本發(fā)明屬于污水修復技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種一體化油污水光催化修復反應器及其運行工藝。

背景技術(shù)：

油類污染的來源可以分為自然源和人為源，而人為源對于環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的影響更大，在石油的開采、運輸、裝卸、加工和使用的過程中會產(chǎn)生大量的油類污染，同時工業(yè)油污水的排放也是油類污染的重要來源之一。首先，油類揮發(fā)物在紫外線照射下可以與其他有害氣體發(fā)生理化反應從而污染大氣；再者，油類污染物會對土壤生態(tài)系統(tǒng)造成毀滅性打擊，土壤中的動植物和微生物無法生存，并且會污染地下水；同時，經(jīng)常發(fā)生的海上溢油事件則造成大量海洋生物的死亡。而油類污染一旦產(chǎn)生，其處理難度非常之大，特別是水體污染，因為水體具有極強的流動性，十分容易擴散，并且油類污染物難于降解，在天然條件下降解效率極低，因此有必要采用一種高效且方便的處理方法來應對油類污染。

光催化技術(shù)在近年來發(fā)展迅速，已經(jīng)越來越多地被應用于污水處理中，也出現(xiàn)了各種各樣的催化劑，而納米二氧化鈦的催化活性極高、沒有毒性且廉價易得，因此納米二氧化鈦被更多地應用在污水處理中。

光催化修復反應器的設(shè)計決定了能否高效節(jié)能地進行油污降解，然而現(xiàn)有的油污水光催化修復反應器存在諸多問題：

一，光催化材料回收困難：傳統(tǒng)的光催材料通常采用光催化劑粉末，使光催化劑粉末懸浮于污水中，這種處理方法下光催化材料與污水接觸充分，但是其無法進行回收和重復利用，增加了運行成本，并且容易造成二次污染。

二，光催化材料易于從膜表面脫落：光催化材料與傳統(tǒng)的載體膜結(jié)合不夠緊密，在使用一段時間之后，光催化材料易于從載體膜表面脫落，造成光催化反應速率降低。

三，催化劑膜的膜通量隨反應時間的增加而減?。汗獯呋磻^程中油污易于在膜表面沉積，催化劑顆粒也容易在膜表面堵塞，從而大大降低膜通量。

四，運行成本較高：傳統(tǒng)的膜反應器所采用的膜材料成本較為昂貴（如碳納米管），導致整個膜反應器運行成本較高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

解決的技術(shù)問題：本發(fā)明的目的在于提供一種一體化油污水光催化修復反應器，經(jīng)過改進，使其綠色節(jié)能、高效穩(wěn)定、廉價易得、操作方便等特點，致力于油污水的修復。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一體化油污水光催化修復反應器，由反應箱和加壓器組成，所述反應箱側(cè)壁頂部設(shè)有進水口，與進水口相對的側(cè)壁上設(shè)有與加壓器相連接的進氣口，底部設(shè)有出水口，所述反應箱內(nèi)設(shè)有至少兩個平行布置的反應器，所述反應器由支撐板及至少一個覆蓋在支撐板兩側(cè)的空心管組成，所述空心管表面還負載有催化材料，每個反應器與出水口通過導流管相連，所述反應器之間設(shè)有電動攪拌器，可通過攪拌使油污水混合均勻，并充分與催化材料接觸，從而提高光催化反應速率。所述反應箱內(nèi)設(shè)有至少一個紫外燈。

所述空心管的材質(zhì)為聚偏氟乙烯。

所述反應箱和加壓器之間還設(shè)有閥門和流量計。

所述催化材料為負載有10~15wt%二氧化鈦的多水高嶺土粉末，由二氧化鈦納米顆粒負載于多水高嶺土顆粒制成。多水高嶺土顆粒，高嶺土已經(jīng)商業(yè)化生產(chǎn)，廉價易得，同時附著效率高，二氧化鈦顆粒負載于多水高嶺土顆粒后不易脫落，保證了高效降解的持續(xù)性。此外，將二氧化鈦納米顆粒負載于多水高嶺土顆粒上，可以有效解決油污的沉積和催化劑顆粒的堵塞導致膜通量降低的問題。在加壓器的作用下，污水可與負載于聚偏氟乙烯材料上的催化材料充分接觸，從而提升光催化反應速率，同時，催化材料強力附著于聚偏氟乙烯空心管上也有利于催化材料的回收和重復利用。

所述紫外燈由紫外LED燈源體和高硼硅玻璃外殼兩部分組成。紫外LED燈管綠色節(jié)能、發(fā)光強度大，且能為光催化反應提供必要條件；燈管外殼采用高硼硅玻璃，該玻璃耐高溫、強度高、硬度高、透光率高，堅固耐用，在紫外光照射條件下不易損壞。

一體化油污水光催化修復反應器的運行工藝，包括如下步驟：油污水通過進水口進入反應箱，待污水達到反應箱體積的60%以上后，將電動攪拌器打開進行攪拌，使油污水均勻分散，然后打開紫外燈，照射3~5小時后關(guān)閉紫外燈，打開加壓器，通過加壓器向反應箱中加入氮氣，使污水在氮氣壓力下進入空心管，在進入空心管的過程中，油污水與附著在空心管上的催化材料接觸反應，經(jīng)催化材料處理過的凈化水進入空心管的空心區(qū)，并沿空心管流入導流管，再進入出水口流出反應箱。

所述氮氣壓力為80KPa以上。

有益效果：

與現(xiàn)有的油污水光催化修復反應器相比，本發(fā)明提供的一體化油污水光催化修復反應器具有如下顯著優(yōu)點：

1、功能一體化、占地面積??；

2、膜通量大、降解效率高；

3、運行成本低、操作簡單；

4、綠色節(jié)能、無二次污染。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一體化油污水光催化修復反應器示意圖；

圖2為本發(fā)明一體化油污水光催化修復反應器對水中TOC的去除效果圖。

其中，1、進水口，2、出水口，3、紫外燈，4、電動攪拌器，5、支撐板，6、空心管，7、閥門，8、流量計，9、加壓器，10、導流管，11、催化材料，12、反應箱，13、進氣口。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行進一步詳細說明。

實施例1

圖1示意了本發(fā)明中一體化油污水光催化修復反應器，由反應箱12和加壓器9組成，所述反應箱12側(cè)壁頂部設(shè)有進水口1，與進水口1相對的側(cè)壁上設(shè)有與加壓器9相連接的進氣口13，底部設(shè)有出水口2，所述反應箱12內(nèi)設(shè)有至少兩個平行布置的反應器，所述反應器由支撐板5及至少一個覆蓋在支撐板5兩側(cè)的空心管6組成，所述空心管6表面還負載有催化材料11，每個反應器與出水口2通過導流管10相連，所述反應器之間設(shè)有電動攪拌器4，所述反應箱12內(nèi)設(shè)有至少一個紫外燈3。

所述反應箱12和加壓器9之間還設(shè)有閥門7和流量計8。

油污水通過進水口1進入反應箱12，待污水達到反應箱體積的60%以上后，將電動攪拌器4打開進行攪拌，使油污水均勻分散，然后打開紫外燈3，照射3~5小時后關(guān)閉紫外燈3，打開加壓器9，通過加壓器9向反應箱12中加入氮氣，使污水在氮氣壓力下進入空心管6，在進入空心管6的過程中，油污水與附著在空心管6上的催化材料11充分接觸反應，經(jīng)催化材料11處理過的凈化水進入空心管6的空心區(qū)，并沿空心管6流入導流管10，再進入出水口2流出反應箱12。

實施例2

該一體化油污水光催化修復反應器對油污水中TOC的去除實施例：

（1）二氧化鈦的固定：首先將15g的N-β-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷溶于600mL甲苯，然后在聲波法下加入15g多水高嶺土粉末和15g二氧化鈦，將懸浮液在70℃下攪拌8小時，攪拌后的沉淀物放入400mL的四氫呋喃和400mL的蒸餾水混合液中離心4小時，最后將所得粉末（二氧化鈦-多水高嶺土粉末）在90℃的烤箱中干燥6小時。

（2）聚偏氟乙烯膜的制備：首先將聚偏氟乙烯放入80℃的烤箱中6小時，然后將二氧化鈦-多水高嶺土粉末和聚偏氟乙烯加入到二甲基乙酰胺中（二氧化鈦-多水高嶺土粉末和聚偏氟乙烯的質(zhì)量分別為二甲基乙酰胺的2%和25%），然后在80℃下用聲波法處理4小時，然后在水中進行2小時的旋轉(zhuǎn)離心，離心過程中每過半小時更換清潔的水，最后進行干燥即可。

（3）修復過程：首先將2L的油污水加入到反應箱中，打開紫外燈照射3小時，然后關(guān)閉紫外燈，通過調(diào)節(jié)氮氣的進入使反應器氣壓達到80KPa，然后進行1小時的膜過濾。結(jié)果如圖2所示，該一體化油污水光催化修復反應器對油污水中TOC的降解率能夠達到80%以上，降解油污效率高。

以上所述實施方式僅為本專利的優(yōu)選實施例，本專利不限于上述實施例，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，在不背離本專利設(shè)計原理的前提下，對它所做的任何顯而易見的改動，都屬于本專利的構(gòu)思和所附權(quán)利要求的保護范圍。