专利名称：电离辐射法污水处理设备及其方法
技术领域：
本发明属于污水处理领域，特别是涉及电离辐射法污水处理设备及其方法。
背景技术：
随着世界各国工农业生产迅速发展，大量生活污水和工业污水相应产生，由于污水处理技术滞后于工业农业生产的发展，而且污水处理投资费用和运行费用巨大，造成大量工业污水和生活污水未经处理直接排入江河湖泊或大海中，造成世界各国许多江河湖泊及近海水质急剧恶化，有些达到四类、五类水质，不仅严重破坏了生态环境平衡，加剧水资源紧缺，特别是严重影响到我国工农业生产的持续发展，而且危及人们的生存环境。
目前污水处理的方法很多，对于不同类型的污水有着不同的处理方法，大多数城市污水和工业污水通常采用曝气池式生物法处理，生物处理法是利用微生物作用将污水中呈溶解、胶体及微细悬浮状态的有机污染物转化或分解为稳定的无害物，一部分是新微生物的增殖，从而使污水得到净化，使COD达到排放标准。
该方法系统庞大，投资巨大，占地面积大，运行成本高。电耗成本是污水处理的主要成本，一般占污水处理成本的70％，费用高达千百万。加氯存在二次污染。对颗粒状或致密物质无能为力，对轻微污染的水、垃圾、渗滤液、印染水脱色、制药污水等处理效率低，活性污泥造成二次污染，处理成本更高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，经发明人长期从事污水处理领域的开发、研究和实践，开发提供一种高效，设备结构独特，工艺简单，安全可靠的电离辐射法污水处理设备及其方法。
本发明提供的立式电离辐射法污水处理设备，其特征在于包括椭圆容器1，安装支架2，椭圆容器安装在安装支架上；筒形限流管3，垂直设置在椭圆容器正中央，其管底与椭圆容器底内壁相连，设有污水进口4，管上端与椭圆容器顶间隔一距离；贮源管6置于筒形限流管的正中心，贮源管内存放射源7；环形导流隔板8，一端交替横向分别设置在椭圆容器的内壁和筒形限流管上焊接相连，另一端各自与筒形限流管、椭圆容器内壁间隔一距离；椭圆容器底设污水出口5及顶设排气口9。
本发明提供的卧式电离辐射法污水处理设备，其特征在于包括椭圆容器1，安装支架2，椭圆容器安装在安装支架上；筒形限流管3垂直设于椭圆容器的左右两端，其管底与椭圆容器底内壁相连，管上端与椭圆容器上内壁间隔一距离；贮源管6，2-10个横向垂直间隔设置在椭圆容器内，贮源管内存放放射源7；环形导流隔板8交替间隔设置在筒形限流管间，一端分别与椭圆容器圆内壁焊接相连，另一端与圆内壁间隔一距离；污水进口4和出口5分设在椭圆容器左右端筒形限流管处，排气口9设在椭圆容器的顶部。
本发明提供的电离辐射法污水处理设备有立式(如图1)和卧式(如图2)，其结构和污水处理方法没有实质性不同，仅是构件排列上略有差别。该设备是依靠放射源60Co(又称钴-60)，发射的γ射线，其γ射线能量高，平均1.25MeV(百万电子伏特)，源强可选5000-30万居里(Ci)，穿透力强，半衰期适当的特性来降低污水的COD、BOD，有效杀死细菌，达到高效低成本处理污水。所述设备的椭圆容器的尺寸与被处理污水的类型如生活污水或工业污水，污水处理量以及排放等级等因素有密切关系，椭圆容器的长径比通常为2∶1-4∶1。椭圆容器材质为钢筋混凝土、钢板。所述贮源管对于立式椭圆容器(图1)正中央装有一根贮源管和放射源，其中贮源管中可设有多个间隔设置存放多个放射源；对于卧式椭圆容器(图2)横向垂直设置多根贮源管，每根贮源管中可间隔设置多个间隔设置存放多个放射源。贮源管通过升降源支架进行升降放射源或自动控制升降及补充放射源，放射源强度与被污水处理种类，污水日处理量及排放等级有密切关系，一般在5000至30万居里间选择。
所述筒形限流管根据设备是立式或卧式设置一个或二个筒形限流管于椭圆容器的中央部位或左右两端，使污水首先进入一强电离辐射区进行强电离辐射反应，或多次进入强电离辐射区进行强电离辐射，后者比较适合大型污水处理。
所述环形导流隔板(如图3、4)为一横向圆板，在椭圆容器内设多个横向环形导流隔板，对于立式椭圆容器，横向环形导流隔板(图3)一端交替横向分别设置在椭圆容器的圆内壁和筒形限流管上焊接相连，即一个横向环形导流隔板一端与椭圆容器的圆内壁焊接相连，其上下另一横向环形导流隔板一端与筒形限流管焊接相连；另一端各自与筒形限流管、椭圆容器内壁间隔一距离留有空间(图3)，可使污水呈S形流道通过整个椭圆容器。对于卧式椭圆容器，环形导流隔板交替间隔设置在筒形限流管间，呈缺月形圆板；圆边一端(左右两板)上下分别与椭圆容器圆内壁焊接相连，另一端(左右两环形导流隔板)与上下圆内壁间隔一距离，使导流隔板分别呈缺月形圆板(图4)，可使污水呈S形流道通过整个椭圆容器，两种环形导流板的设置可使污水涡流循环搅动，均匀通过电离辐射区进行电离辐射反应。
该设备的施工安装最好采用地埋式，有利于安全防护。
本发明提供的电离辐射法污水处理的方法包括下列步骤1、预处理污水先后通过滤栅池和沉沙池，分别除去污水中漂浮物、胶状物、悬浮固体等，以及无机沙粒或颗粒物等。
2、经预处理的污水在电离辐射法污水处理设备中，首先由污水进口入筒形限流管内的强电离辐射区进行污水的强电离辐射反应，随后通过环形导流隔板组成的通道电离辐射区继续进行电离辐射反应，或多次反复通过筒形限流管内的强辐射区进行污水的强电离辐射反应以及环形导流隔板组成环形通道电离辐射区继续进行电离辐射反应，其中放射源钴-60(60Co)，平均能量为1.25百万电子伏(MeV)，源强5000-30万居里(Ci)，处理过的污水达到一级排放标准。如果需要，经电离辐射处理后的污水再进入沉淀池，除去比水重的固体颗粒，使被处理污水由混浊变成清澈。
按照本发明提供的电离辐射法污水处理的方法在预处理步骤中所述滤栅池和沉沙池是目前污水处理中通常采用的常规工艺和设备，滤栅池除去被处理污水中可能含的漂浮胶状物、悬浮固体等，防止破坏阀门和管道堵塞。所述沉沙池沉淀除去污水中含的无机砂粒或固体颗粒，以防水泵或其它机械设备管道等磨损及大量沉积淤塞，对机械运行造成很大障碍，降低设备的生产效率。
所述放射源应根据污水处理量、污水的种类和特性，如COD与BOD的高低以及所含有毒物质如有机物及无机金属离子等有密切关系，一般在电离辐射设备中存放1-5个贮源管，放射源间隔或等距离放在贮源管中，存放放射源可通过自动升降源支架存放或取出放射源，放射源为60CO，放射源强度通常为5000-30万Ci，平均能量为1.25MeV。
在污水进入限流管内强电离辐射区时，由于60Co源发射的γ射线(10-18-10-17秒内)与污水作用，使水分子电离子成活性离子和次级电子，(几个到几千电子伏)或生成激发分子，并且进一步电离辐射作用生成各种活性离子，自由基及活性物质，各种活性离子、自由基具有很强的反应能力，同时与水中溶解物质发生作用。
例如·OH自由基是很强的活泼离子，不仅与有机物发生夺氢反应，而且有加成自由基复合等。同时它也是强的氧化剂与无机溶质发生反应。
H·原子，H2O2·等等既是氧化剂，也是还原剂。治理污水、消除污染，就是上述活性离子与各种污染物作用，氧化污水中的污染物，也会使生物的DNA断裂等达到灭菌的目的。因为需氧量的指标反映了水被有机物或还原性物质的污染程度，从污染水中除去有机物，也就降低了水中的化学需氧量(COD)和生化需氧量(BOD)。
本发明提供的电离辐射法污水处理设备及方法具有下列特点1)电离辐射法没有耗电成本，通过控制水对射线的吸收剂量，即可有效降低COD、BOD的含量，减少曝气池构造规模，降低投资费用和运营成本。
2)杀菌、消毒的效果是其它方法无法比较的。控制一定的吸收剂量可以百分之百地杀死细菌病毒。
3)由于射线穿透力强，对颗粒状或致密物质的杀菌，消毒同样有效。
4)没有二次污染和污物转移。
5)对有机氯、氯仿、氯酚、乙烷、乙烯等没有选择性即可脱除，对毒性很大的氧化物有分解作用，对毒性大的金属离子如Pb+2、Hg+1Cd+2、Cr+3等通过还原为较低的氧化态，再经过沉淀脱除。
6)技术可靠，工艺流程和运行维护简单。
7)处理污水效率高，达到一级排放标准本发明提供的电离辐射法污水处理设备和方法可广泛应用于城市生活污水、化工污水、冶金污水、石油化工污水、纺织印染污水等领域的污水处理及中水回用。
图1为立式电离辐射法污水处理设备的剖面结构示意图。
图2为卧式电离辐射法污水处理设备的剖面结构示意图。
图3为立式设备环形导流隔板平面示意图。
图4为卧式设备环形导流隔板平面示意图。
具体实施例方式本发明将由下列具体实施方案(实施例)来进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不限于下列具体实施例。
实施例1本发明提供的立式电离辐射法污水处理设备椭圆容器1正中央装一个筒形限流管3，容器内壁和限流管外壁焊接多个环型导流隔板8，容器上部正中焊接有贮源管6并置于限流管3正中部位，贮源管中设置多个放射源7，限流管下端进水口4与沉沙池连通，容器下端出水口5与沉淀池相连。在容器上部设有排气口9。容器的日处理是5000吨，其椭圆容器长径比为3∶1。
通过滤栅池、沉沙池滤除悬浮物和泥沙后的污水，经本设备进水口进入筒形限流管3首先在强辐射区进行电离辐射反应，然后流入环形导流隔板8组成的环形通道涡流搅动循环均匀再次进行电离辐射反应，在这一过程中多次进行电离辐射反应。再经过沉淀池使比重大于水的固体颗粒沉淀，被处理污水由混浊变清澈。
被处理的污水为石化污水，处理前污水COD为101mg/L、BOD为42mg/L、细菌总数14400/ml，经电离辐射法处理后达到COD为61mg/L，BOD为16mg/L的一级排放标准，灭活细菌为100％。
实施例2本发明提供的卧式电离辐射法污水处理设备椭圆容器1中左端、右端装有两个筒形限流管3，容器内限流管间的内壁焊接有若干环形导流隔板8，容器上部开孔焊接贮源管6，并置于限流管3正中央部或在环形导流隔板间，贮源管中设置多个放射源7，左端筒形限流管3下端的进水口4与沉沙池连通，右端限流管3下端出水口5与沉淀池连通，在容器上部设有排气口9，下部设有泥沙排净口10。被处理的污水为生活污水，处理前污水COD为200mg/L，BOD为310mg/L，经电离辐射法处理后COD为59mg/L，BOD为17mg/L，达到一级排放标准。
权利要求
1.一种电离辐射法污水处理设备，其特征在于包括椭圆容器(1)，安装支架(2)，椭圆容器安装在安装支架上；筒形限流管(3)垂直设置在椭圆容器正中央，其管底与椭圆容器底内壁相连，设有污水进口(4)，管上端与椭圆容器顶间隔一距离；贮源管(6)设在筒形限流管内正中心，贮源管内存放射源(7)；环形导流隔板(8)一端交替横向分别设置在椭圆容器的内壁和筒形限流管上焊接相连，另一端各自与筒形限流管、椭圆容器内壁间隔一距离；椭圆容器设污水出口(5)，顶设排气口(9)。
2.一种电离辐射法污水处理设备，其特征在于包括椭圆容器(1)，安装支架(2)，椭圆容器安装在安装支架上；筒形限流管(3)垂直设于椭圆容器的左右两端，其管底与椭圆容器底内壁相连，管上端与椭圆容器上内壁间隔一距离；贮源管(6)2-10个横向垂直间隔设置在椭圆容器内，贮源管内存放放射源(7)；环形导流隔板(8)交替间隔设置在筒形限流管间，一端分别与椭圆容器圆内壁焊接相连，另一端与圆内壁间隔一距离；污水进口(4)和出口(5)分设在椭圆容器左右端筒形限流管处，排气口(9)设在椭圆容器的顶部。
3.根据权利要求1或2的电离辐射法污水处理设备，其特征在于所述椭圆容器的长径比为2∶1至4∶1。
4.一种电离辐射法污水处理的方法包括下列步骤(1)预处理污水先后通过滤栅池和沉沙池，分别除去污水中可能含漂浮物、胶状物、悬浮固体物以及无机沙粒或固体颗粒物；(2)经预处理的污水在电离辐射法污水处理设备中，首先污水进口入筒形限流管内的强电离辐射区进行污水的强电离辐射反应，随后通过环形导流隔板组成的通道电离辐射区继续进行电离辐射反应或多次反复通过筒形限流管内的强辐射区进行污水的强电离辐射反应以及环形导流隔板组成环形通道电离辐射区继续进行电离辐射反应，其中放射源为钴-60，平均能量为1.25百万电子伏，源强5000至30万居里，达到一级排放标准。
5.根据权利要求4的电离辐射法污水处理方法，其特征在于所述污水为生活污水或工业污水。
全文摘要
本发明涉及一种电离辐射法污水处理设备，包括椭圆容器(1)内置筒形限流管(3)，贮源管(6)及放射源
文档编号C02F1/46GK1587087SQ20041007082
公开日2005年3月2日 申请日期2004年7月20日 优先权日2004年7月20日
发明者屈东升, 袁观俊, 赵景岐, 赵庆德 申请人:屈东升