一体式光催化氧化-膜分离三相流化床反应装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于废水处理技术领域，涉及一种废水处理反应装置，尤其涉及一种一体式光催化氧化-膜分离三相流化床反应装置。
【背景技术】
[0002]随着社会经济的迅速发展和城市人口的高度集中，产生的废水量以及水质的复杂程度正在逐步增加，这导致了严重的环境污染和生态破坏。传统的处理方法不能彻底消除降解污染物，而且容易造成二次污染，使用范围窄，能耗高。近些年来，利用光催化氧化技术降解污染物引起了人们的广泛关注。Ti02光催化氧化技术是一种高效、绿色和适用范围广的新型水污染治理技术，几乎可与任何有机物反应，并能将其直接矿化为无机小分子，并且Ti02稳定性强、价格相对较低，从而使其成为光催化领域的研究热点之一。
[0003]目前光催化氧化技术所面临的主要问题之一是在光催化氧化动力学基础上开发研制实用新型光催化反应器以及探索光催化氧化过程的最佳操作条件，因此，开发高效多功能集成式实用光催化氧化反应装置将是该领域研究的重要内容之一，并将成为新型有效的水处理技术手段，尤其在低浓度难降解有机废水的处理方面更将发挥重要作用。将光催化和膜分离技术耦合是一种极具发展潜力的分离、净化技术，在水处理领域有着无可比拟的优势。
[0004]悬浮式光催化反应装置通常是将光催化剂粉末加到所要处理的废水中，优点是在反应中污染物与光催化剂接触面积大，不存在传质限制。但也存在不足，催化剂与液体分离困难，而采用传统的沉淀、凝聚、离心分离等手段获得的分离物均为大的块体或颗粒聚集体，使反应系统不能连续运转，同时必须对光催化剂进行再处理及重新分散，降低了反应系统的处理效率，并增加了处理费用。中国专利CN1994545A公开了一体式光催化氧化-膜分离流化床反应装置，它包括连接在壳体内的倒Z形导流板、浸没式膜组件，紫外灯，在壳体下部的反应区内设置曝气装置，壳体底部为倾斜面，并且在壳体的下部分别设置有入水口和排泥口。在反应装置上部的膜组件可以将进入光催化剂截留在反应装置内，实现催化剂的重复利用；膜组件采用底部曝气形式，使膜丝发生抖动，从而有效的防止或减轻膜污染。壳体内设置倒Z形导流板增加了水的湍流程度，但会增加水循环的阻力进而使能耗增加;在壳体底部同一个部位设置一个或多个紫外灯，会使光照面积小和光照不充足，影响光催化氧化的效率。
【发明内容】
[0005]本实用新型针对现有技术的不足，提供一种一体式光催化氧化-膜分离三相流化床反应装置，该反应装置既具有良好的传质性能，又可有效地实现水、催化剂的分离，同时亦兼有良好的光照射分布。
[0006]本实用新型一体式光催化氧化-膜分离三相流化床反应装置，其特征在于:包括圆柱形壳体和设置在圆柱形壳体内部的圆柱形套管;在所述的圆柱形套管和圆柱形壳体之间构成的反应区域内等距离设置有低压紫外灯;在所述的圆柱形套管内所形成的区域内设置有浸没式膜组件;所述的膜组件与出水口相连;在所述的膜组件底部设置有曝气装置;在所述的圆柱形套管与圆柱形壳体之间还设置液位计，可使液位达到设定值时自动出水与自动进水;在圆柱形壳体的下部分别设置有进水口和排泥口；所述的装置由PLC自动控制系统控制，可实现整个装置的自动化。
[0007]优选的在所述的膜组件底部设置有水平曝气装置。
[0008]优选的在所述的圆柱形壳体和圆柱形套管围成的区域内等距离设置的低压紫外灯之间的距离为0.05-0.5m。
[0009]优选的所述的圆柱形套管内膜组件是PVDF中空纤维膜，其中下部由绳状物固定住，使整个膜组件维持竖直状态。
【附图说明】
[00?0]图1为本实用新型的结构不意图；
[0011]图2为本实用新型的俯视图；
[0012]图中:1一低压紫外灯，2—圆柱形壳体，3—圆柱形套管，4一膜组件，5—曝气装置，6—出水口，7—进水口，8—排泥口，9一液位计，10—绳状物。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步描述。
[0014]如附图1所示，本实用新型为一体式光催化氧化-膜分离三相流化床反应装置，它包括圆柱形壳体2以及设置在所述的圆柱形壳体2内部的圆柱形套管3，在所述的圆柱形套管3区域内设置有浸没式膜组件4，在所述的膜组件4底部设置有曝气装置5，所述的膜组件4与出水口 6相连，在所述的圆柱形壳体2和圆柱形套管3之间构成的反应区域内等距离设置有九个低压紫外灯1，在所述的圆柱形套管3与圆柱形壳体2之间设置液位计9，并且在圆柱形壳体2的下部分别设置有进水口 7和排泥口 8。本实用新型采用PLC自动控制。
[0015]接通电源，待处理废水由进水口7进入圆柱形套管3，同时在曝气装置5产生的气流作用下与光催化剂迅速混合，光催化剂、废水、气体在圆柱形套管3内形成三相流化床反应体系，使废水中的污染物与光催化剂充分接触，有效地利用光生空穴，加快光催化氧化的速率。当进水达到设定高液位时，由液位计9感知，反馈给PLC，停止进水。在浸没式膜组件4底部的曝气装置5产生的气流作用下，三相流化床反应体系中的水流从圆柱形套管3溢流至圆柱形套管3和圆柱形壳体2之间形成的反应区，在此反应区水流在重力作用下下降。设置在膜组件4底部的曝气装置5所产生的气体会使圆柱形套管3内的整体密度减小，而圆柱形壳体2和圆柱形套管3之间的整体密度相对较大，进而导致两个区域的三相流化床反应体系存在密度差，促使水流在圆柱形套管3区中上升在圆柱形套管3和圆柱形壳体2之间的区域下降，从而反应体系会形成圆柱形套管3升流区和圆柱形套管3与圆柱形壳体2之间降流区的循环，最终实现气、液、固三相流化床在反应装置中的循环流动。九个紫外灯1直接固定在圆柱形壳体2与圆柱形套管3下部反应区，产生的光可被光催化剂有效利用，从而有效地利用光能，减少能耗。
[0016]处理后的水由出水口6排出，膜组件4可以使处理后的水与催化剂颗粒有效分离，实现光催化剂在一体式光催化氧化-膜分离三相流化床反应装置内的循环利用，也可同时将未降解的污染物截留。水的排出使反应器中的水位下降，当达到低水位时，由液位计9感知，反馈给PLC，开始自动进水。
[0017]同时曝气装置5产生的曝气气流可以使膜组件4抖动，再加上气泡剪切力的作用，可减少光催化剂、污染物等的附着，从而减轻膜污染。
[0018]反应装置长期运行时会在底部产生污泥等杂质，为此可将排泥口8打开，由进水口7进水冲刷底面，将杂质排出。
【主权项】
1.一体式光催化氧化-膜分离三相流化床反应装置，其特征在于:包括圆柱形壳体和设置在圆柱形壳体内部的圆柱形套管;在所述的圆柱形套管和圆柱形壳体之间构成的反应区域内设置有低压紫外灯;在所述的圆柱形套管内所形成的区域内设置有浸没式膜组件;所述的膜组件与出水口相连;在所述的膜组件底部设置有曝气装置;在所述的圆柱形套管与圆柱形壳体之间还设置液位计，可使液位达到设定值时自动出水与自动进水;在圆柱形壳体的下部分别设置有进水口和排泥口。2.根据权利要求1所述的一体式光催化氧化-膜分离三相流化床反应装置，其特征在于:在所述的膜组件底部设置有水平曝气装置。3.根据权利要求1所述的一体式光催化氧化-膜分离三相流化床反应装置，其特征在于:所述的圆柱形壳体和圆柱形套管围成的区域内等距离设置低压紫外灯，低压紫外灯的间距为 0.05-0.5m。4.根据权利要求1所述的一体式光催化氧化-膜分离三相流化床反应装置，其特征在于:所述的圆柱形套管内的膜组件是PVDF中空纤维膜，其中下部由绳状物固定住，使整个膜组件维持竖直状态。
【专利摘要】本实用新型公开了一体式光催化氧化-膜分离三相流化床反应装置，它包括圆柱形壳体、圆柱形套管、低压紫外灯、在圆柱形套管内设置有浸没式膜组件，浸没式膜组件与出水口相连，在膜组件底部设置有曝气装置，膜组件中下部用绳状物固定，低压紫外灯等距离设置在圆柱形壳体和圆柱形套管之间。本实用新型采用PLC自动控制。本实用新型具有很高的传质效率和很大的催化剂与污染物接触面积，能大幅提高光催化氧化降解污染物的效率，实现催化剂的循环使用。
【IPC分类】C02F1/72, C02F1/32, C02F9/04
【公开号】CN205099517
【申请号】CN201520874984
【发明人】房宽峻, 申春苗, 路晖, 付真, 林凯, 李雷雷, 王鲁辉
【申请人】山东黄河三角洲纺织科技研究院有限公司
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年11月5日