申请日2016.10.18
公开(公告)日2017.01.11
IPC分类号C02F1/32; C02F1/72; C02F1/74
摘要
本发明提供了一种光催化‑芬顿氧化协同深度处理有机废水装置，该装置包括光催化系统、芬顿氧化系统、曝气系统、催化剂回收系统以及冷却系统;光催化系统组成部分有反应容器，灯源和光催化剂;芬顿氧化系统包括芬顿试剂和搅拌装置;曝气系统由曝气组件和鼓风机组成;催化剂回收系统采用超滤膜进行分离;冷却系统主要对光催化的反应器进行降温。本发明的优点是：采用圆筒式光催化反应器，增大光源与催化剂接触面积;曝气系统，提高催化剂的催化活性;增加超滤膜回收系统，提高催化剂回收率;光催化与芬顿氧化耦合，有效提高有机废水的矿化去除效率。
摘要附图
权利要求书
1.一种光催化-芬顿氧化协同深度处理有机废水装置，其特征在于：它包括光催化反应器、芬顿氧化反应器、曝气系统、催化剂回收系统以及冷却系统。
2.如权利要求1所述的一种光催化-芬顿氧化协同深度处理有机废水装置，其特征在于，优选的，芬顿氧化反应器与光催化反应器进行耦合，可以充分利用芬顿氧化过程中过多的双氧水，提高双氧水利用率，降低成本，同时使有机废水的矿化去除率有效提高。
3.如权利要求1所述的一种光催化-芬顿氧化协同深度处理有机废水装置，其特征是所述的光催化反应器采用圆筒形状，催化剂可均匀分散在圆筒内，圆柱形光源固定在圆筒中间，有效提高催化剂对光的吸收效率。
4.如权利要求1所述的一种光催化一芬顿氧化协同深度处理有机废水装置，其特征在于曝气系统在鼓风机的作用下，对溶液起到搅拌作用并给光催化反应鼓入氧气，提高光催化反应的催化效率。
5.如权利1所述的一种光催化-芬顿氧化协同深度处理有机废水装置，其特征是催化剂回收系统采用超滤膜将催化剂和处理后废水分离，催化剂被有效回收并返回反应器，实现催化剂循环利用。
说明书
一种光催化-芬顿氧化协同深度处理有机废水装置
技术领域
本公开属于工业有机废水处理技术领域，具体地讲，涉及一种光催化一芬顿氧化协同深度处理有机废水装置。
背景技术
工业污水的各种污染物中，有机污染物，不仅在水中存在时间长、迁移范围广，而且危害大、处理难度大，一直是环保领域的一个重要研究课题。对于有机废水，目前国内外主要处理方法有生物法、光催化和氧化法。生物法处理主要是利用微生物的新陈代谢，通过微生物的凝聚、吸附、氧化降解等作用来降解污水中的有机物，具有应用范围广、处理量大、成本低等优点，但当有机废水中含有有毒物质或生物难降有机物时，生物法的效果欠佳，甚至不能处理。
近年来，由于芬顿氧化法具有操作简单、反应快速等优点，芬顿氧化法在处理难降解或一般化学氧化难以奏效的有机污染物中应用极为广泛，但在处理高浓度难降解的有机废水或高盐有机废水过程中存在效果不理想，双氧水利用率低等问题。另外，光催化是目前一种新型的废水处理技术，具有高效、节能、使用范围广等特点，对难生物降解的有机物可以直接矿化为无机小分子，具有广泛的应用前景，成为近年来废水处理的新的热门技术。但对于光催化降解有机废水过程中仍需要解决如何提高光催化效率、如何高效快速的实现纳米光催化剂的回收等问题。
因此，为了更好发挥光催化技术和芬顿技术的优点而克服他们的缺点，我们拟将光催化与芬顿氧化相结合并增加催化剂回收系统，这既可以解决芬顿氧化过程中双氧水利用率低的问题，同时过量的双氧水在光催化反应过程中产生大量的超氧负离子或羟基自由基等活性自由基，进一步提高了光催化处理有机废水的矿化去除率，同时增加的催化剂回收系统可有效实现催化剂的循环利用。基于这个技术思想，我们提出构造适用于处理高浓度或高盐有机废水的光催化-芬顿氧化装置，这一装置在有机废水处理的实际应用上是非常有意义的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光催化-芬顿氧化协同深度处理有机废水装置，该处理装置可以对有机废水进行光催化氧化和芬顿氧化的耦合处理，解决单一处理时双氧水过量，光催化矿化效率较低等问题，同时可以解决光催化过程中光催化剂回收难问题。
本发明是这样来实现的，一种光催化-芬顿氧化协同深度处理有机废水装置，其特征在于：它包括光催化系统、芬顿氧化系统、曝气系统、催化剂回收系统以及冷却系统;光催化系统组成部分有反应容器，灯源和光催化剂;芬顿氧化系统包括芬顿试剂和搅拌装置;曝气系统由曝气组件和鼓风机组成;催化剂回收系统采用超滤膜进行分离;催化剂回收系统采用的超滤膜对于颗粒催化剂的截留率超过90%。
所述的芬顿氧化反应器与光催化反应器耦合，使芬顿氧化过程中多余的双氧水在光催化过程得到利用，提高双氧水的利用率，降低了成本，并提高了光催化过程的催化效率，大幅提高了有机废水的矿化去除效率，处理后的废水可达标排放。
所述的光催化反应器采用圆筒形状，催化剂可均匀分散在圆筒内，光源固定在反应器中间，有效提高催化剂对光的吸收效率。
所述的光催化系统后接曝气系统在鼓风机的作用下，起到对溶液搅拌作用并给光催化反应提供氧气，产生超氧负离子或羟基自由基等活性自由基，可以有效提高光催化效率。
所述的催化剂回收系统采用超滤膜将催化剂和处理后废水分离，催化剂能得到有效回收并返回反应器，实现催化剂的循环利用。
冷却水系统是对光催化反应器起冷却保护的作用并维持反应体系稳定的温度。
对于光催化反应器中的催化剂类型，可根据处理的污水的种类及处理程度难易，选择单一催化剂或复合型催化剂，催化剂的种类包括二氧化钛、溴氧化铋、钼酸铋、钨酸铋、石墨烯/钼酸铋或石墨烯/二氧化钛等。
本发明的优点是：芬顿氧化反应器与光催化反应器耦合，使得芬顿氧化过程中多余的双氧水在光催化过程得到利用，提高了双氧水的利用率，由芬顿反应过程双氧水的利用率为70%左右提高到99%，并提高了光催化过程的催化效率，由光催化反应过程中的催化降解效率85%左右提高到99%，同时大幅提高污染物矿化去除率，由单个芬顿反应过程和光催化过程的去除率分别为80%和85%左右，提高到99.5%，且可降低成本，适合工业化应用。同时催化剂回收装置实现催化剂循环使用，解决光催化剂回收难的问题。