而盘管也由于难以填充催化物而导致微波催化效果不佳。另一方面，目前用于磁控管的冷却方式皆为风冷，效果较差，影响磁控管工作效率和使用寿命。

技术实现要素：

本实用新型的目的，在于提供一种可热量交换的微波催化氧化装置，能够提高微波催化氧化效率，能够降低能量损耗，以及提高磁控部件的使用寿命。

为解决上述技术问题所采用的技术方案：

一种可热量交换的微波催化氧化装置，包括

换热装置，其具有冷流通道和热流通道，该冷流通道具有冷侧入口和冷侧出口，该热流通道具有热侧入口和热侧出口；

微波反应腔，其包括反应容器、连接该反应容器一端的进水组件以及连接该反应容器的出水组件，所述反应容器外侧布置有用于产生微波能的磁控部件，所述出水组件通过排水管与所述热侧入口连通；

至少一个调节罐，各所述调节罐的入水口通过废水管与所述冷侧出口相连通，各所述调节罐的出水口通过进水管与所述进水组件连通；以及

可向各所述调节罐投放氧化剂的加药装置。

作为上述技术方案的进一步改进，所述反应容器包括若干根竖直布置的列管，各所述列管上端相互连通，各所述列管下端相互连通。

作为上述技术方案的进一步改进，各所述列管内部布置有催化剂，各所述催化剂位于相应所述列管中的高度位置与相应所述列管外侧的磁控部件的高度位置相当。

作为上述技术方案的进一步改进，各所述磁控部件包括布置在各所述列管外侧的磁控组件，各磁控组件包括至少一个磁控管，位于同一根列管外侧的各所述磁控管沿列管的长度方向布置。

作为上述技术方案的进一步改进，还包括对所述磁控部件进行散热的冷却系统，该冷却系统包括布置在相应所述磁控管外侧的若干个液冷散热器、对相应所述液冷散热器进行散热的冷却油箱以及对各所述冷却油箱进行散热的冷却水塔，各所述冷却油箱安装有与相应所述液冷散热器连接的冷却油管，各所述冷却油箱布置有水夹层，所述冷却水塔设有与相应所述水夹层连接的冷却水管。

作为上述技术方案的进一步改进，各所述调节罐均布置有循环进水口，各所述循环进水口通过出水管与所述出水组件连通。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过设计换热装置，能使降解有机物后的废水将热量传递到下一批预处理的废水中，降低能量损耗，提高磁控部件的微波催化氧化效果；另外，将反应容器设计成若干竖直布置的列管，能是微波渗透到各列管中心，提高微波催化效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中微波反应腔的正视图；

图3是本发明中微波反应腔的俯视图；

图4是本发明中微波反应腔的左视图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本实用新型的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。

参照图1至图4，一种可热量交换的微波催化氧化装置，包括换热装置5、至少一个调节罐1、可向各调节罐1投放氧化剂的加药装置2以及微波反应腔3。具体而言，换热装置5具有冷流通道和热流通道，冷流通道具有冷侧入口51和冷侧出口52，热流通道具有热侧入口53和热侧出口54。微波反应腔3包括反应容器、连接反应容器一端的进水组件31以及连接反应容器的出水组件32，反应容器外侧布置有用于产生微波能的磁控部件，出水组件32通过排水管63与热侧入口53连通。本实施例优选两个调节罐1，各调节罐1的入水口通过废水管61与冷侧出口52相连通，各调节罐1的出水口通过进水管62与进水组件31连通。

优选的，反应容器包括若干根竖直布置的列管33，各列管33上端相互连通，各列管33下端相互连通。具体是，进水组件31包括进水干管311和若干条相互平行的进水支管312，各进水支管312通过第一连接管313连通进水干管311，出水组件32包括出水干管321和若干条相互平行的出水支管322，各出水支管322通过第二连接管323连通出水干管321，各列管33的下端与相应的进水支管312连通，各列管33的上端与相应的出水支管322连通。优选的，各列管33优选聚四氟乙烯材质制作，各列管33的内管径为60mm至100mm，进水组件2和出水组件3优选不锈钢材质制作。进一步的，各列管33内部布置有催化剂34，催化剂34的目数优选4至20，催化剂34包括活性炭、铁碳以及沸石中的至少一种。各催化剂34位于相应列管33中的高度位置与相应列管33外侧的磁控部件的高度位置相当，磁控部件对相应列管33进行辐照，列管33中的催化剂34处于微波电磁场的最高位。各磁控部件包括布置在各列管外侧的磁控组件35，各磁控组件35包括至少一个磁控管351，位于同一根列管33外侧的各磁控管351沿列管33的长度方向布置。一方面，催化剂34表面弱键与缺陷位发生共振藕合传能而形成高温“热点”，废水从进水组件31通入各列管33后流经催化剂34时，有机物化学反应的活化能被降低，一方面，磁控单元将高强度短脉冲微波辐射聚焦到催化剂34面上，在催化剂点位与微波能的强烈相互作用下，微波能被转变成热量，从而使部分表面点位选择性地被很快加热至高温，进而促使废水中的有机物与受激发的表面中心接触发生反应，另一方面，废水在调节罐1中与氧化剂混合后，氧化剂与催化剂34在微波辐射的作用下生成的羟基自由基与有机物进行氧化反应，提高了微波的催化氧化效率。本发明实现微波在非均相高级氧化体系中发挥微波的热效应和非热效应，极大的提高了微波的利用效率和有机物的降解，降低能耗，缩短处理时间。

本实施例中，各调节罐1具体是包括容置腔11、布置在该容置腔11内的搅拌桨12以及驱动该搅拌浆12转动的电机13。加药装置2包括若干个药槽、若干个计量泵以及标定相应计量泵输送流量的标定柱，各计量泵出口通过加药管65连通各调节罐1。其中一个药槽可用于储存氧化剂，计量泵将药槽内的氧化剂通过加药管65输送到各调节罐1中。在加药装置2往各调节罐1添加氧化剂后，电机13驱动搅拌桨12将废水予以搅拌均匀，使氧化剂充分溶解在废水中，而后废水流向微波反应腔3。另一个药槽可用于储存酸碱剂和消泡剂。

优选的，还包括对磁控部件进行散热的冷却系统，冷却系统包括布置在相应磁控管351外侧的若干个液冷散热器、对相应液冷散热器进行散热的冷却油箱36以及对各冷却油箱36进行散热的冷却水塔4，各冷却油箱安装有与相应液冷散热器连接的冷却油管，各冷却油箱36布置有水夹层，冷却水塔4设有与相应水夹层连接的冷却水管。通过增设冷却油箱36传递热量，二级散热能提供各磁控管351的散热效果，提高磁控管的使用寿命。

优选的，各调节罐1均布置有循环进水口，各循环进水口通过出水管64与出水组件32连通，同时，进水组件31布置有循环泵，采用这种结构方式，可实现调节罐1和微波反应腔3之间的内循环，具体是废水在调节罐1与氧化剂混合后，依次经进水管62、进水干管311以及第一连接管313后，流入各列管33，含有氧化剂的废水经过氧化剂，并被相应磁控管351产生的微波催化氧化，但废水内的有机物降解仍达不到标准，因此，出水干管321连通出水管64，流回相应调节罐1再次循环处理直至达标。在达标后，经处理后的废水由与出水干管321连通的排水管63排走，并通过换热装置将废水中的余热传递到下一批预处理的废水中，降低能量损耗，提高磁控部件的微波催化氧化效果。

当然，还可以设计自动控制系统对各结构进行控制，具体是包括信号接收器和控制器，出水组件32安装有第一温度计，而信号接收器可接收该第一温度计反馈信号，控制器根据第一温度计检测到微波催化氧化后的废水温度，对磁控单元的输出功率进行调节，具体调节相应磁控管351的输出功率。本实施例中，是将微波反应腔3的微波反应温度设为恒定，控制器根据微波催化氧化后的废水温度相应调节磁控管351的输出功率。容纳腔11安装有PH计15，PH计15检测到相应调节罐1中废水的PH值，并将PH值信号反馈给信号接收器，控制器根据设定的PH值控制相应计量泵调节罐输送酸碱剂的剂量。容纳腔还可以安装液位计14和第二温度计16，并各自将检测到的温度值信号反馈给信号接收器，自动控制系统可将该信号通过人机界面反应给操作者，用于监测各调节罐1内的液位和温度。另外，控制器可通过控制相应计量泵的启停状态来调节氧化剂的投放量，投放量可控制，可采用连续投加或序批式投加等方式。进一步的，可在各出水管64均布置有由控制器控制启停状态的第一电动阀，排水管63布置有由控制器控制启停状态的第二电动阀，用于控制废水处理后进行再次内循环处理还是直接外排。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。