一种采用过硫酸盐处理水中抑菌剂的装置的制作方法

1.本实用新型属于污水处理技术领域，尤其涉及一种采用过硫酸盐处理水中抑菌剂的装置。


背景技术：

2.反渗透工艺作为新型污水再生处理工艺，可有效处理有机物和无机盐等污染物，高效生产高品质再生水。但是，反渗透工艺会将有机物和无机盐等污染物富集到浓缩水中，浓缩水的处理处置成为限制反渗透工艺投入广泛利用的重要瓶颈。
3.反渗透浓缩水是一种含高浓度有机物的高生物毒性和遗传毒性废水，直接或间接排放至自然水体会产生不良环境影响。而在其中，为了抑制反渗透膜表面微生物生长而投加的抑菌剂对毒性具有很高的贡献。因此，反渗透浓缩水在排放之前必须对抑菌剂进行氧化和毒性去除处理。目前，反渗透浓缩水处理工艺主要为物理方法、化学方法和生物方法。其中物理方法主要有混凝沉淀法和吸附法等，化学方法以高级氧化为主。但存在处理成本高、消耗能源大的缺点，并且可能产生二次污染。
4.近年来，紫外线强化氧化剂氧化处理技术，在废水处理技术领域的应用愈加广泛。而在这其中，强化过硫酸盐产生硫酸根自由基的高级氧化技术，ph适应范围广，无需调节ph，更环保经济；且硫酸根自由基标准氧化还原电位与羟基自由基相近；稳定性和半衰期更长，使氧化降解污染物更高效。


技术实现要素：

5.为了降低现有技术的成本和能耗，进一步提高其对反渗透浓缩水的处理效率，本实用新型提供一种双波长紫外线强化过硫酸盐氧化处理反渗透浓缩水中抑菌剂的装置。本实用新型的目的主要是通过以下技术方案实现的：
6.本实用新型提供了一种采用过硫酸盐处理水中抑菌剂的装置，该装置包括由内至外依次套设的双波长紫外灯、套管和外壳，双波长紫外灯与套管之间预留第一夹层，套管与外壳之间预留第二夹层；第一夹层用于通入保护气体，第二夹层用于通过待处理水；
7.外壳上开设进水口和出水口；
8.该装置还包括端盖，端盖与套管、外壳的一端均为密封连接，双波长紫外灯通过端盖与电源连接。
9.进一步地，该装置还包括送水单元，送水单元包括泵和加药器，送水单元与进水口相连通，加药器用于向水中添加过硫酸盐。
10.进一步地，双波长紫外灯的外壁和套管的材质均为石英，所述石英对波长低于200nm的紫外线的吸收率小于20％/cm。
11.进一步地，保护气体为氮气或氦气。
12.进一步地，双波长紫外灯为低压汞灯，用于发射波长为185nm和254nm的紫外线。
13.与现有技术相比，本实用新型至少具有如下实用效果之一：
14.(1)本实用新型的采用过硫酸盐处理水中抑菌剂的装置，通过采用双波长紫外灯，发射185nm和254nm双波长紫外线，185nm紫外线光解水产生羟基自由基，强化抑菌剂等有机物的去除；
15.(2)本实用新型的采用过硫酸盐处理水中抑菌剂的装置，通过采用双波长紫外灯管壁材料为对200nm波长以下紫外线的吸收率小于20％/cm的高透石英，有效提高185nm紫外线到达待处理反渗透浓缩水时的光照强度；
16.(3)本实用新型的采用过硫酸盐处理水中抑菌剂的装置，通过设计第一夹层，向第一夹层中填充保护气，并设计套管材料为对200nm波长以下紫外线的吸收率小于20％/cm的高透石英，保护气为不会吸收双波长紫外线的保护气，两者均有效提高185nm紫外线到达待处理反渗透浓缩水时的光照强度；
17.(4)本实用新型的采用过硫酸盐处理水中抑菌剂的装置，通过向待处理水投加过硫酸盐，双波长紫外线均可强化过硫酸盐分解产生硫酸根自由基，提高过硫酸盐利用率和硫酸根自由基产率，强化抑菌剂等有机物的去除。
18.本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的特征和优点从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
19.附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
20.图1为采用过硫酸盐处理水中抑菌剂的装置的结构示意图；
21.图2为实施例1至实施例5中过硫酸盐浓度对抑菌剂氯甲基异噻唑啉酮去除率影响的折线图；
22.图3为双波长紫外灯管壁和套管材料对抑菌剂氯甲基异噻唑啉酮的去除率影响的折线图；
23.图4为保护气对抑菌剂氯甲基异噻唑啉酮的去除率影响的折线图；
24.图5为双波长与单波长对抑菌剂氯甲基异噻唑啉酮去除率影响的折线图；
25.图6为双波长与单波长对抑菌剂甲基异噻唑啉酮去除率影响的折线图。
26.图中：1
‑
双波长紫外灯；2
‑
套管；3
‑
外壳；4
‑
第一夹层；5
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第二夹层；6
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进水口；7
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出水口；8
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端盖；9
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送水单元；91
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泵；92
‑
加药器；10
‑
保护气体罐。
具体实施方式
27.下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本实用新型一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。
28.本实用新型提供了一种采用过硫酸盐处理水中抑菌剂的装置，如图1
‑
6所示，该装置包括由内至外依次套设的双波长紫外灯1、套管2和外壳3，双波长紫外灯1与套管2之间预留第一夹层4，套管2与外壳3之间预留第二夹层5；第一夹层4用于通入保护气体，第二夹层5用于通入待处理水。优选的，待处理水为反渗透浓缩水。
29.外壳3上开设进水口6和出水口7。
30.该装置还包括端盖8，端盖8与套管2、外壳3的一端均为密封连接，双波长紫外灯1的一端与端盖8连接，双波长紫外灯1通过端盖8与电源连接。
31.该装置还包括送水单元9，送水单元9包括泵91和加药器92，送水单元9与进水口6相连通，加药器92用于向待处理水中添加过硫酸盐。
32.该装置还包括保护气体罐10，保护气体罐10通过端盖8与第一夹层4相连通，保护气体罐10用于盛放保护气体。
33.双波长紫外灯1的外壁和套管2的材质均为高透石英；高透石英的对200nm波长以下紫外线的吸收率小于20％/cm。
34.优选的，双波长紫外灯1为柯维公司的低压汞齐灯，型号为gzw48d15y
‑
z436，其发射的紫外线波长位于真空紫外波段和uv
‑
c波段。
35.需要说明的是，双波长紫外灯1设计、使用时，利用保护气体，减少185nm紫外线衰减，以便最大化利用光源发射的185nm和254nm双波长紫外线。
36.本实用新型还提供了一种采用上述装置处理水中抑菌剂的方法，该方法包括如下步骤：
37.步骤一：向所述第一夹层4内充入保护气体；
38.步骤二：打开双波长紫外灯1；
39.步骤三：向待处理水中加入过硫酸盐，再经进水口流入第二夹层5，关闭进水口6和出水口7，进行反应，去除水中的抑菌剂。
40.具体的，所述步骤一中，向所述第一夹层4充入不会吸收双波长紫外线的保护气，以便防止双波长紫外线被空气中的氧气等吸收。优选的，保护气体为氮气或氦气。
41.步骤二中，所述双波长紫外灯1为低压汞灯，用于发射波长为185nm和254nm的紫外线。
42.步骤三中，所述过硫酸盐为过单硫酸盐和/或过二硫酸盐，所述过单硫酸盐为过单硫酸钾、过单硫酸钠和过单硫酸铵中的一种或多种，所述过二硫酸盐为过二硫酸钾、过二硫酸钠和过二硫酸铵中的一种或多种。
43.过硫酸盐的浓度为0.05
‑
0.5mmol/l，优选的，过硫酸盐的浓度为0.3mmol/l。
44.反应时间为3
‑
12min，优选的，反应时间为6min。
45.步骤三中，向加药器92中加入过硫酸盐，反渗透浓缩水经泵91抽送至加药器，混有过硫酸盐的反渗透水中，经进水口6引入第二夹层5，在双波长紫外线照射下反应，185nm紫外线光解水产生羟基自由基，双波长紫外线强化过硫酸盐分解产生硫酸根自由基，羟基自由基和硫酸根自由基去除水中的抑菌剂。
46.抑菌剂包括甲基异噻唑啉酮、氯甲基异噻唑啉酮和苯并异噻唑啉酮中的一种或多种。
47.本实用新型能够有效深度去除反渗透浓缩水中抑菌剂等有机物，具有成本低、能耗低、效果好、出水稳定等优势。
48.实施例1
49.一种采用过硫酸盐处理水中抑菌剂的装置，如图1所示，该装置包括由内至外依次套设的双波长紫外灯1、套管2和外壳3，双波长紫外灯1与套管2之间预留第一夹层4，套管2
与外壳3之间预留第二夹层5；第一夹层4用于通入保护气体，第二夹层5用于通入待处理水。优选的，待处理水为反渗透浓缩水。
50.外壳3上开设进水口6和出水口7。该装置还包括端盖8，端盖8与套管2、外壳3的一端均为密封连接，双波长紫外灯1通过端盖8与电源连接。该装置还包括送水单元9，送水单元9包括泵91和加药器92，送水单元9与进水口6相连通，加药器92用于向待处理水中添加过硫酸盐。
51.双波长紫外线强化过硫酸盐氧化处理反渗透浓缩水中抑菌剂的方法，包括如下步骤：
52.s1：向所述装置的第一夹层4中充入不会吸收双波长紫外线的保护气；
53.s2：打开双波长紫外灯1；
54.s3：将反渗透浓缩水通过压力泵91注入第二夹层5，向加药器92中加入过硫酸盐(pds)，控制硫酸盐(pds)浓度为0.3mmol/l。
55.s4：控制待处理反渗透浓缩水在第二夹层5中的停留6min，反应后的水通过出水口7排出所述装置。
56.具体的，185nm紫外线光解水产生羟基自由基，同时双波长紫外线强化过硫酸盐分解产生硫酸根自由基，可以有效去除90％以上的抑菌剂等有机污染物。
57.过硫酸盐的投加方式为以过硫酸盐溶液的形式投加。
58.过硫酸盐为过单硫酸盐和/或过二硫酸盐，其中过单硫酸盐为过单硫酸钾、过单硫酸钠和过单硫酸铵中的一种或几种的混合物，过二硫酸盐为过二硫酸钾、过二硫酸钠和过二硫酸铵中的一种或几种的混合物。
59.本实施方式所述待处理水中含有3mg/l的抑菌剂氯甲基异噻唑啉酮(cmit)，经该方法处理后，氯甲基异噻唑啉酮(cmit)的去除率达99％以上，如图2所示。
60.本实施方式能够有效深度去除反渗透浓缩水中抑菌剂等有机物，具有成本低、能耗低、效果好、出水稳定等优势。
61.实施例2
62.本实施方式与实施方式1不同在于：过硫酸盐(pds)的浓度为0.05mm，待处理水在所述装置中的停留时间为9min。其他步骤及参数与实施例1相同。
63.本实施方式所述待处理水中含有3mg/l的抑菌剂氯甲基异噻唑啉酮(cmit)，经该方法处理后，氯甲基异噻唑啉酮(cmit)的去除率达99％以上，如图2所示。
64.实施例3
65.本实施方式与实施例1不同之处在于：过硫酸盐(pds)的浓度为0.1mm，待处理水在所述装置中的停留时间为9min。其他步骤及参数与实施例1相同。
66.本实施方式所述待处理水中含有3mg/l的抑菌剂氯甲基异噻唑啉酮(cmit)，经该方法处理后，氯甲基异噻唑啉酮(cmit)的去除率达99％以上，如图2所示。
67.实施例4
68.本实施方式与实施例1的不同之处在于：过硫酸盐(pds)的浓度为0.2mm，待处理水在所述双波长紫外线反应器中的停留时间为7min。其他步骤及参数与实施例1相同。
69.本实施方式所述待处理水中含有3mg/l的抑菌剂氯甲基异噻唑啉酮(cmit)，经该方法处理后，氯甲基异噻唑啉酮(cmit)的去除率达99％以上，如图2所示。
70.实施例5
71.本实施方式与实施例1的区别在于：过硫酸盐(pds)的浓度为0.5mm，待处理水在所述双波长紫外线反应器中的停留时间为4min。其他步骤及参数与实施例1相同。
72.本实施方式所述待处理水中含有3mg/l的抑菌剂氯甲基异噻唑啉酮(cmit)，经该方法处理后，氯甲基异噻唑啉酮(cmit)的去除率达99％以上，如图2所示。
73.实施例6
74.本实施方式与实施例1的不同之处在于：不添加过硫酸盐(pds)，待处理水在所述装置中的停留时间为3min。其他步骤及参数与实施例1相同。
75.本实施方式所述待处理水中含有2mg/l的抑菌剂氯甲基异噻唑啉酮(cmit)，经该方法处理后，氯甲基异噻唑啉酮(cmit)的去除率达99％以上，如图3所示。
76.实施例7
77.本实施方式与实施例6不同之处在于：双波长紫外灯的管壁材料改为普通石英，待处理水在所述双波长紫外线反应器中的停留时间为10min。其他步骤及参数与实施例6相同。
78.本实施方式所述待处理水中含有2mg/l的抑菌剂氯甲基异噻唑啉酮(cmit)，经该方法处理3min后，氯甲基异噻唑啉酮(cmit)的去除率达72％，如图3所示。
79.实施例8
80.本实施方式与实施例6的不同之处在于：套管材料改为普通石英，待处理水在所述装置中的停留时间为7min。其他步骤及参数与实施例6相同。
81.本实施方式所述待处理水中含有2mg/l的抑菌剂氯甲基异噻唑啉酮(cmit)，经该方法处理3min后，氯甲基异噻唑啉酮(cmit)的去除率达76％，如图3所示。
82.实施例9
83.本实施方式与实施例6不同之处在于：不充入保护气，待处理水在所述双波长紫外线反应器中的停留时间为9min。其他步骤及参数与实施例6相同。
84.本实施方式所述待处理水中含有3mg/l的抑菌剂氯甲基异噻唑啉酮(cmit)，经该方法处理后，氯甲基异噻唑啉酮(cmit)的去除率达64％，如图4所示。
85.实施例10
86.本实施方式与实施例6不同的是在于：待处理水在所述装置中的停留时间为5min。其他步骤及参数与实施例6相同。
87.本实施方式所述两种待处理水中各含有2mg/l的抑菌剂氯甲基异噻唑啉酮(cmit)和2mg/l的抑菌剂甲基异噻唑啉酮(mit)，经该方法处理后，氯甲基异噻唑啉酮(cmit)的去除率在3min达99％以上，甲基异噻唑啉酮(mit)的去除率在4min达99％以上，如图5和图6所示。
88.实施例11
89.本实施方式与实施例10不同之处在于：紫外灯为放射254nm单波长的紫外灯，待处理水在所述双波长紫外线反应器中的停留时间为12min。其他步骤及参数与实施例10相同。
90.本实施方式所述两种待处理水中各含有2mg/l的抑菌剂氯甲基异噻唑啉酮(cmit)和2mg/l的抑菌剂甲基异噻唑啉酮(mit)，经该方法处理后，两种抑菌剂的去除率均在10min达99％以上，如图5和图6所示。
91.需要说明的是，本技术中英文缩写的中文名称如下：
92.cmit：氯甲基异噻唑啉酮；
93.mit：甲基异噻唑啉酮；
94.pds：过硫酸盐。
95.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。