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      一種基于薄層水膜紫外光催化廢水的廢水處理裝置的制造方法

      文檔序號:10790037閱讀:657來源:國知局
      一種基于薄層水膜紫外光催化廢水的廢水處理裝置的制造方法
      【專利摘要】本實用新型提供了一種基于薄層水膜紫外光催化廢水的廢水處理裝置,包括廢水儲池、提升泵、噴嘴、光源、催化劑附著板和反應池,廢水儲池包括進水口和回流水出口,反應池包括出水口和回流水入口,廢水儲池進水口連接有進水管,反應池出水口連接有出水管,出水管上設有第二閥門;反應池回流水入口與廢水儲池回流水出口通過管道A連接,管道A上設有第一閥門;提升泵輸入端通過管道B連接廢水儲池,提升泵輸出端通過管道C連接反應池,管道C出口連接有一噴嘴;噴嘴下方設有催化劑附著板,催化劑附著板靠近噴嘴的一邊固定于反應池的內側壁,催化劑附著板的上方設有光源,催化劑附著板上附著有光催化劑。本實用新型降解條件溫和,處理過程廉價、安全。
      【專利說明】
      一種基于薄層水膜紫外光催化廢水的廢水處理裝置
      技術領域
      [0001]本實用新型屬于水處理應用領域,特指一種基于薄層水膜紫外光催化廢水的廢水處理裝置。
      【背景技術】
      [0002]光催化廢水技術屬于水處理技術領域。該技術具有新穎性、高效性、對廢水無選擇性等優(yōu)點,尤其適合于不飽合烴的降解,且反應條件也比較溫和,無二次污染,具有很好的應用前景。其工作原理是當有機廢水中存在半導體粉末催化劑時,經過一定強度的紫外光照射后,體系中便能產生一定量的、多種形式的活性氧和自由基,由于這些活性氧和自由基具有較高的氧化電位,所以能和有機物作用并使其降解,進而礦化為水和二氧化碳,從而達到治理的目的。
      [0003]污水處理反應器的類型主要有:一類是利用自然光(太陽光)為照射光源、采用催化劑固定化技術的平板式反應器;另一類是利用人工光源(紫外燈)為照射光源、采用粉末催化劑的懸漿體系光催化反應器。
      [0004]目前光催化反應設備及其缺點如下:
      [0005](I)平板式光催化反應器
      [0006]平板式光催化反應器是充分利用了太陽光的直射部分和散射部分,使光能的利用率大大提高。在某些區(qū)域和一定條件下,太眼光中的紫外成分的散射部分甚至高于直射部分,因為水蒸氣不吸收紫外輻射,所以這種反應器無論在晴天或陰天,都有相當好的處理效果。平板式光催化反應器具有較高的太陽光利用率,結構簡單,不需要太陽光跟蹤系統,適合不同的氣候條件,對材質無特殊要求。但是水力負荷較低,很難應用于大流量污水的處理。
      [0007](2)管式光催化反應器
      [0008]這是類型最多的一種反應器,形狀都為圓柱體,催化劑有兩種存在形式,其一為固定床式,即將T12負載于硅膠、玻璃珠、砂石、玻璃纖維等載體上,然后填充于管中或直接將催化劑負載于管壁上;其二為懸漿式,即催化劑以懸浮狀存在與管中。但是只適合于實驗室研究,而且只適合于懸浮態(tài)液相光催化反應的研究,沒有廣泛應用的前景。
      [0009](3)化學纖維光催化反應器
      [0010]其可以看做是固定床光催化反應器的進一步改進,是一種專門為光催化反應而設計的反應器?;瘜W纖維式反應器中的二氧化鈦通過適當的方法負載在光導纖維外層,紫外光從光纖一端導入,在光纖內發(fā)生折射從而照射二氧化鈦層使催化劑激活,其是光導纖維作為向固相二氧化鈦傳遞光能的媒介。但是光學纖維束及其輔助設備費用很高,很難大面積推廣使用。
      [0011 ] (4)流化床光催化反應器
      [0012]流化床反應器可以很好地解決催化劑與反應液接觸問題,因為負載型光催化反應器催化效率的提高與否主要是由催化劑比表面積的大小與光照是否充分決定的,流化床層載體是不斷流動、迀移、翻滾的,反應液不斷在載體顆粒間流動可以充分利用催化劑表面,有效提高催化劑有效比表面積。但是存在催化劑回收難等問題。
      [0013]以上的是關于以上是關于反應器的一些基本情況,總的來說,這些反應器根據催化劑的存在狀態(tài)基本上可分為固定式和懸漿式兩種。在懸漿式反應器中,通常直接將催化劑顆粒與待處理廢水混合,通過攪拌使催化劑分散均勻,由于催化劑比表面積大,對有機物有較好的吸附作用以及對光子有較好的吸收,因此降解效率較高。但存在著催化劑難以有效回收、在水溶液中易發(fā)生凝聚而使得活性成分損失等缺陷,難以在實際應用。
      [0014]針對懸浮式光催化反應器的不足,近年來固定式光催化反應器得到了迅速發(fā)展。所謂固定式光催化反應器即將催化劑固定于載體或制成薄膜處理廢水,不需額外設備就可使催化劑重復利用。
      [0015]—般的紫外燈安裝方式采用的是“浸沒式”和“過流式”,這種安裝方不但不能夠充分利用紫外光,而且對紫外燈的質量要求比較高,影響了反應的效果。
      [0016]本實用新型克服了懸漿式反應器直接將催化劑與廢水混合的缺點,而且還改良紫外燈安置于廢水中的缺點,采用將紫外燈置于反應區(qū)之上,對來自噴嘴的水膜進行反應,不但提高了紫外燈的壽命,便于更換,更提高了反應的速率。
      【實用新型內容】
      [0017]一種基于薄層水膜紫外光催化廢水的廢水處理裝置,包括廢水儲池、提升栗、噴嘴、光源、催化劑附著板和反應池,所述廢水儲池包括進水口和回流水出口,所述反應池包括出水口和回流水入口,且所述廢水儲池的進水口連接有進水管,反應池的出水口連接有出水管,出水管上設有第二閥門;反應池的回流水入口與廢水儲池的回流水出口通過管道A連接,且管道A上設有第一閥門;
      [0018]所述提升栗的輸入端通過管道B連接廢水儲池,提升栗的輸出端通過管道C連接反應池,管道C的出口端連接有一個噴嘴;噴嘴的下方設有催化劑附著板,催化劑附著板靠近噴嘴的一邊固定于反應池的內側壁上,且催化劑附著板的上方設有光源,所述催化劑附著板上附著有光催化劑。
      [0019]進一步,所述噴嘴為鴨嘴型。
      [0020]進一步,所述光源的寬度與所述噴嘴的寬度相等。
      [0021 ]進一步,在所述光源的正上方設有反光罩。
      [0022]進一步,所述反光罩距離光源為100?300mm。
      [0023]進一步,所述光源的數量至少為2,且任意相鄰光源之間的距離為200?500mm。
      [0024]進一步,所述光源為紫外燈管,且紫外燈管外套有石英套管。
      [0025]進一步,所述提升栗為離心栗或潛水栗。
      [0026]進一步,所述的光催化劑為二氧化鈦薄膜。
      [0027]進一步,所述催化劑附著板為疏水材質。
      [0028]有益效果:
      [0029](I)本實用新型克服了懸漿式反應器直接將催化劑與廢水混合的缺點,將催化劑固定于催化劑固定板之上,解決了回收催化劑難的問題。
      [0030]而且還改良紫外燈安置于廢水中的缺點,采用將紫外燈置于反應區(qū)之上,對來自噴嘴的水膜進行反應,不但提高了紫外燈的壽命,便于更換,更提高了反應速率。
      [0031](2)本實用新型利用薄層水膜紫外光催化廢水處理裝置,可有效去除廢水中的COD濃度及其色度,氧化能力強,可完全氧化有機物而不產生二次污染。
      [0032](3)本實用新型適應性好,對難生物降解的有機物,可通過光催化過程降解。
      [0033](4)本實用新型降解條件溫和,無需外加氧化劑,處理過程廉價、安全;本實用新型還可利用太陽光作為光源對有機污染物進行處理。
      【附圖說明】
      [0034]圖1為本實用新型的結構示意圖。
      [0035]圖中:1-進水管,2-廢水儲池,3-提升栗,4-噴嘴,5-反光罩,6-光源,7_催化劑附著板,8-出水管,9-反應池,I O-第一閥門,11 -第二閥門
      【具體實施方式】
      [0036]下面結合具體實施例對本實用新型作進一步描述:
      [0037]如圖1所示,一種基于薄層水膜紫外光催化廢水的廢水處理裝置,包括廢水儲池2、提升栗3、噴嘴4、光源6、催化劑附著板7和反應池9,所述廢水儲池2包括進水口和回流水出口,所述反應池9包括出水口和回流水入口,且所述廢水儲池2的進水口連接有進水管I,反應池9的出水口連接有出水管8,出水管8上設有第二閥門11;反應池9的回流水入口與廢水儲池2的回流水出口通過管道A連接,且管道A上設有第一閥門1;
      [0038]所述提升栗3的輸入端通過管道B連接廢水儲池2,提升栗3的輸出端通過管道C連接反應池9,管道C的出口端連接有一個噴嘴4;噴嘴4的下方設有催化劑附著板7,催化劑附著板7靠近噴嘴4的一邊固定于反應池9的內側壁上,且催化劑附著板7的上方設有光源6,所述催化劑附著板7上附著有光催化劑。所述噴嘴4為鴨嘴型;所述光源6的寬度與所述噴嘴4的寬度相等;在所述光源6的正上方設有反光罩5;所述反光罩5距離光源6為100?300mm;所述光源6的數量至少為2,且任意相鄰光源6之間的距離為200?500mm;所述光源為紫外燈管,且紫外燈管外套有石英套管;所述提升栗3為離心栗或潛水栗;所述的光催化劑為二氧化鈦薄膜;所述催化劑附著板7為疏水材質。
      [0039]下面對本實用新型作進一步詳細說明:所述的噴嘴4采用鴨嘴型噴嘴。廢水在噴嘴出口處的附著有光催化材料的平板上形成的水膜厚度為5?20mm。噴嘴4根據處理廢水的需要,可以產生特定厚度的水膜,利于廢水處理效果的充分。
      [0040]所述的紫外光燈管的長度與噴嘴的寬度相同,燈管外套有石英套管。任意相鄰兩個紫外燈管之間的距離為200?500mm。在紫外燈照射下,噴嘴噴出的水膜在催化劑附著板7上的催化劑薄膜表面進行快速的催化反應,可以高效的完成污水處理工作。
      [0041]所述的反光罩5布置在紫外燈管正上方,布置在距燈管100-300mm處時催化效果更好。反光罩5的具體作用是聚集紫外燈的能量,另外可以避免給工作人員造成損傷。
      [0042]所述的回流管7的回流比控制為50%?150%。回流污水可以有效稀釋廢水儲池2中的廢水濃度,提高廢水凈化能力。
      [0043]所述的提升水栗3可以選用廢水處理用的離心栗或者潛水栗。離心栗和潛水栗都是利于水處理中常用的水栗。選用該種類水栗可以根據實際需要,選用適合且又經濟實用的水栗。
      [0044]所述的催化劑附著板7是附著催化劑的光滑板,選用疏水材質,使催化完成的廢水盡可能地離開催化劑附著板7,從而便于后續(xù)流到催化劑附著板7上的廢水的催化反應,促進催化效率的提尚。
      [0045]本實用新型采用溶膠-凝膠法制備的二氧化鈦薄膜,可克服粉末狀光催化劑的缺點,且不造成二次污染,金屬基體還可進行循環(huán)利用,同時可以考慮將基體做成類似圓形形狀,可以使污水與光催化劑充分接觸,不會給水中產生過多沉淀性物質。本實用新型催化反應在常溫常壓下就可以進行,能耗比較低,薄層水膜可使反應充分,使污染物很快降解,出水水質明顯提高,占地面積小,可充分利用光能,并且二氧化鈦可以在可見光下催化凈化廢水。
      [0046]本實用新型的具體工作過程如下:本實用新型的一種薄層水膜紫外光催化廢水處理裝置在工作時,打開第一閥門10,關閉第二閥門11,廢水首先通過進水管I進入廢水儲池2,在其中儲存的水量達到一定高度時,開啟提升栗3,利用栗的壓力將廢水通過鴨嘴型噴嘴噴出,在附著有光催化材料的催化劑附著板7上形成5?20mm厚的薄層水膜,在紫外燈的照射下,紫外線與光催化材料反應產生大量的羥基等具有強氧化能力的基團,使廢水中的污染物得以高效去除,處理后的廢水進入反應池6;對反應池6內經過凈化的水進行檢測,若水質不達標,則保持第一閥門10開啟且第二閥門11關閉,處理后的廢水持續(xù)流入廢水儲池2;若水質達標,則關閉閥門10,則凈化后的水最終經出水管8排放。
      【主權項】
      1.一種基于薄層水膜紫外光催化廢水的廢水處理裝置,其特征在于,包括廢水儲池(2)、提升栗(3)、噴嘴(4)、光源(6)、催化劑附著板(7)和反應池(9),所述廢水儲池(2)包括進水口和回流水出口,所述反應池(9)包括出水口和回流水入口,且所述廢水儲池(2)的進水口連接有進水管(I),反應池(9)的出水口連接有出水管(8),出水管(8)上設有第二閥門(11);反應池(9)的回流水入口與廢水儲池(2)的回流水出口通過管道A連接,且管道A上設有第一閥門(10);所述提升栗(3)的輸入端通過管道B連接廢水儲池(2),提升栗(3)的輸出端通過管道C連接反應池(9),管道C的出口端連接有一個噴嘴(4);噴嘴(4)的下方設有催化劑附著板(7),催化劑附著板(7)靠近噴嘴(4)的一邊固定于反應池(9)的內側壁上,且催化劑附著板(7)的上方設有光源(6),所述催化劑附著板(7)上附著有光催化劑。2.根據權利要求1所述的一種基于薄層水膜紫外光催化廢水的廢水處理裝置,其特征在于,所述噴嘴(4)為鴨嘴型。3.根據權利要求2所述的一種基于薄層水膜紫外光催化廢水的廢水處理裝置,其特征在于,所述光源(6)的寬度與所述噴嘴(4)的寬度相等。4.根據權利要求1所述的一種基于薄層水膜紫外光催化廢水的廢水處理裝置,其特征在于,在所述光源(6)的正上方設有反光罩(5)。5.根據權利要求4所述的一種基于薄層水膜紫外光催化廢水的廢水處理裝置,其特征在于,所述反光罩(5)距離光源(6)為100?300mm。6.根據權利要求1所述的一種基于薄層水膜紫外光催化廢水的廢水處理裝置,其特征在于,所述光源(6)的數量至少為2,且任意相鄰光源(6)之間的距離為200?500mm。7.根據權利要求1?6任意一項所述的一種基于薄層水膜紫外光催化廢水的廢水處理裝置,其特征在于,所述光源(6)為紫外燈管,且紫外燈管外套有石英套管。8.根據權利要求1所述的一種基于薄層水膜紫外光催化廢水的廢水處理裝置,其特征在于,所述提升栗(3)為離心栗或潛水栗。9.根據權利要求1所述的一種基于薄層水膜紫外光催化廢水的廢水處理裝置,其特征在于,所述的光催化劑為二氧化鈦薄膜。10.根據權利要求1所述的一種基于薄層水膜紫外光催化廢水的廢水處理裝置,其特征在于,所述催化劑附著板(7)為疏水材質。
      【文檔編號】C02F1/32GK205472769SQ201620012064
      【公開日】2016年8月17日
      【申請日】2016年1月6日
      【發(fā)明人】陳再東, 解清杰, 滕辰亮, 趙艷超, 張晗, 王拉, 董進波
      【申請人】江蘇大學
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