申请日2016.01.06
公开(公告)日2016.03.30
IPC分类号C02F1/32; C02F1/72; C02F101/30
摘要
本发明提供了一种基于薄层水膜紫外光催化废水的废水处理装置，包括废水储池、提升泵、喷嘴、光源、催化剂附着板和反应池，废水储池包括进水口和回流水出口，反应池包括出水口和回流水入口，废水储池进水口连接有进水管，反应池出水口连接有出水管，出水管上设有第二阀门;反应池回流水入口与废水储池回流水出口通过管道A连接，管道A上设有第一阀门;提升泵输入端通过管道B连接废水储池，提升泵输出端通过管道C连接反应池，管道C出口端连接有一喷嘴;喷嘴下方设有催化剂附着板，催化剂附着板靠近喷嘴的一边固定于反应池的内侧壁上，催化剂附着板的上方设有光源，催化剂附着板上附着有光催化剂。本发明降解条件温和，处理过程廉价、安全。
权利要求书
1.一种基于薄层水膜紫外光催化废水的废水处理装置，其特征在于，包括废水储池(2)、提升泵(3)、喷嘴(4)、光源(6)、催化剂附着板(7)和反应池(9)，所述废水储池(2)包括进水口和回流水出口，所述反应池(9)包括出水口和回流水入口，且所述废水储池(2)的进水口连接有进水管(1)，反应池(9)的出水口连接有出水管(8)，出水管(8)上设有第二阀门(11);反应池(9)的回流水入口与废水储池(2)的回流水出口通过管道A连接，且管道A上设有第一阀门(10);
所述提升泵(3)的输入端通过管道B连接废水储池(2)，提升泵(3)的输出端通过管道C连接反应池(9)，管道C的出口端连接有一个喷嘴(4);喷嘴(4)的下方设有催化剂附着板(7)，催化剂附着板(7)靠近喷嘴(4)的一边固定于反应池(9)的内侧壁上，且催化剂附着板(7)的上方设有光源(6)，所述催化剂附着板(7)上附着有光催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种基于薄层水膜紫外光催化废水的废水处理装置，其特征在于，所述喷嘴(4)为鸭嘴型。
3.根据权利要求2所述的一种基于薄层水膜紫外光催化废水的废水处理装置，其特征在于，所述光源(6)的宽度与所述喷嘴(4)的宽度相等。
4.根据权利要求1所述的一种基于薄层水膜紫外光催化废水的废水处理装置，其特征在于，在所述光源(6)的正上方设有反光罩(5)。
5.根据权利要求4所述的一种基于薄层水膜紫外光催化废水的废水处理装置，其特征在于，所述反光罩(5)距离光源(6)为100～300mm。
6.根据权利要求1所述的一种基于薄层水膜紫外光催化废水的废水处理装置，其特征在于，所述光源(6)的数量至少为2，且任意相邻光源(6)之间的距离为200～500mm。
7.根据权利要求1～6任意一项所述的一种基于薄层水膜紫外光催化废水的废水处理装置，其特征在于，所述光源(6)为紫外灯管，且紫外灯管外套有石英套管。
8.根据权利要求1所述的一种基于薄层水膜紫外光催化废水的废水处理装置，其特征在于，所述提升泵(3)为离心泵或潜水泵。
9.根据权利要求1所述的一种基于薄层水膜紫外光催化废水的废水处理装置，其特征在于，所述的光催化剂为二氧化钛薄膜。
10.根据权利要求1所述的一种基于薄层水膜紫外光催化废水的废水处理装置，其特征在于，所述催化剂附着板(7)为疏水材质。
说明书
一种基于薄层水膜紫外光催化废水的废水处理装置
技术领域
本发明属于水处理应用领域，特指一种基于薄层水膜紫外光催化废水的废水处理装置。
背景技术
光催化废水技术属于水处理技术领域。该技术具有新颖性、高效性、对废水无选择性等优点，尤其适合于不饱合烃的降解，且反应条件也比较温和，无二次污染，具有很好的应用前景。其工作原理是当有机废水中存在半导体粉末催化剂时，经过一定强度的紫外光照射后，体系中便能产生一定量的、多种形式的活性氧和自由基，由于这些活性氧和自由基具有较高的氧化电位，所以能和有机物作用并使其降解，进而矿化为水和二氧化碳，从而达到治理的目的。
污水处理反应器的类型主要有：一类是利用自然光(太阳光)为照射光源、采用催化剂固定化技术的平板式反应器;另一类是利用人工光源(紫外灯)为照射光源、采用粉末催化剂的悬浆体系光催化反应器。
目前光催化反应设备及其缺点如下：
(1)平板式光催化反应器
平板式光催化反应器是充分利用了太阳光的直射部分和散射部分，使光能的利用率大大提高。在某些区域和一定条件下，太眼光中的紫外成分的散射部分甚至高于直射部分，因为水蒸气不吸收紫外辐射，所以这种反应器无论在晴天或阴天，都有相当好的处理效果。平板式光催化反应器具有较高的太阳光利用率，结构简单，不需要太阳光跟踪系统，适合不同的气候条件，对材质无特殊要求。但是水力负荷较低，很难应用于大流量污水的处理。
(2)管式光催化反应器
这是类型最多的一种反应器，形状都为圆柱体，催化剂有两种存在形式，其一为固定床式，即将TiO2负载于硅胶、玻璃珠、砂石、玻璃纤维等载体上，然后填充于管中或直接将催化剂负载于管壁上;其二为悬浆式，即催化剂以悬浮状存在与管中。但是只适合于实验室研究，而且只适合于悬浮态液相光催化反应的研究，没有广泛应用的前景。
(3)化学纤维光催化反应器
其可以看做是固定床光催化反应器的进一步改进，是一种专门为光催化反应而设计的反应器。化学纤维式反应器中的二氧化钛通过适当的方法负载在光导纤维外层，紫外光从光纤一端导入，在光纤内发生折射从而照射二氧化钛层使催化剂激活，其是光导纤维作为向固相二氧化钛传递光能的媒介。但是光学纤维束及其辅助设备费用很高，很难大面积推广使用。
(4)流化床光催化反应器
流化床反应器可以很好地解决催化剂与反应液接触问题，因为负载型光催化反应器催化效率的提高与否主要是由催化剂比表面积的大小与光照是否充分决定的，流化床层载体是不断流动、迁移、翻滚的，反应液不断在载体颗粒间流动可以充分利用催化剂表面，有效提高催化剂有效比表面积。但是存在催化剂回收难等问题。
以上的是关于以上是关于反应器的一些基本情况，总的来说，这些反应器根据催化剂的存在状态基本上可分为固定式和悬浆式两种。在悬浆式反应器中，通常直接将催化剂颗粒与待处理废水混合，通过搅拌使催化剂分散均匀，由于催化剂比表面积大，对有机物有较好的吸附作用以及对光子有较好的吸收，因此降解效率较高。但存在着催化剂难以有效回收、在水溶液中易发生凝聚而使得活性成分损失等缺陷，难以在实际应用。
针对悬浮式光催化反应器的不足，近年来固定式光催化反应器得到了迅速发展。所谓固定式光催化反应器即将催化剂固定于载体或制成薄膜处理废水，不需额外设备就可使催化剂重复利用。
一般的紫外灯安装方式采用的是“浸没式”和“过流式”，这种安装方不但不能够充分利用紫外光，而且对紫外灯的质量要求比较高，影响了反应的效果。
本发明克服了悬浆式反应器直接将催化剂与废水混合的缺点，而且还改良紫外灯安置于废水中的缺点，采用将紫外灯置于反应区之上，对来自喷嘴的水膜进行反应，不但提高了紫外灯的寿命，便于更换，更提高了反应的速率。
发明内容
一种基于薄层水膜紫外光催化废水的废水处理装置，包括废水储池、提升泵、喷嘴、光源、催化剂附着板和反应池，所述废水储池包括进水口和回流水出口，所述反应池包括出水口和回流水入口，且所述废水储池的进水口连接有进水管，反应池的出水口连接有出水管，出水管上设有第二阀门;反应池的回流水入口与废水储池的回流水出口通过管道A连接，且管道A上设有第一阀门;
所述提升泵的输入端通过管道B连接废水储池，提升泵的输出端通过管道C连接反应池，管道C的出口端连接有一个喷嘴;喷嘴的下方设有催化剂附着板，催化剂附着板靠近喷嘴的一边固定于反应池的内侧壁上，且催化剂附着板的上方设有光源，所述催化剂附着板上附着有光催化剂。
进一步，所述喷嘴为鸭嘴型。
进一步，所述光源的宽度与所述喷嘴的宽度相等。
进一步，在所述光源的正上方设有反光罩。
进一步，所述反光罩距离光源为100～300mm。
进一步，所述光源的数量至少为2，且任意相邻光源之间的距离为200～500mm。
进一步，所述光源为紫外灯管，且紫外灯管外套有石英套管。
进一步，所述提升泵为离心泵或潜水泵。
进一步，所述的光催化剂为二氧化钛薄膜。
进一步，所述催化剂附着板为疏水材质。
有益效果：
(1)本发明克服了悬浆式反应器直接将催化剂与废水混合的缺点，将催化剂固定于催化剂固定板之上，解决了回收催化剂难的问题。
而且还改良紫外灯安置于废水中的缺点，采用将紫外灯置于反应区之上，对来自喷嘴的水膜进行反应，不但提高了紫外灯的寿命，便于更换，更提高了反应速率。
(2)本发明利用薄层水膜紫外光催化废水处理装置，可有效去除废水中的COD浓度及其色度，氧化能力强，可完全氧化有机物而不产生二次污染。
(3)本发明适应性好，对难生物降解的有机物，可通过光催化过程降解。
(4)本发明降解条件温和，无需外加氧化剂，处理过程廉价、安全;本发明还可利用太阳光作为光源对有机污染物进行处理。