一种深度处理地表水中微量有机物的光催化降解装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种深度处理地表水中微量有机物的光催化降解装置，包括光催化反应罐，光催化反应罐内设有紫外光源和盘式曝气管，光催化反应罐底部的排污口与第三阀门的进口连通，第三阀门的出口分别与第四阀门的进口和射水器的出口连通，光催化反应罐的出水口通过第一阀门与水泵连通，水泵的出水口分别与第二阀门和第五阀门连通，第二阀门与射水器的进口连通，第五阀门与精密过滤器的进水口连通；使用时，将光催化复合材料加入光催化反应罐，注入待处理的地表水，形成水体，紫外光源覆埋于水体中，光催化复合材料以悬浮态的形式进行反应。该光催化降解装置光照均匀，光损耗小，光利用率和反应效率高；且光催化复合材料重复使用，利用率高。
【专利说明】
一种深度处理地表水中微量有机物的光催化降解装置
技术领域
[0001]本实用新型属于光催化技术领域，涉及一种深度处理地表水中微量有机物的光催化降解装置。
【背景技术】
[0002]地表水中腐殖酸的存在，一方面使水中金属离子和微量元素含量下降，矿化度降低，破坏人体Ca、Mg、Mn、V、Mo、S(k2+等元素的吸附和平衡；另一方面，可以影响金属离子的毒性和生物有效性;腐殖质极易在水厂加氯过程中形成致癌物，是导致大骨节病的主要环境因素之一。
[0003]目前，对地表水的深度处理技术主要有活性炭吸附法、臭氧氧化法、臭氧活性炭法、生物活性炭法、吹脱法等。活性炭吸附仅能吸附不能降解，一定时间后活性炭就会失活；臭氧在距地面10?10m的范围内就会对人强烈刺激人的呼吸道，造成咽喉肿痛、胸闷咳嗽、引发支气管炎和肺气肿;会造成人的神经中毒，头晕头痛、视力下降、记忆力衰退，还会破坏人体的免疫机能，诱发淋巴细胞染色体病变，加速衰老，致使孕妇生畸形儿，因此国外不使用臭氧消毒;其他方法存在效果差，工艺复杂等问题。光催化氧化法具有反应条件温和、绿色环保、寿命长、可重复使用等优点。对微量有机物的深度处理具有明显的优势，且和别的方法相比具有强去除性，耗能少，没有二次污染等优点。
[0004]纳米Ti02光催化剂的粒径小，在反应体系中容易流失，存在难分离和难回收等问题，使得处理成本增加，从而限制了 T12光催化剂实现工业化的进程。
[0005]专利《一种有机污染物紫外光催化降解装置》(专利号ZL201320093606.5，公告号〇吧030956661]，公告日2013.07.30)公开的反应器仅仅只有紫外光源在进行反应，反应效率低；专利《一种用于处理DMF废水的固定床光催化反应器K专利号ZL201420487127.6，公告号CN204039098U，公告日2014.12.24)公开的光催化反应器是将负载材料固定在反应器中，催化剂与反应液接触时间短，不能更好的进行反应;专利《利用纳米晶二氧化钛纤维光催化反应器的循环水处理装置及工艺》(专利号ZL201010503062.6，公告号CN102001724B，公告日2012.07.04)公开的反应器将水流的截面积扩大，使水流流速降低，存在大量的反应液未能参与到光催化反应过程中的问题;专利《一种光催化处理器》(专利号ZL201520794054.X，公告号0吧050459411]，公告日2016.02.24)公开的反应器利用活性炭的吸附性与光催化性能对污染物降解处理，但活性炭超强吸附性使得光催化剂无法有效参与到反应当中，长期降解反应后，污染物会被吸附到活性炭表面，最后将光催化剂完全包裹，使得紫外光无法透过污染物与光催化剂反应，复合材料会失活，成为废品；专利申请《一种污水处理复合催化剂、其制备方法及污水处理工艺》(申请号201410243540.2，公布号CN105268447A，公布日2016.01.27)公开的污水处理工艺，将钒钛磁铁矿、凹凸棒土、膨润土相结合，在光催化反应后通过磁性物质快速沉降，适用于对废水的处理，但钒钛磁铁矿具有毒性，不适合处理地表饮用水。现有的光催化反应装置多是降解生活废水和其他工业废水、有机物废水以及染料废水，不适用于深度处理地表水，而且这些反应器整体存在结构复杂、成本高等问题。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的是提供一种能有效降解地表水中微量有机物，且反应完成后能在短时间内完成复合光催化剂沉降，上层清液经精密过滤，出水COD值达到国家饮用水标准要求的光催化降解装置。
[0007]为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是:一种深度处理地表水中微量有机物的光催化降解装置，包括光催化反应罐，光催化反应罐内设有紫外光源和盘式曝气管，光催化反应罐底部的排污口与第三阀门的进口连通，第三阀门的出口分别与第四阀门的进口和射水器的出口连通，光催化反应罐的出水口通过第一阀门与水栗连通，水栗的出水口分别与第二阀门和第五阀门连通，第二阀门与射水器的进口连通，第五阀门与精密过滤器的进水口连通;使用时，将光催化复合材料加入光催化反应罐内，光催化反应罐内注入待处理的地表水，形成水体，紫外光源位于水体中，光催化复合材料以悬浮态的形式进行反应。
[0008]本实用新型光催化降解装置具有如下优点:
[0009]I)光催化复合材料是由N-T12负载于凹凸棒石上以悬浮态的形式进行反应，存在有机物吸附和光催化降解的协同作用，反应充分;完成反应后能在Ih内沉降，完成固液分离，光催化复合材料重复使用，利用率高。
[0010]2)将紫外光源覆埋于水体中，所发出的紫外光呈辐射状射出，光照均匀，光损耗小，光利用率高。
[0011 ] 3)通过射水器将空气抽入到光催化反应罐进行曝气充氧，富含溶解氧的地表水再进行光催化反应，反应效率显著提高;对混合有光催化材料2的水体进行曝气，使其形成悬浮态，进一步提尚反应效率
[0012]4)结构简单、装配方便、反应效率高，造价和运行成本低，实用价值较高。
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型光催化降解装置的示意图。
[0014]图2是本实用新型光催化降解装置中盘式曝气管的示意图。
[0015]图3是用本实用新型光催化降解装置对地表水中腐殖酸光催化降解效果图。
[0016]图中:1.光催化反应罐，2.光催化复合材料，3.紫外光源，4.盘式曝气管，5.第一阀门，6.水栗，7.第二阀门，8.射水器，9.第三阀门，10.第四阀门，11.第五阀门，12.精密过滤器，13.第六阀门，14.进水口，15.曝气管本体，16.曝气孔。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和具体实施方法对本实用新型进行详细说明。
[0018]如图1所示，本实用新型光催化降解装置，包括光催化反应罐I，光催化反应罐I上部设有进水口 14，光催化反应罐I底部设有排污口，光催化反应罐I侧壁上设有出水口，光催化反应罐I内设有紫外光源3和盘式曝气管4，盘式曝气管4设置于光催化反应罐I底部，光催化反应罐I的排污口与第三阀门9的进口连通，第三阀门9的出口分别与第四阀门1的进口和射水器8的出口连通，光催化反应罐I的出水口与第一阀门5连通，第一阀门5与水栗6连通，水栗6的出水口分别与第二阀门7和第五阀门11连通，第二阀门7与射水器8的进口连通，第五阀门11与精密过滤器12的进水口连通，精密过滤器12的出水口与第六阀门13连通。
[0019]紫外光源3由两根紫外灯组成，该两根紫外灯水平设置，该两根紫外灯呈“十”字形设置，该两根紫外灯的交叉点位于光催化反应罐I的轴线上。
[0020]精密过滤装置12中的滤芯采用孔径ΙΟμπι的聚丙烯滤芯。
[0021]如图2所示，本实用新型光催化降解装置中的盘式曝气管4，包括螺旋线形的曝气管本体15，曝气管本体15的侧壁上设有多个曝气孔16。
[0022]$1」备N-T12/凹凸棒石光催化复合材料:将1mL钛酸丁酯、7mL乙醇和ImL 二乙醇胺的混合相，在冰水浴和强力搅拌的条件下，加入到乙酸和去离子水的混合液中(去离子水和乙酸的水体积比为I?30:1)，继续搅拌形成溶胶-凝胶溶液;再加入I?30g提纯后的凹凸棒，持续搅拌0.5?24h，陈化12?48h后;置于温度为100°C的干燥箱中烘干，研磨后置于马弗炉中；在150?600°C温度下煅烧I?6h;煅烧后的粉末再次研磨，过100目筛，制得N-T12/凹凸棒石光催化复合材料。该制得的N-T12/凹凸棒石光催化复合材料为光催化复合材料2。
[0023]使用本实用新型光催化降解装置时:将光催化复合材料2加入光催化反应罐I内，将射水器8与气栗相连;关闭第四阀门10和第五阀门11，打开第一阀门5、第二阀门7和第三阀门9，将待处理的地表水通过进水口 14栗入光催化反应罐I，开启水栗6、紫外光源3、射水器8和气栗，进入光催化反应罐I的地表水依次经过第一阀门5、第二阀门7、射水器8、第三阀门9和盘式曝气管4，再流入光催化反应罐I内，第一阀门5、水栗6、第二阀门7，射水器8、第三阀门9和盘式曝气管4组成循环回路。地表水在该循环回路内流动时，盘式曝气管4在光催化反应罐I内曝气，使光催化复合材料2以悬浮态形式在水体内进行反应，降解水体内的腐殖酸，使得反应充分;运行2h后，关停水栗6，静置Ih后，光催化复合材料2沉降，完成固液分离。关闭第二阀门7，打开第五阀门11，并开启水栗6，将光催化反应罐I内的上层清液打入精密过滤器12，打开第六阀门13，精密过滤器12过滤出水，经检测，精密过滤器12出水的COD值达到国家饮用水标准要求。经过多次使用后，打开第三阀门9和第四阀门10，将光催化反应罐I底部的沉积杂物通过第三阀门9和第四阀门10排出。
[0024]本实用新型光催化降解装置使用时，光催化复合材料直接浸入地表水中，以悬浮态的形式参与反应，紫外光源3是覆埋于光催化反应罐I内待处理的地表水中，产生的紫外光呈辐射状射出，光照均匀，光利用率较高。射水器8将空气直接注入盘式曝气管4进行曝气充氧，经过2h的光催化降解后，静置Ih，将上层清液栗入精密过滤器12过滤，出水COD值达到国家饮用水的标准要求。
[0025]光催化复合材料2是由N-T12负载于凹凸棒石上以悬浮态的形式进行反应，对腐殖酸的降解是由凹凸棒的吸附性能与光催化剂的光催化性能协同作用下完成的，反应充分;在完成反应后能在I h内沉降，完成固液分离，光催化复合材料2重复使用，利用率高。
[0026]例如:将质量体积浓度为25mg/L的腐殖酸溶液加入光催化反应罐I内，通过2h的光催化降解，出水COD低于3mg/L，达到国家生活饮用水水质的要求，相比于单纯靠凹凸棒石的吸附作用，效率提高3.5倍，如图3所示。
【主权项】
1.一种深度处理地表水中微量有机物的光催化降解装置，其特征在于，包括光催化反应罐(I)，光催化反应罐(I)内设有紫外光源(3)和盘式曝气管(4)，光催化反应罐(I)底部的排污口与第三阀门(9 )的进口连通，第三阀门(9 )的出口分别与第四阀门(1 )的进口和射水器(8)的出口连通，光催化反应罐(I)的出水口通过第一阀门(5)与水栗(6)连通，水栗(6)的出水口分别与第二阀门(7)和第五阀门(11)连通，第二阀门(7)与射水器(8)的进口连通，第五阀门(11)与精密过滤器(12)的进水口连通;使用时，将光催化复合材料(2)加入光催化反应罐(I)内，光催化反应罐(I)内注入待处理的地表水，形成水体，紫外光源(3)位于水体中，光催化复合材料(2 )以悬浮态的形式进行反应。2.根据权利要求1所述的深度处理地表水中微量有机物的光催化降解装置，其特征在于，所述的盘式曝气管(4)包括螺旋线形的曝气管本体(15)，曝气管本体(15)的侧壁上设有多个曝气孔(16)。3.根据权利要求1所述的深度处理地表水中微量有机物的光催化降解装置，其特征在于，所述的紫外光源(3)由两根水平设置、且呈“十”字形设置的紫外灯组成，使用时，该两根紫外灯位于水体中。4.根据权利要求1所述的深度处理地表水中微量有机物的光催化降解装置，其特征在于，所述精密过滤器(12)中的滤芯采用孔径ΙΟμπι的聚丙烯滤芯。
【文档编号】C02F1/32GK205687602SQ201620547663
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年6月7日 公开号201620547663.X, CN 201620547663, CN 205687602 U, CN 205687602U, CN-U-205687602, CN201620547663, CN201620547663.X, CN205687602 U, CN205687602U
【发明人】安兴才, 刘刚, 陈作雁, 韩立娟, 贾玲萍, 马征
【申请人】安兴才, 刘刚, 陈作雁, 韩立娟, 贾玲萍, 马征