一体化光催化氧化污水处理装置及处理方法
【专利摘要】本发明公开一种一体化光催化氧化污水处理装置及处理方法，处理装置包括自冲洗过滤器和光催化氧化反应器，光催化氧化反应器包括与自冲洗过滤器连接的反应器本体、与反应器本体连接的氧化剂投掷机构、沿反应器本体长度方向布置于反应器本体内的灯管、设于反应器本体内壁的超声波发生器，其处理步骤为过滤污水至浊度不高于10mg/L、加入氧化剂、光催化氧化，光催化氧化过程中进行超声处理。本发明一方面设置自冲洗过滤器出去污泥中较大颗粒杂质，降低污水浊度，有利于后续的光照穿透性；另一方面设置超声波发生器，利用超声波的机械作用使污水和污水中的污泥发生振动，避免污泥结块，同时利用超声波的空化作用形成气泡，促进污泥颗粒分散。
【专利说明】
一体化光催化氧化污水处理装置及处理方法
技术领域
[0001]本发明涉及污水处理技术，尤其是涉及一种一体化光催化氧化污水处理装置及处理方法。
【背景技术】
[0002]进入20世纪80年代后，光催化氧化污水处理方法成为环保科学工作者研究的方向。而且，大量的研究证明，烃类和多环芳烃、卤化芳烃化合物、染料、表面活性剂、农药、油类、氰化物等都能有效地进行光催化反应，脱色、去毒、矿化为无毒无机小分子物质，从而消除对环境的污染。
[0003]光催化氧化还原机理主要是催化剂受光照射，吸收光能，发生电子跃迀，生成“电子-空穴”对，对吸附于表面的污染物，直接进行氧化还原，或氧化表面吸附的羟基OH-，生成强氧化性的羟基自由基OH-将污染物氧化。
[0004]但是，在污水处理过程中，由于污水中存在大量的颗粒状和絮状污泥，在光催化氧化过程中污泥易结块或沉淀于灯管上，从而导致光线遮挡，降低了光催化效果，不利于污水处理效率。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种一体化光催化氧化污水处理装置及处理方法，解决现有技术中光催化氧化污水处理中污泥易结块和沉淀于灯管导致光催化效率降低的技术问题。
[0006]为达到上述技术目的，本发明的技术方案一方面提供一种一体化光催化氧化污水处理装置，包括自冲洗过滤器和光催化氧化反应器，所述光催化氧化反应器包括与所述自冲洗过滤器出水端连接的筒状反应器本体、与所述反应器本体连接的氧化剂投掷机构、沿所述反应器本体长度方向布置于所述反应器本体内的灯管、及设于所述反应器本体内壁的超声波发生器。
[0007]优选的，所述自冲洗过滤器和所述光催化氧化反应器通过一三通阀连接，所述三通阀一出水端口与一循环管道连接，所述循环管道与所述自冲洗过滤器的进水端连接。
[0008]优选的，所述一体化光催化氧化污水处理装置包括一浊度控制部件，所述浊度控制部件包括配合设置于所述自冲洗过滤器内壁的发光体和光强度传感器、及一处理器，所述处理器包括信号采集电路、比较电路、三通阀驱动电路，所述信号采集电路用于采集所述光强度传感器感应所述发光体照射的光强度产生的电信号，所述比较电路用于判断所述电信号是否大于设定阈值，若大于设定阈值则启动三通阀驱动电路，所述三通阀驱动电路用于驱动三通阀使所述自冲洗过滤器和所述光催化氧化反应器连通。
[0009]优选的，所述反应器本体包括沿污水运动方向依次设置的第一分段和第二分段，所述氧化剂投掷机构连接于所述第一分段，所述灯管内置于所述第二分段。
[0010]优选的，所述灯管为紫外灯管，且其同轴布置于所述第二分段内。
[0011]优选的，所述超声波发生器包括分别布置于所述第一分段和第二分段内的第一超声波发生器和第二超声波发生器。
[0012]优选的，所述第二超声波发生器包括沿所述第二分段长度方向布置的多个超声波发生组件，每个所述超声波发生组件均包括沿所述第二分段内壁呈环状布置的多个超声波发生部。
[0013]优选的，所述第二分段内壁设置有用于检测所述紫外灯管的发光强度的在线光强度计。
[0014]本发明另一方面还提供一种一体化光催化氧化污水处理方法，包括如下步骤，
[0015](I)将污水经过自冲洗过滤器循环过滤，至污水浊度不高于10mg/L;
[0016](2)向过滤后的污水中加入氧化剂，在紫外光下进行催化氧化；
[0017](3)在光催化氧化过程中对污水进行超声波处理。
[0018]优选的，所述步骤(2)还包括对加入氧化剂后的污水进行超声波预处理;所述步骤
(3)包括对发射紫外光的紫外灯管外的污水进行超声波处理。
[0019]与现有技术相比，本发明一方面设置自冲洗过滤器出去污泥中较大颗粒杂质，降低污水浊度，有利于后续的光照穿透性;另一方面设置超声波发生器，利用超声波的机械作用使污水和污水中的污泥发生振动，避免污泥结块，同时利用超声波的空化作用形成气泡，促进污泥颗粒分散。
【附图说明】
[0020]图1是本发明的一体化光催化氧化污水处理装置的连接结构示意图；
[0021]图2是本发明的图1的A-A向视图；
[0022]图3是本发明的处理器的连接框图。
【具体实施方式】
[0023]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0024]请参阅图1，本发明的实施例提供了一种一体化光催化氧化污水处理装置，包括自冲洗过滤器I和光催化氧化反应器2，所述光催化氧化反应器2包括与所述自冲洗过滤器I出水端连接的筒状反应器本体21、与所述反应器本体21连接的氧化剂投掷机构22、沿所述反应器本体21长度方向布置于所述反应器本体21内的灯管23、及设于所述反应器本体21内壁的超声波发生器24。
[0025]污水首先通过自冲洗过滤器I进行过滤，以降低污水浊度，避免污水中杂质对后续光照的阻挡，降低光催化效果;过滤后的污水直接输送至光催化氧化反应器2内，并通过氧化剂投掷机构22向污水中投掷氧化剂，氧化剂在灯管23发出的光的催化作用下，将污水中的有机物氧化;其中，通过设置超声波发生器24，利用超声波的机械作用使污水和污水中的污泥发生振动，避免污泥结块，同时利用超声波的空化作用形成气泡，促进污泥颗粒分散，上述气泡分为两种，一种污泥颗粒内部污水产生气泡直接将颗粒分散、细化，另一种则是污水形成气泡破灭，产生激荡，使得气泡附近的污泥颗粒破碎、分散。
[0026]由于自冲洗过滤器I的过滤效率有限，仅仅通过一次过滤并不能达到设定的浊度，故本实施例所述自冲洗过滤器I和所述光催化氧化反应器2之间通过三通阀3连接，所述三通阀3—出水端口与一循环管道4连接，所述循环管道4与所述自冲洗过滤器I的进水端连接，即当自冲洗过滤器I过滤后的浊度未低于设定值时，三通阀3的出水端与循环管道4连通，从自冲洗过滤器I出水端流出的污水再次进行循环过滤，直至污水浊度低于设定值后，三通阀3的出水端与光催化氧化反应器2导通。
[0027]实际应用过程中，为了增加使用的便捷性，本实施例所述一体化光催化氧化污水处理装置包括一浊度控制部件5，如图1所示，所述浊度控制部件5包括配合设置于所述自冲洗过滤器I内壁的发光体51和光强度传感器52、及一处理器53，发光体51和光强度传感器52配合设置用以检测自冲洗过滤器I出水端的污水浊度，具体可通过光强度传感器52感应的光照强度判断污水浊度的高低，即光强度传感器52感应值越大，则说明污水浊度越低，当光强度传感器52感应光强度值大于设定值时，则说明污水浊度低于设定浊度，处理器53获取该光强度传感器52的感应信号，并控制三通阀3的出水端与光催化氧化反应器2导通，从而实现了自冲洗过滤器I的循环自动过滤。
[0028]具体的如图3所示，所述处理器53包括信号采集电路531、比较电路532、三通阀驱动电路533，所述信号采集电路531用于采集所述光强度传感器52感应所述发光体51照射的光强度产生的电信号，所述比较电路532用于判断所述电信号是否大于设定阈值，若大于设定阈值则启动三通阀驱动电路533，所述三通阀驱动电路533用于驱动三通阀3使所述自冲洗过滤器I和所述光催化氧化反应器2连通。
[0029]如图1所示，本实施例为了增加光催化氧化效果，将所述反应器本体21设置为沿污水运动方向依次设置的第一分段211和第二分段212，所述氧化剂投掷机构22连接于所述第一分段21，所述灯管23内置于所述第二分段212。相对应的，所述超声波发生器24包括分别布置于所述第一分段211和第二分段212内的第一超声波发生器241和第二超声波发生器242。
[0030]其中，第一分段211用于对污水进行预处理，第二分段212用于进行光催化氧化反应。
[0031]具体的，氧化剂投掷机构22向所述第一分段211内的污水中投掷氧化剂，第一超声波发生器241对污水进行预处理，其一方面利用超声波的机械作用使污水发生振动，保证投掷的氧化剂与污水均匀混合，有利于后续光催化氧化的均衡性，提高光催化氧化效率，同时也能一定程度的分散、细化污泥中较大颗粒;另一方面利用超声波的空化作用，其可在颗粒中形成气泡，使颗粒分散、细化，也可在污水中形成气泡并破碎产生激荡，使污水与氧化剂进一步的混合均匀、使污泥颗粒进一步的分散、细化。
[0032]经过预处理的污水进入第二分段212进行光催化氧化，为了增加了光催化氧化效果，本实施例灯管23同轴布置于所述第二分段212内，从而便于向包覆于灯管23外的污水进行光照。其中，本实施例的灯管23优选为紫外灯管。
[0033]在第二分段212进行的光催化氧化过程中，第二分段212内壁上设置的第二超声波发生器242对灯管23外的污水进行超声处理，其一方面有利于污水中颗粒进一步的分散、细化，另一方面促进了污水中颗粒的振动，避免污泥沉淀于灯管23的外壁上形成污垢，从而阻挡灯管23发出的光线。如图1、图3所示，为了增加该超声处理的效果，本实施例所述第二超声波发生器242包括沿所述第二分段212长度方向布置的多个超声波发生组件，每个所述超声波发生组件均包括沿所述第二分段212内壁呈环状布置的多个超声波发生部242a，即多个超声波发生组件沿灯管23长度方向布置，且形成的环状多个超声波发生部242a不间断的向灯管23发射超声波，使整个灯管23外壁与第二分段212内壁之间的污水均处于超声波作用下，保证第二分段212内的污水不间断处于超声波的机械作用和空化作用下。
[0034]而且，形成的环状多个超声波发生部242a可避免污泥在第二分段212底部沉淀，减少或避免了第二分段212进行污泥清理的问题。
[0035]其中，本实施例所述第二分段212内壁设置有用于检测所述紫外灯管的发光强度的在线光强度计6。
[0036]本实施例的一体化光催化氧化污水处理装置具体操作流程如下:将污水通入自冲洗过滤器内进行过滤，并通过浊度控制部件控制污水循环进入自冲洗过滤器内进行循环过滤，直至过滤后的污水的浊度低于设定值，一般为10mg/L;过滤后的污水进入光催化氧化反应器，进入后通过氧化剂投掷机构投掷氧化剂进入污水中，同时通过第一超声波发生器对污水进行超声预处理，超声预处理后后的污水在紫外灯管的照射下与氧化剂发生氧化作用，同时对紫外灯管外的污水进行超声处理。
[0037]与现有技术相比，本发明一方面设置自冲洗过滤器出去污泥中较大颗粒杂质，降低污水浊度，有利于后续的光照穿透性;另一方面设置超声波发生器，利用超声波的机械作用使污水发生振动，避免污泥结块，同时利用超声波的空化作用形成气泡，促进污泥颗粒分散。
[0038]以上所述本发明的【具体实施方式】，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
【主权项】
1.一种一体化光催化氧化污水处理装置，其特征在于，包括自冲洗过滤器和光催化氧化反应器，所述光催化氧化反应器包括与所述自冲洗过滤器出水端连接的筒状反应器本体、与所述反应器本体连接的氧化剂投掷机构、沿所述反应器本体长度方向布置于所述反应器本体内的灯管、及设于所述反应器本体内壁的超声波发生器。2.根据权利要求1所述的一体化光催化氧化污水处理装置，其特征在于，所述自冲洗过滤器和所述光催化氧化反应器通过一三通阀连接，所述三通阀一出水端口与一循环管道连接，所述循环管道与所述自冲洗过滤器的进水端连接。3.根据权利要求2所述的一体化光催化氧化污水处理装置，其特征在于，所述一体化光催化氧化污水处理装置包括一浊度控制部件，所述浊度控制部件包括配合设置于所述自冲洗过滤器内壁的发光体和光强度传感器、及一处理器，所述处理器包括信号采集电路、比较电路、三通阀驱动电路，所述信号采集电路用于采集所述光强度传感器感应所述发光体照射的光强度产生的电信号，所述比较电路用于判断所述电信号是否大于设定阈值，若大于设定阈值则启动三通阀驱动电路，所述三通阀驱动电路用于驱动三通阀使所述自冲洗过滤器和所述光催化氧化反应器连通。4.根据权利要求2或3所述的一体化光催化氧化污水处理装置，其特征在于，所述反应器本体包括沿污水运动方向依次设置的第一分段和第二分段，所述氧化剂投掷机构连接于所述第一分段，所述灯管内置于所述第二分段。5.根据权利要求4所述的一体化光催化氧化污水处理装置，其特征在于，所述灯管为紫外灯管，且其同轴布置于所述第二分段内。6.根据权利要求5所述的一体化光催化氧化污水处理装置，其特征在于，所述超声波发生器包括分别布置于所述第一分段和第二分段内的第一超声波发生器和第二超声波发生器。7.根据权利要求6所述的一体化光催化氧化污水处理装置，其特征在于，所述第二超声波发生器包括沿所述第二分段长度方向布置的多个超声波发生组件，每个所述超声波发生组件均包括沿所述第二分段内壁呈环状布置的多个超声波发生部。8.根据权利要求7所述的一体化光催化氧化污水处理装置，其特征在于，所述第二分段内壁设置有用于检测所述紫外灯管的发光强度的在线光强度计。9.一种一体化光催化氧化污水处理方法，其特征在于，包括如下步骤， (1)将污水经过自冲洗过滤器循环过滤，至污水浊度不高于10mg/L; (2)向过滤后的污水中加入氧化剂，在紫外光下进行催化氧化； (3)在光催化氧化过程中对污水进行超声波处理。10.根据权利要求9所述的一体化光催化氧化污水处理方法，其特征在于，所述步骤(2)还包括对加入氧化剂后的污水进行超声波预处理;所述步骤(3)包括对发射紫外光的紫外灯管外的污水进行超声波处理。
【文档编号】C02F1/36GK105884085SQ201610409274
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年6月12日
【发明人】刘川, 刘晓川
【申请人】武汉东川自来水科技开发有限公司