申请日2010.11.03
公开(公告)日2011.07.06
IPC分类号C02F1/72; C02F1/32
摘要
本实用新型公开了一种三相流化床光催化氧化废水处理装置，包括反应装置(1)、水箱(13)、气源箱(15)，其特征在于：所述水箱(13)、气源箱(15)与反应装置(1)之间连接有气液混合泵(14)，所述反应装置(1)的圆柱形罐体(12)中轴向均匀分布有3个或以上数目的奇数个石英套管(4)，石英套管(4)内设有紫外灯(3);多孔微球TiO2分布于石英套管(4)和罐体(1)之间。本实用新型配置可选择气源，并释放含有大量微小气泡的气水混合液进入配水配气区(9)，使反应区(8)内TiO2多孔微球充分流化，具有良好的传质性能，紫外光能利用率高。本实用新型能高效去除水中各种有机物，系统能耗低，噪音小，运行稳定，便于大规模工业化推广应用。
权利要求书
1.一种三相流化床光催化氧化废水处理装置，包括反应装置(1)、水箱(13)、气源箱(15)，其特征在于：所述水箱(13)、气源箱(15)与反应装置(1)之间连接有气液混合泵(14)，所述气液混合泵(14)的进水口连接水箱(13)的出水口，气液混合泵(14)的进气口连接气体流量计(17)的出口，气体流量计(17)的进口连接气源箱(15)出口，气液混合泵(14)的出水口连接液体流量计(16)进口，液体流量计(16)出口连接反应装置(1)进口;所述反应装置(1)的圆柱形罐体(12)中轴向均匀分布有3个或3个以上数目的奇数个石英套管(4)，石英套管(4)内设有紫外灯(3);多孔微球TiO2分布于石英套管(4)和罐体(1)之间，所述的多孔微球状TiO2的粒径为0.3-0.6 mm，平均孔径8.75nm。
2.根据权利要求1所述的一种三相流化床光催化氧化废水处理装置，其特征在于：所述的多孔微球状TiO2的粒径为0.5 mm，平均孔径8.75nm。
3.根据权利要求1所述的一种三相流化床光催化氧化废水处理装置，其特征在于：所述的紫外灯(3)为120 W低压紫外灯，该低压紫外灯主波长为253.7 nm。
说明书
一种三相流化床光催化氧化废水处理装置
技术领域
本实用新型涉及一种处理城市或工业有机废水的装置，具体涉及一种三相流化床光催化氧化废水处理装置，属于水处理设备领域。
背景技术
传统的水处理工艺大部分存在基建、运行费用高，工艺流程长，操作繁琐，污泥量大，有机物去除不彻底，对环境存在二次污染等不足而受到一定限制，纳米TiO2光催化氧化技术能使废水中有机物发生彻底矿化，且费用相对较低，在水处理领域具有广阔的应用前景。
改变水体中纳米TiO2的存在形式及研制开发新型高效光催化反应器是光催化氧化技术降解水中有机污染物实用化的两个关键步骤。早期的研究多为悬浮式光催化反应器，直接将纳米TiO2粉末投加到所要处理的溶液中形成悬浆体系，污染物与TiO2接触良好，但存在TiO2易流失、难于回收和重复利用的不足，另外TiO2在水中易凝聚，影响催化效率。而固定式光催化反应器则不需要对催化剂进行分离，将TiO2固体颗粒固定于载体或制成薄膜来处理废水，TiO2重复使用率高，但由于TiO2仅通过简单的物理吸附固定于载体表面,重复使用过程中易脱落,且催化剂表面积与体积比低，降解效率低，负载过程对TiO2的光催化活性也有一定的影响，限制了其规模化的应用。
目前也有采用TiO2负载型催化剂使其达到流化状态，形成了光催化氧化流化床反应器的公开专利，它能很好地解决催化剂与废水的接触问题，催化剂有效比表面积大大提高，且载体颗粒易于沉淀分离。但现有反应器结构复杂，底部设置的微孔布气板易堵塞，空气动力消耗大、噪音高;大功率光源需设置循环冷却水降温，加大了能耗，降低了辐射能利用率，造成辐射场分布不均匀，光辐射、催化剂与废水不能有效接触;负载型催化剂密度高，难流化，易脱落，使用寿命和光催化活性下降快。
发明内容
本实用新型的目的是：针对已有技术的不足，提供一种三相流化床光催化氧化废水处理装置，该装置将紫外光源、TiO2多孔微球催化剂、三相流化床反应器和辅助设备有机结合，具有良好的传质性能，催化剂重复使用率高，比表面积大，可有效地实现水与催化剂的分离，紫外辐射能利用率高，能高效去除水中各种有机物，系统能耗低，噪音小。
本实用新型所采用的技术方案是：一种三相流化床光催化氧化废水处理装置，包括反应装置、水箱、气源箱，其特征在于：所述水箱、气源箱与反应装置之间连接有气液混合泵，所述气液混合泵的进水口连接水箱的出水口，气液混合泵的进气口连接气体流量计的出口，气体流量计的进口连接气源箱出口，气液混合泵的出水口连接液体流量计进口，液体流量计出口连接反应装置进口;所述反应装置的圆柱形罐体中轴向均匀分布有3个或3个以上数目的奇数个石英套管，石英套管内设有紫外灯;多孔微球TiO2分布于石英套管和罐体之间，所述的多孔微球状TiO2的粒径为0.3-0.6 mm，平均孔径8.75nm。
所述的多孔微球状TiO2的粒径为0.5 mm，平均孔径8.75 nm。
所述的紫外灯为120 W低压紫外灯，该低压紫外灯主波长为253.7 nm。
本实用新型的有益效果是：采用气液混合泵替代水泵、空气压缩机与微孔布气板，可大幅降低动力消耗，防止因微孔布气板堵塞造成运行故障，并且可以选择不同的气体以增强净化能力;本实用新型工作时，气体和废水在气液泵内充分加压混合，噪声大幅降低，气体溶解效率可达到90%以上，所形成的气泡细小、尺寸均一，有助于光辐射场均匀分布，提高紫外光辐射和流化床层利用率。
本实用新型采用TiO2多孔微球催化剂代替负载型催化剂，它具有低密度、高比表面积的特点，纳米晶粒结构的特点使其具有与TiO2纳米粉末相当的高催化活性，而微米尺寸又使其具有易于分离和重复使用等优良性能，可降低初始流化速度，强化对废水中有机物的吸附，大幅提高光催化氧化反应速率，高效、彻底的将有机物分解为二氧化碳和水。
本实用新型采用多个低功率紫外光灯源，并将其均布在反应装置内，可使光辐射、催化剂与废水有效接触，提高光源辐射能利用率，降低能耗，减轻因紫外光源自然衰减造成的光催化反应速率迅速下降。