[发明专利]一种高效率的激光空化降解废水装置及方法

说明书

本发明涉及一种高效率的激光空化降解废水装置及方法，包括激光空化系统、辅助降解系统、控制与检测系统。激光空化系统由激光器、全反镜、二维扫描振镜、空间光调制器、空化仓、工作台、三维移动平台组成。辅助降解系统由碳量子点纳米催化协调降解，作用于空化仓内辅助激光空化过程，合成绿色纳米催化剂，加速污染物降解速率。控制与检测系统由控制中心、控制器、水质检测器、温度传感器、数据处理器组成。本发明利用百焦耳级多维参数可调激光器、空间光调制器生成多焦点阵列、二维振镜实现激光高速扫描和纳米催化协调降解几种方式结合，大幅提高污水降解速率。

技术领域

本发明属于水污染降解技术领域，特指一种高效率的激光空化降解废水装置及方法。

背景技术

目前，利用将激光空化原理来降解污水以实现污水处理的方法正在逐步发展，激光空化相对于水力空化，具有可操作性，降解更充分等优点。当前的激光装置多以扩束聚集装置将激光束汇聚于一点入射至空化仓中液体进行诱导空泡，仅能在液体中一条直线上产生空泡且降解效率有待提升。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效率的激光空化降解废水装置及方法,使激光空化降解废水的过程中辅以纳米催化协调降解，极大的提高激光空化的降解效率。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：一种高效率的激光空化降解废水装置，包括三维移动平台，所述三维移动平台上固定有工作台，所述工作台上安装有空化仓，所述空化仓上方安装有激光器，所述激光器发出的光束依次通过全反镜、二维扫描振镜和空间光调制器后聚焦到所述空化仓内的工作池中，所述空化仓内的工作池中设置有碳量子点，所述空化仓一端安装进水管，另外一端安装出水管，所述进水管上安装有水泵，所述出水管上安装有水质检测器和控制阀。

上述方案中，所述空化仓附近安装有照明闪光灯、CCD和高速摄像机。

上述方案中，所述空化仓内的工作池中设置有温度传感器。

上述方案中，所述激光器通过激光控制器与控制中心连接，所述温度传感器通过数据处理器与控制中心连接，所述水质检测器通过控制器与控制中心连接，所述控制中心与所述照明闪光灯、所述CCD、所述高速摄像机、所述水泵、所述三维移动平台和所述控制阀连接。

上述方案中，所述激光器为百焦耳级多维参数可调重频激光器，激光能量达到100J。

本发明还提供了一种新型高效率的激光空化降解废水方法，包括以下步骤：S1：将空化仓固定于工作台上，打开水泵使废水经进水管流入空化仓，达到一定高度关闭水泵，加入碳量子点进入工作池内；S2：调整焦耳级多维参数可调激光器的参数，通过控制中心控制三维移动平台在X、Y和Z方向上移动，使空化仓处于激光束中央；S3：由控制中心与控制器通信，控制器打开水质传感器；同时打开高速摄像机、CCD、照明闪光灯和数据处理器，然后打开激光器；S4：通过温度传感器和数据处理器组成的温控系统来观察激光空化降解和碳量子点纳米催化协调降解时的温度情况，以便做出调整；同时观察高速摄像机、CCD、照明闪光灯组成的成像系统拍摄的激光诱导空泡脉动和溃灭过程，对冲击波、水射流的影像进行搜集，根据所得参数进行调节设备，进一步提高降解速率；S5：通过出水管处水质检测器对降解后的液体进行检测，若达到处理要求，通过控制器打开控制阀，使降解后的水流出；然后打开水泵，继续降解后面废水；若未达到处理要求，则保持当前状态继续工作。