申请日2009.06.22
公开(公告)日2010.12.29
IPC分类号C02F1/72; C02F103/44; C02F1/30
摘要
一种采用光催化氧化技术的洗车废水净化装置，由一个污水容器构成，污水容器中设置有一个提升水泵，污水容器和一个粗过滤器连接，粗过滤器和一个石英砂过滤器连接，石英砂过滤器和一个光催化氧化装置连接，石英砂过滤器和光催化氧化装置的管路上设置有一个射流器，光催化氧化装置和一个清水箱连接，清水箱的底部下端设置有一个出水口。本发明运用纳米二氧化钛作为光触媒，代替一般生活污水处理工艺，处理废水中的有机物，降低废水中的COD，提高废水中BOD/COD的比值，提高其可生化性，给废水出水、后续处理提供更好的条件。
权利要求书
1.一种采用光催化氧化技术的洗车废水净化装置，由一个污水容器构成，其特征在于：所述的污水容器中设置有一个提升水泵，所述的污水容器和一个粗过滤器连接，所述的粗过滤器和一个石英砂过滤器连接，所述的石英砂过滤器和一个光催化氧化装置连接，所述的石英砂过滤器和所述的光催化氧化装置的管路上设置有一个射流器，所述的光催化氧化装置和一个清水箱连接，所述的清水箱的底部下端设置有一个出水口。
2.如权利要求1所述的采用光催化氧化技术的洗车废水净化装置，其特征在于：所述的清水箱的底部设置有一个第二出水口，所述的第二出水口和所述的石英砂过滤器之间设置有一个连接管道，所述的连接管道上设置有一个水泵。
3.如权利要求1所述的采用光催化氧化技术的洗车废水净化装置，其特征在于：所述的粗过滤器和所述的石英砂过滤器之间的连接管路上设置有一个流量计。
4.如权利要求1所述的采用光催化氧化技术的洗车废水净化装置，其特征在于：所述的光催化氧化装置内部设置有一个涂有纳米二氧化钛涂层的不锈钢网。
5.如权利要求1所述的采用光催化氧化技术的洗车废水净化装置，其特征在于：所述的清水箱的上部设置有一个溢流管。
6.如权利要求1所述的采用光催化氧化技术的洗车废水净化装置，其特征在于：所述的清水箱中设置有一个液位计。
7.如权利要求1所述的采用光催化氧化技术的洗车废水净化装置，其特征在于：所述的清水箱中设置有一个机械浮球。
8.如权利要求1所述的采用光催化氧化技术的洗车废水净化装置，其特征在于：所述的射流器和所述的光催化氧化装置的管路上设置有一个进气管道，所述的进气管道上设置有一个阀门。
9.如权利要求1所述的采用光催化氧化技术的洗车废水净化装置，其特征在于：所述的污水容器有一个初沉池、一个二沉池、和过渡池构成，所述的初沉池和所述的二沉池之间设置有第一连接管道，所述的二沉池和所述的过渡池之间设置有一个第二连接管道。
10.如权利要求9所述的采用光催化氧化技术的洗车废水净化装置，其特征在于：所述的过渡池中设置有一个液位计。
说明书
一种采用光催化氧化技术的洗车废水净化装置
技术领域
本发明涉及水处理技术，尤其涉及洗车废水净化技术，特别是一种采用光催化氧化技术的洗车废水净化装置。
背景技术
光催化氧化法是近20年才出现的水处理技术，在足够的反应时间内通常可以将有机物完全矿化为CO2和H2O等简单无机物，避免了二次污染，简单高效而有发展前途。所谓光催化反应，就是在光的作用下进行的化学反应。光化学反应需要分子吸收特定波长的电磁辐射，受激产生分子激发态，然后会发生化学反应生成新的物质，或者变成引发热反应的中间化学产物。光化学反应的活化能来源于光子的能量，在太阳能的利用中光电转化以及光化学转化一直是十分活跃的研究领域。由于以二氧化钛粉末为催化剂的光催化氧化法存在催化剂分离回收的问题，影响了该技术在实际中的应用，因此将催化剂固定在某些载体上以避免或更容易使其分离回收的技术引起了国内外学者的广泛兴趣。
车辆在行驶过程中，车身容易被大气降尘、降雨以及路面所污染。在洗车过程中所有污染物将转移到洗车的废水中。对于一般城市中的轿车而言，其车身经过清洗后，洗车废水的平均COD在200mg/L左右。若不对其进行适当处理就回收利用，其COD在废水中浓缩后，会进一步升高。造成废水的水质恶化，发黑发臭，无法继续循环使用。因此处理洗车废水中的COD浓度是能处理好洗车废水的重要因素之一。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种采用光催化氧化技术的洗车废水净化装置，所述的这种采用光催化氧化技术的洗车废水净化装置要解决现有技术中的洗车废水影响环境的技术问题。
本发明一种采用光催化氧化技术的洗车废水净化装置，由一个污水容器构成，所述的污水容器中设置有一个提升水泵，所述的污水容器和一个粗过滤器连接，所述的粗过滤器和一个石英砂过滤器连接，所述的石英砂过滤器和一个光催化氧化装置连接，所述的石英砂过滤器和所述的光催化氧化装置的管路上设置有一个射流器，所述的光催化氧化装置和一个清水箱连接，所述的清水箱的底部下端设置有一个出水口。
进一步的，所述的清水箱的底部设置有一个第二出水口，所述的第二出水口和所述的石英砂过滤器之间设置有一个连接管道，所述的连接管道上设置有一个水泵。
进一步的，所述的粗过滤器和所述的石英砂过滤器之间的连接管路上设置有一个流量计。
进一步的，所述的光催化氧化装置内部设置有一个涂有纳米二氧化钛涂层的不锈钢网。
进一步的，所述的清水箱的上部设置有一个溢流管。
进一步的，所述的清水箱中设置有一个液位计。
进一步的，所述的清水箱中设置有一个机械浮球。
进一步的，所述的射流器和所述的光催化氧化装置的管路上设置有一个进气管道，所述的进气管道上设置有一个阀门。
进一步的，所述的污水容器有一个初沉池、一个二沉池、和过渡池构成，所述的初沉池和所述的二沉池之间设置有第一连接管道，所述的二沉池和所述的过渡池之间设置有一个第二连接管道。
进一步的，所述的过渡池中设置有一个液位计。
本发明的工作原理是：光催化活性是由催化剂的吸收光能力、电荷分离和向底物转移的效率决定的。当纳米半导体粒子受到大于禁带宽度能量的光子照射后，电子从价带跃迁到导带而产生了电子-空穴对。电子具有还原性，空穴具有氧化性，从而促进了有机物的合成或使有机物降解。纳米半导体材料的特性和催化效果各有不同，但作为光催化剂它们的催化活性与相应的体相材料相比有显著提高，其原理在于：①通过量子尺寸限域造成吸收边的蓝移;②由散射的能级和跃迁选律造成光谱吸收和发射行为结构比;③与体相材料相比，量子阱中的热载流子冷却速度下降，量子效率提高;④纳米半导体粒子所具有的量子尺寸效应使其导带和价带能级变成分立的能级，能隙变宽，导带电位变得更负，而价带电位变得更正，这意味着纳米半导体粒子获得了更强的还原及氧化能力，从而催化活性随尺寸量子化程度的提高而提高。除此以外，还在于纳米半导体粒子的粒径和吸收特性。
纳米半导体粒子的粒径通常小于空间电荷层的厚度。在此情况下，空间电荷层的任何影响都可忽略，光生载流子可通过简单的扩散从粒子内部迁移到粒子表面而与电子供体或受体发生还原或氧化反应。粒径越小则电子与空穴复合几率越小，电荷分离效果越好，从而导致催化活性的提高。在光催化反应中，反应物吸附在催化剂的表面是光催化反应的一个前置步骤，催化反应的速率与该物质在催化剂上的吸附量有关。纳米半导体粒子强的吸附效应甚至允许光生载流子优先与吸附的物质进行反应而不管溶液中其他物质的氧化还原电位顺序。在催化反应过程中，纳米材料的表面特性和缺陷数量具有同样重要的作用。
纳米催化剂的催化效果还与其材料类型有关。研究发现，禁带宽度大的金属氧化物因具有抗光腐蚀性而更具有实用价值。CdS的禁带宽度较窄，对可见光敏感，在起催化作用的同时晶格硫以硫化物和SO32-形式进入溶液中。ZnO比TiO2的催化活性高，但自身会发生光腐蚀。α-Fe2O3能吸收可见光(激发波长为560nm)，但是催化活性低。与其他n型半导体纳米材料相比，TiO2具有化学稳定性好、反应活性大等特点，是一种优异的光电功能材料，并以其优越的催化性能被广泛应用于污染物的降解，取得了令人鼓舞的进展。用纳米TiO2作催化剂氧化水中污染物的试验是目前研究工作的热点(主要围绕不同类型污染物的降解效果这一主题，同时进行水处理体系中TiO2的存在形式、反应器类型等应用技术的研究)。研究结果显示，纳米TiO2光催化氧化技术有良好的应用前景。
纳米二氧化钛作为光触媒具有如下优点：TiO2光催化氧化反应催化剂易分离和重复使用。反应条件温和，通常在常温、常压进行，易操作。不会产生二次污染。
洗车废水进入污水容器后，经过初沉、二沉后，进入过渡池，废水中的大部分颗粒物或者污物会沉淀在初沉池和二沉池中，进入过渡池中的废水通过提升泵送入粗过滤器过滤，过滤掉油污，然后进入石英砂过滤器，石英砂过滤器利用石英砂滤料去除原水中的悬浮物，石英砂过滤器中的一部分排放至城市污水管网，另一部分通过管道进入光催化氧化装置，通过光催化氧化装置去除水中的COD，取样合格的水进入清水箱备用。清水箱中的底部设置有一个排水管，通过排水管对石英砂过滤器中的水进行反冲。
本发明与已有技术相对照，其效果是积极和明显的。本发明运用纳米二氧化钛作为光触媒，代替一般生活污水处理工艺，处理废水中的有机物，降低废水中的COD，提高废水中BOD/COD的比值，提高其可生化性，给废水出水、后续处理提供更好的条件。