一种基于薄层水膜紫外光催化废水的废水处理装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种基于薄层水膜紫外光催化废水的废水处理装置，包括废水储池、提升泵、喷嘴、光源、催化剂附着板和反应池，废水储池包括进水口和回流水出口，反应池包括出水口和回流水入口，废水储池进水口连接有进水管，反应池出水口连接有出水管，出水管上设有第二阀门；反应池回流水入口与废水储池回流水出口通过管道A连接，管道A上设有第一阀门；提升泵输入端通过管道B连接废水储池，提升泵输出端通过管道C连接反应池，管道C出口连接有一喷嘴；喷嘴下方设有催化剂附着板，催化剂附着板靠近喷嘴的一边固定于反应池的内侧壁，催化剂附着板的上方设有光源，催化剂附着板上附着有光催化剂。本实用新型降解条件温和，处理过程廉价、安全。
【专利说明】
一种基于薄层水膜紫外光催化废水的废水处理装置
技术领域
[0001]本实用新型属于水处理应用领域，特指一种基于薄层水膜紫外光催化废水的废水处理装置。
【背景技术】
[0002]光催化废水技术属于水处理技术领域。该技术具有新颖性、高效性、对废水无选择性等优点，尤其适合于不饱合烃的降解，且反应条件也比较温和，无二次污染，具有很好的应用前景。其工作原理是当有机废水中存在半导体粉末催化剂时，经过一定强度的紫外光照射后，体系中便能产生一定量的、多种形式的活性氧和自由基，由于这些活性氧和自由基具有较高的氧化电位，所以能和有机物作用并使其降解，进而矿化为水和二氧化碳，从而达到治理的目的。
[0003]污水处理反应器的类型主要有:一类是利用自然光(太阳光)为照射光源、采用催化剂固定化技术的平板式反应器;另一类是利用人工光源(紫外灯)为照射光源、采用粉末催化剂的悬浆体系光催化反应器。
[0004]目前光催化反应设备及其缺点如下:
[0005](I)平板式光催化反应器
[0006]平板式光催化反应器是充分利用了太阳光的直射部分和散射部分，使光能的利用率大大提高。在某些区域和一定条件下，太眼光中的紫外成分的散射部分甚至高于直射部分，因为水蒸气不吸收紫外辐射，所以这种反应器无论在晴天或阴天，都有相当好的处理效果。平板式光催化反应器具有较高的太阳光利用率，结构简单，不需要太阳光跟踪系统，适合不同的气候条件，对材质无特殊要求。但是水力负荷较低，很难应用于大流量污水的处理。
[0007](2)管式光催化反应器
[0008]这是类型最多的一种反应器，形状都为圆柱体，催化剂有两种存在形式，其一为固定床式，即将T12负载于硅胶、玻璃珠、砂石、玻璃纤维等载体上，然后填充于管中或直接将催化剂负载于管壁上;其二为悬浆式，即催化剂以悬浮状存在与管中。但是只适合于实验室研究，而且只适合于悬浮态液相光催化反应的研究，没有广泛应用的前景。
[0009](3)化学纤维光催化反应器
[0010]其可以看做是固定床光催化反应器的进一步改进，是一种专门为光催化反应而设计的反应器。化学纤维式反应器中的二氧化钛通过适当的方法负载在光导纤维外层，紫外光从光纤一端导入，在光纤内发生折射从而照射二氧化钛层使催化剂激活，其是光导纤维作为向固相二氧化钛传递光能的媒介。但是光学纤维束及其辅助设备费用很高，很难大面积推广使用。
[0011 ] (4)流化床光催化反应器
[0012]流化床反应器可以很好地解决催化剂与反应液接触问题，因为负载型光催化反应器催化效率的提高与否主要是由催化剂比表面积的大小与光照是否充分决定的，流化床层载体是不断流动、迀移、翻滚的，反应液不断在载体颗粒间流动可以充分利用催化剂表面，有效提高催化剂有效比表面积。但是存在催化剂回收难等问题。
[0013]以上的是关于以上是关于反应器的一些基本情况，总的来说，这些反应器根据催化剂的存在状态基本上可分为固定式和悬浆式两种。在悬浆式反应器中，通常直接将催化剂颗粒与待处理废水混合，通过搅拌使催化剂分散均匀，由于催化剂比表面积大，对有机物有较好的吸附作用以及对光子有较好的吸收，因此降解效率较高。但存在着催化剂难以有效回收、在水溶液中易发生凝聚而使得活性成分损失等缺陷，难以在实际应用。
[0014]针对悬浮式光催化反应器的不足，近年来固定式光催化反应器得到了迅速发展。所谓固定式光催化反应器即将催化剂固定于载体或制成薄膜处理废水，不需额外设备就可使催化剂重复利用。
[0015]—般的紫外灯安装方式采用的是“浸没式”和“过流式”，这种安装方不但不能够充分利用紫外光，而且对紫外灯的质量要求比较高，影响了反应的效果。
[0016]本实用新型克服了悬浆式反应器直接将催化剂与废水混合的缺点，而且还改良紫外灯安置于废水中的缺点，采用将紫外灯置于反应区之上，对来自喷嘴的水膜进行反应，不但提高了紫外灯的寿命，便于更换，更提高了反应的速率。
【实用新型内容】
[0017]一种基于薄层水膜紫外光催化废水的废水处理装置，包括废水储池、提升栗、喷嘴、光源、催化剂附着板和反应池，所述废水储池包括进水口和回流水出口，所述反应池包括出水口和回流水入口，且所述废水储池的进水口连接有进水管，反应池的出水口连接有出水管，出水管上设有第二阀门；反应池的回流水入口与废水储池的回流水出口通过管道A连接，且管道A上设有第一阀门；
[0018]所述提升栗的输入端通过管道B连接废水储池，提升栗的输出端通过管道C连接反应池，管道C的出口端连接有一个喷嘴;喷嘴的下方设有催化剂附着板，催化剂附着板靠近喷嘴的一边固定于反应池的内侧壁上，且催化剂附着板的上方设有光源，所述催化剂附着板上附着有光催化剂。
[0019]进一步，所述喷嘴为鸭嘴型。
[0020]进一步，所述光源的宽度与所述喷嘴的宽度相等。
[0021 ]进一步，在所述光源的正上方设有反光罩。
[0022]进一步，所述反光罩距离光源为100?300mm。
[0023]进一步，所述光源的数量至少为2，且任意相邻光源之间的距离为200?500mm。
[0024]进一步，所述光源为紫外灯管，且紫外灯管外套有石英套管。
[0025]进一步，所述提升栗为离心栗或潜水栗。
[0026]进一步，所述的光催化剂为二氧化钛薄膜。
[0027]进一步，所述催化剂附着板为疏水材质。
[0028]有益效果:
[0029](I)本实用新型克服了悬浆式反应器直接将催化剂与废水混合的缺点，将催化剂固定于催化剂固定板之上，解决了回收催化剂难的问题。
[0030]而且还改良紫外灯安置于废水中的缺点，采用将紫外灯置于反应区之上，对来自喷嘴的水膜进行反应，不但提高了紫外灯的寿命，便于更换，更提高了反应速率。
[0031](2)本实用新型利用薄层水膜紫外光催化废水处理装置，可有效去除废水中的COD浓度及其色度，氧化能力强，可完全氧化有机物而不产生二次污染。
[0032](3)本实用新型适应性好，对难生物降解的有机物，可通过光催化过程降解。
[0033](4)本实用新型降解条件温和，无需外加氧化剂，处理过程廉价、安全;本实用新型还可利用太阳光作为光源对有机污染物进行处理。
【附图说明】
[0034]图1为本实用新型的结构示意图。
[0035]图中:1-进水管，2-废水储池，3-提升栗，4-喷嘴，5-反光罩，6-光源，7_催化剂附着板，8-出水管，9-反应池，I O-第一阀门，11 -第二阀门
【具体实施方式】
[0036]下面结合具体实施例对本实用新型作进一步描述:
[0037]如图1所示，一种基于薄层水膜紫外光催化废水的废水处理装置，包括废水储池2、提升栗3、喷嘴4、光源6、催化剂附着板7和反应池9，所述废水储池2包括进水口和回流水出口，所述反应池9包括出水口和回流水入口，且所述废水储池2的进水口连接有进水管I，反应池9的出水口连接有出水管8，出水管8上设有第二阀门11;反应池9的回流水入口与废水储池2的回流水出口通过管道A连接，且管道A上设有第一阀门1;
[0038]所述提升栗3的输入端通过管道B连接废水储池2，提升栗3的输出端通过管道C连接反应池9，管道C的出口端连接有一个喷嘴4;喷嘴4的下方设有催化剂附着板7，催化剂附着板7靠近喷嘴4的一边固定于反应池9的内侧壁上，且催化剂附着板7的上方设有光源6，所述催化剂附着板7上附着有光催化剂。所述喷嘴4为鸭嘴型;所述光源6的宽度与所述喷嘴4的宽度相等;在所述光源6的正上方设有反光罩5;所述反光罩5距离光源6为100?300mm;所述光源6的数量至少为2，且任意相邻光源6之间的距离为200?500mm;所述光源为紫外灯管，且紫外灯管外套有石英套管;所述提升栗3为离心栗或潜水栗;所述的光催化剂为二氧化钛薄膜;所述催化剂附着板7为疏水材质。
[0039]下面对本实用新型作进一步详细说明:所述的喷嘴4采用鸭嘴型喷嘴。废水在喷嘴出口处的附着有光催化材料的平板上形成的水膜厚度为5?20mm。喷嘴4根据处理废水的需要，可以产生特定厚度的水膜，利于废水处理效果的充分。
[0040]所述的紫外光灯管的长度与喷嘴的宽度相同，灯管外套有石英套管。任意相邻两个紫外灯管之间的距离为200?500mm。在紫外灯照射下，喷嘴喷出的水膜在催化剂附着板7上的催化剂薄膜表面进行快速的催化反应，可以高效的完成污水处理工作。
[0041]所述的反光罩5布置在紫外灯管正上方，布置在距灯管100-300mm处时催化效果更好。反光罩5的具体作用是聚集紫外灯的能量，另外可以避免给工作人员造成损伤。
[0042]所述的回流管7的回流比控制为50%?150%。回流污水可以有效稀释废水储池2中的废水浓度，提高废水净化能力。
[0043]所述的提升水栗3可以选用废水处理用的离心栗或者潜水栗。离心栗和潜水栗都是利于水处理中常用的水栗。选用该种类水栗可以根据实际需要，选用适合且又经济实用的水栗。
[0044]所述的催化剂附着板7是附着催化剂的光滑板，选用疏水材质，使催化完成的废水尽可能地离开催化剂附着板7，从而便于后续流到催化剂附着板7上的废水的催化反应，促进催化效率的提尚。
[0045]本实用新型采用溶胶-凝胶法制备的二氧化钛薄膜，可克服粉末状光催化剂的缺点，且不造成二次污染，金属基体还可进行循环利用，同时可以考虑将基体做成类似圆形形状，可以使污水与光催化剂充分接触，不会给水中产生过多沉淀性物质。本实用新型催化反应在常温常压下就可以进行，能耗比较低，薄层水膜可使反应充分，使污染物很快降解，出水水质明显提高，占地面积小，可充分利用光能，并且二氧化钛可以在可见光下催化净化废水。
[0046]本实用新型的具体工作过程如下:本实用新型的一种薄层水膜紫外光催化废水处理装置在工作时，打开第一阀门10，关闭第二阀门11，废水首先通过进水管I进入废水储池2，在其中储存的水量达到一定高度时，开启提升栗3，利用栗的压力将废水通过鸭嘴型喷嘴喷出，在附着有光催化材料的催化剂附着板7上形成5?20mm厚的薄层水膜，在紫外灯的照射下，紫外线与光催化材料反应产生大量的羟基等具有强氧化能力的基团，使废水中的污染物得以高效去除，处理后的废水进入反应池6;对反应池6内经过净化的水进行检测，若水质不达标，则保持第一阀门10开启且第二阀门11关闭，处理后的废水持续流入废水储池2;若水质达标，则关闭阀门10，则净化后的水最终经出水管8排放。
【主权项】
1.一种基于薄层水膜紫外光催化废水的废水处理装置，其特征在于，包括废水储池(2)、提升栗(3)、喷嘴(4)、光源(6)、催化剂附着板(7)和反应池(9)，所述废水储池(2)包括进水口和回流水出口，所述反应池(9)包括出水口和回流水入口，且所述废水储池(2)的进水口连接有进水管(I)，反应池(9)的出水口连接有出水管(8)，出水管(8)上设有第二阀门(11);反应池(9)的回流水入口与废水储池(2)的回流水出口通过管道A连接，且管道A上设有第一阀门(10)；所述提升栗(3)的输入端通过管道B连接废水储池(2)，提升栗(3)的输出端通过管道C连接反应池(9)，管道C的出口端连接有一个喷嘴(4);喷嘴(4)的下方设有催化剂附着板(7)，催化剂附着板(7)靠近喷嘴(4)的一边固定于反应池(9)的内侧壁上，且催化剂附着板(7)的上方设有光源(6)，所述催化剂附着板(7)上附着有光催化剂。2.根据权利要求1所述的一种基于薄层水膜紫外光催化废水的废水处理装置，其特征在于，所述喷嘴(4)为鸭嘴型。3.根据权利要求2所述的一种基于薄层水膜紫外光催化废水的废水处理装置，其特征在于，所述光源(6)的宽度与所述喷嘴(4)的宽度相等。4.根据权利要求1所述的一种基于薄层水膜紫外光催化废水的废水处理装置，其特征在于，在所述光源(6)的正上方设有反光罩(5)。5.根据权利要求4所述的一种基于薄层水膜紫外光催化废水的废水处理装置，其特征在于，所述反光罩(5)距离光源(6)为100?300mm。6.根据权利要求1所述的一种基于薄层水膜紫外光催化废水的废水处理装置，其特征在于，所述光源(6)的数量至少为2，且任意相邻光源(6)之间的距离为200?500mm。7.根据权利要求1?6任意一项所述的一种基于薄层水膜紫外光催化废水的废水处理装置，其特征在于，所述光源(6)为紫外灯管，且紫外灯管外套有石英套管。8.根据权利要求1所述的一种基于薄层水膜紫外光催化废水的废水处理装置，其特征在于，所述提升栗(3)为离心栗或潜水栗。9.根据权利要求1所述的一种基于薄层水膜紫外光催化废水的废水处理装置，其特征在于，所述的光催化剂为二氧化钛薄膜。10.根据权利要求1所述的一种基于薄层水膜紫外光催化废水的废水处理装置，其特征在于，所述催化剂附着板(7)为疏水材质。
【文档编号】C02F1/32GK205472769SQ201620012064
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月6日
【发明人】陈再东, 解清杰, 滕辰亮, 赵艳超, 张晗, 王拉, 董进波
【申请人】江苏大学