[发明专利]一种热辅助强化水力空化处理染料废水及产热的方法

说明书

本发明涉及一种热辅助强化水力空化处理染料废水及产热的方法。将含有罗丹明B的废水置于反应池中，开启自吸泵，在自吸泵的作用下使废水在反应池、恒温水浴池和多孔孔板之间进行循环60～90分钟。罗丹明B的降解率可达40％以上，10L罗丹明B溶液在45分钟内可从10.0℃升温至62.0℃。本发明在反应池和水力空化器之间添加恒温水浴池，对流动过程中的废水进行快速地加热，使进入空化器前的水温得到提高，有效地提升了水力空化效应，一方面可以提高罗丹明B的降解率，另一方面可以实现反应池中水温的明显提升。本发明处理成本低，无二次污染，使得染料废水的水质被有效净化的同时又能得到大量高温热水，极大程度地节约了资源。

技术领域

本发明属于水力空化应用领域，具体地涉及通过局部预加热即将进入孔板的水作强化水力空化效应的方法，使废水中含有的有机染料污染物得到有效降解，并且将水温大幅度提升。

背景技术

罗丹明B是一种具有鲜桃红色的人工合成的有机染料，溶于水中呈阳离子状态，可以使其他物质显示出明亮和坚固的颜色，主要用于造纸、纺织、瓷器和皮革等工业染色，曾用于食品添加剂，但经过实验证明其具有致癌性后，已被禁止使用作为食品添加剂和食品染色。罗丹明B作为工业级合成有机化合物的染料具有结构复杂、难以降解和强持久性的特点。在没有有效治理的情况下进入自然环境后，废水中的染料将对生态环境造成严重危害，然后进一步威胁人类健康。罗丹明B对人身体的危害极大，可被肠道吸收，随血液分布各脏器，使人皮肤、内脏红染，脑间血管轻度淤血，心肌纤维断裂，横纹模糊及消失，出现肺水肿，肾间质血管淤血，肾小管腔内有管型，长期食入将会导致死亡。因此，很有必要研究一种高效地处理罗丹明B废水的方法。

处理染料废水的常用方法包括混凝沉降、吸附、生物降解和化学氧化。通常，这些方法由于小的处理量、低的循环周期、低COD和TOC去除率和容易产生二次污染，对染料废水的治理很不理想。近年来，高级氧化技术(AOPs)由于能够克服上述缺点，被广泛应用于染料废水的处理。特别地，水力空化(HC)，作为一种新型AOPs，为低成本和大规模地治理染料废水带来了投资可能性，被认为是一种非常有希望的废水处理方法。

HC技术是使流体通过空化装置使其流速增加导致压力急剧下降。当流体的静压降低在局部饱和蒸气压以下时，将汽化部分流体分子。这些汽化的流体分子将变为空腔，然后随着时间的推广逐渐生长成空化气泡。随着压力的进一步增加，空化气泡在很短的时间内(10^-3ms)坍塌、溃灭，并释放出大量的能量，产生破坏力极大的强冲击波，以及局部高温(5000-10000℃)和高压(500-1000atm)，产生的大量羟基自由基(·OH)和超氧自由基(·O₂^-)等能进一步与有机物反应，导致有机污染物降解甚至是矿化为二氧化碳(CO₂)、水(H₂O)和无机离子。同时，水力空化过程能够以少量的电能为启动能量，释放出大量的热量使液体温度上升，产生的高温热源能满足社会一定的需求，适合大规模应用于废水治理及供热领域。

水力空化效应与溶液的温度有直接的关系。通常，在溶液达到沸点之前，提高温度有利于水力空化效应的发生。强烈的水力空化效应能够使有机污染物有效降解，并能使溶液的温度进一步快速升高。但是，传统的水力空化技术直接利用常温水体进行启动或者对大量废水进行直接加热，尤其在冬季，水温较低(仅在10℃左右)，水力空化系统在达到最适运行温度前将耗费大量的时间与能源且在此期间的降解效果不佳，造成资源严重浪费。

发明内容

为了节约能源，同时高效地降解有机染料废水与产热，本发明提供了一种新型的热辅助强化水力空化处理染料废水及产热的方法。