一种基于流动控制原理的复合型催化氧化装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及废水处理领域，尤其涉及了一种基于流动控制原理的复合型催化氧化
目.0
【背景技术】
[0002]随着生产技术的变化和应用要求的复杂化，各种行业所产生的废水中，污染物的组分、浓度、色度、气味和毒性会发生非常大程度的跨越，水质的复杂程度非常高。在这种大环境下，任何一种单一的污废水处理方式要得到具有普遍性的推广，其难度是可想而知的。从现代水处理技术的发展来看，复合型处理方法是必然的发展趋势，差别在于面向不同水质污废水所采用组合工艺及其特性参数各不相同。对于不同种类的废水，为了尽量避免对环境的二次污染，生物降解技术以及膜生物反应器是近年来污废水处理主要的发展方向。但是由于所面向污废水水质的复杂性，以及由于市场需求和主体生产工艺的周期或者拟周期性特征，由于这种周期或者拟周期本身的强烈变化，一般污废水的负荷都表现出较强的波动性，从而对微生物的降解能力和抗冲击负荷能力提出了较高的要求。
[0003]正是由于水质浓度、组分及波动性的特征，整体上来说如何提高对污染物质的降解效率，在低能耗、低污染和占地面积小的前提下，达成对污废水的高强度处理是水质处理技术必须具备的基本特征。鉴于生物处理技术/膜生物处理技术已成为污废水处理的发展主流，那么对于特性复杂的污废水，如何快速提升生物可降解性，必然是需要着力解决的问题。催化氧化方法是一种相对有效且稳定的方法，发展也相对成熟。从单一的催化氧化到复合型催化氧化技术，对不同种类污废水中污染物特性影响的研究文献已经分厂丰富。
[0004]臭氧氧化方法以臭氧2.7V的氧化电势、与有机物反应速度快、原料易得、可就地产生、使用方便和不产生二次污染的特征，在污废水的处理中，得到较为广泛的应用。但是臭氧氧化方法的一个主要问题是臭氧本身的不稳定性，会导致臭氧氧化段运行时间长，处理效率低的问题。
[0005]光催化是氧化降解水中有机污染物的一种新方法，具有能耗低、操作简便、反应条件温和、反应范围广、可减少二次污染等优点。光催化方法存在的一个直观的问题是针对不同透光度的污废水，其光源有效辐射范围会发生较大的变化，或者说如何提升光源的辐射效率，是光催化方法的核心问题。另外对于光催化方法而言，其单独应用时，在处理高浓度工业废水方面存在适用性的问题，必须配合对应的氧化方法来建立相应的复合处理机制，以提升整个催化氧化的效率。
[0006]金属催化是氧化降解的水中有机物的另一种主要的催化方法，金属催化剂能够促使水中臭氧分解，产生具有极强氧化性的自由基。但是该方法对应的问题在于存在二次污染的问题，按照总量守恒的原则，加入的金属催化剂都会产生对应的金属离子污染的问题。
[0007]目前的研究和工艺基本上都是从方法本身入手的，忽略了流场组织的重要性。污废水处理都是在流动的环境中来实现的，在对应的整个反应器中，如何通过流场的良好组织，充分提高污废水与处理工艺物质的接触率，强化反应过程，是亟待解决的重大问题。
【发明内容】
[0008]本发明针对现有技术中复合型催化氧化装置忽略了流场组织的重要性，存在停留时间、处理强度、反应器占地面积、运行维护以及二次污染等一系列问题，提供了一种基于流动控制原理，为相应的流程构建良好的流场组织结构，具有高强度、无二次污染的复合型催化氧化装置。
[0009 ]为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决:
[0010]一种基于流动控制原理的复合型催化氧化装置，包括装置本体，装置本体底部设有固相出口和气相进口，装置本体顶部右侧设有液相进口，左侧设有液相出口；装置本体内设有至少一组流道单元，流道单元轴向与装置本体轴向平行，流道单元内设有与流道单元轴向平行的折流挡板，流道单元内折流挡板的两侧均包括由上至下依次排列的第一扰流区，混流区和第二扰流区，第一扰流区和第二扰流区内均设有扰流板，扰流板与装置本体的轴向呈25°?60°夹角，且第一扰流区与第二扰流区内的扰流板倾斜方向相反。
[0011]污水自装置本体顶部右侧的液相进口流入，由于折流挡板的阻挡，不能直接流至液相出口，需要改变流向，自上而下留至装置本体底部绕过折流挡板，再自下而上流至装置本体顶部左侧的液相出口，设备占地面积小，污水的水力停留时间长。在污水沿着装置本体轴向流动的过程中，臭氧通过气相进口进入装置本体底部，并向上流动。在此过程中，液相股流在扰流区顺着扰流板限定的流道流动，且由于扰流板的存在，臭氧的停留时间长，催化剂能充分作用于臭氧，产生极强氧化性的自由基，并在光、臭氧和催化剂复合催化氧化作用下，分解污水中较稳定的有机物，极大的降低污水BOD5XOD等指标。此外，流道单元内第一扰流区和第二扰流区内的扰流板倾斜方向相反，流体在第一扰流区和第二扰流区内的流动方向发生改变，在两扰流区之间形成混流，各物质充分接触氧化混合，有利于有机物降解。
[0012]作为优选，扰流板包括至少两块光源扰流板和至少两块催化剂扰流板，光源扰流板和催化剂扰流板依次相邻且平行排列。扰流区域内至少包括四块扰流板，才能较好的限定流场组织，起到流体控制的作用;光源扰流板和催化剂扰流板间隔排布，利用流场组织和光学环境形成高效光催化氧化环境，还能与臭氧协同作用，提高反应效率，降低用时和占地面积。
[0013]作为优选，光源扰流板上设有光源，光源包括可见光光源和紫外光，设置可见光光源的扰流板与设置紫外光光源的扰流板依次间隔排列。即扰流板按照可见光光源扰流板、催化剂扰流板、紫外光光源扰流板、催化剂扰流板的顺序依次排列。光催化氧化具有能耗低，操作简单，反应范围广、二次污染小等优点，可见光和紫外光具有不同波长，能够发射不同能量的光子，充分激发污水中有机物氧化分解。
[0014]作为优选，催化剂扰流板上填充或镶嵌或电镀有催化剂。根据催化剂的不同类别和性质选择催化剂在扰流板上的结合方法，适用于各种过渡态金属和/或过渡态金属氧化物，表现出最好的催化氧化活性。
[0015]作为优选，装置本体内底部设有分布管道，气相进口与分布管道相连。臭氧通过气相进口和分布管道进入装置本体底部，并向上流动，分布均匀。
[0016]作为优选，装置本体顶部连有密封盖，密封盖上设有气相出口。密封盖的设置使得装置内保持一定的压强，可以减慢臭氧的流动速度，延长臭氧与催化剂、污水有机物的停留时间。
[0017]作为优选，气相出口内设有气体浓度分析装置和电磁阀。气体浓度分析装置用于分析臭氧浓度，当臭氧浓度高于一定的阈值时，打开电磁阀，排出臭氧；当臭氧浓度低于相应的阈值，则关闭电磁阀，并通过风机鼓入臭氧。
[0018]作为优选，气相出口外连有气体储罐，气体储罐又通过回流管道与气相进口相连。气体储罐收集储存臭氧，并将未反应的臭氧回流至反应装置，避免了对环境的二次污染，节约了成本。
[0019]本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果:
[0020]I)由于待处理的污废水通常具有一定的浊度，这种浊度直接影响紫外光源的有效照射范围，从而影响光催化氧化效果，采用光源扰流板，充分保障光源的有效照射范围，确保光催化反应区段内，有充足的光照和催化强度，另一方面起到扰流作用，对流体流动轨迹起到一定限定，延长废水在装置内的停留时间，确保反应催化氧化充分进行。
[0021]2)光源扰流板和催化剂扰流板按照一定的倾斜角度布置，起到斜板沉淀池中斜板的作用，可以将污废水中易沉淀的杂物快速分离出来，沉入反应装置底部；
[0022]3)流道单元内包括扰流区和混流区，在扰流区内，进行光催化氧化反应，混流区内，由于流道变化，流体各物质充分混合，氧化，有机物逐渐降解。
[0023]4)倾斜的扰流板延长了臭氧在水中的实际停留时间，而且根据实际情况，扰流板的布置可以采用周