专利名称：过氧化氢-二氧化钛光催化消毒污水的方法
技术领域：
本发明涉及一种消毒污水的方法，具体地说是过氧化氢-二氧化 钛光催化消毒污水的方法。
背景技术：
目前，污水处理己经成为环境保护的重点问题。紫外线消毒污水 的技术具有速度快、占地小、操作简单、便于运行管理和实现自动化 控制等优点，但紫外线消毒易受污水浊度、紫外透光率等可变因素影 响、不具有残余消毒能力、消毒后出水微生物光复活现象使紫外消毒 效果不稳定，这些都直接影响紫外消毒技术在污水消毒中应用。固载
型二氧化钛(Ti02)光催化氧化技术具有性质稳定、条件温和、反应 彻底、能耗低、价格廉等优点，同时解决了粉末悬浮状态的Ti02存 在的催化剂不容易回收、易中毒、难于制成高效光催化反应器等技术 问题，已被成功应用于消毒、有机物分解、藻类杀灭等污水处理中， 但光催化反应对高浓度微生物处理效果较差、反应过程中电子-空穴 对复合将大大降低光催化反应效率。
发明内容
本发明的目的在于克服已有技术中污水消毒的不足，提供一种消 毒效率高的过氧化氢-二氧化钛光催化消毒污水的方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案 本发明的污水消毒方法，首次提出将二氧化钛光催化和过氧化氢联合对污水进行处理。
先将过氧化氢添加到待处理污水中，再进入二氧化钛光催化反应
器内处理；所述添加过氧化氢的浓度为10~100ppm。
所述二氧化钛光催化反应器内的二氧化钛是涂覆在网状载体上，
该网状载体呈波纹状分布于反应器内。
所述的网状载体优选为金属泡沫光催化网或陶瓷泡沫光催化网。 本发明的污水消毒方法采用光催化氧化原理，即利用紫外杀菌灯
作为光催化辐射激发光源，紫外光穿透石英玻璃管，照射到二氧化钛
光催化材料上，发生光催化反应，产生具有强氧化能力的羟基自由基 ( OH),能有效地降解水中对人体有害的有机化合物，也能使构成
藻类、细菌等微生物的蛋白质变性。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果
(1) 反应器中二氧化钛光催化网状载体呈波纹状分布，水体沿 水流方向不断穿过二氧化钛光催化网；由于将二氧化钛光催化网制成 波纹状，增加了二氧化钛与污水的接触面积，提高了光催化反应的效 率。
(2) 由于添加过氧化氢，过氧化氢参与了光催化反应，产生了 大量的羟基自由基，能够直接氧化各种有机物，达到杀菌及降解各种 有机物的目的。同时，含有藻类、细菌等微生物的水体在通过光催化 剂网的过程中，被光催化剂网上面存在的大量羟基自由基所俘获而发 生光化学反应，使蛋白质变性，能有效地杀灭藻类和细菌等微生物。 另一方面由于过氧化氢与带负电荷电子的作用，消耗了反应中的电子，减少了与空穴复合的机会，促进光催化反应速率。
(3)本发明提供的方案明显降低了污水紫外消毒投资和运行成 本，克服了紫外消毒技术效果不稳定、微生物光复活等缺点，发展了 紫外消毒技术在污水处理中应用。
(4)紫外线、过氧化氢与二氧化钛本身都具有杀菌消毒的功效， 三者相互作用，大大提高了渠式紫外消毒设备的消毒杀藻效果。
图l是二氧化钛光催化反应器及其结构示意图。图中，l是反应 器，2是进水口， 3是紫外灯管，4是二氧化钛光催化网状载体，5是 出水口。
图2是实施例1水样细菌灭活测定结果图。
具体实施方式
实施例1
取某污水处理厂二沉池出水作为实验用污水，储存在原水储水塑 料桶中。制作规格相同的反应器5个，分别编号为反应器l、反应器 2、反应器3、反应器4、反应器5。其中反应器l、 2为空箱，内部 不设紫外灯和光催化反应模块，反应器3只设紫外灯(18W)，反应 器4、 5设紫外灯(18W)和光催化泡沫镍网。另准备过氧化氢加药 器和蠕动泵，蠕动泵流量在700-13000ml/min范围可调。
反应器1为对照，只进污水；反应器2随进水加入lOOppm H202 消毒，反应器3为紫外消毒，不加入过氧化氢溶液；反应器4为光催 化消毒，不加入过氧化氢溶液；反应器5为11202-光催化消毒，随进水加入10ppmH2O2。
连接原水储水塑料桶、过氧化氢加药器、蠕动泵和固载型二氧化 钛光催化反应器，反应器比储水桶水位高300mm。
开启蠕动泵，将污水从储水桶泵至反应器。如图1所示，l是反 应器，2是污水进水口， 3是紫外灯管，4是二氧化钛光催化网状载 体，5是出7jC口。污水从进水口进入反应器，经过消毒处理后从出水 口流出，完成消毒。污水在反应器中反应时间分别为2min、 4min、 6min、 8min、 10min、 12min，分别收集5个反应器中不同反应时长 流出的污水，作为待测水样。
测定收集的水样中剩余细菌数和灭活率，结果见图2。
由图2可见，反应器1、2流出的水样，即对照和应用100ppmH2O2 消毒的水样，反应12分钟后细菌总数和原水相比，没有明显的降低， 说明几乎没有灭菌效果。
反应器3、 4、 5流出的水样，均对有很明显的杀菌效果，其中反 应器5流出的水样，杀菌作用最为明显，说明光催化反应器中投加 10ppm H202能大大加速反应器消毒效果。
反应器3在2min内即可达到1.18对数级的灭活率，6min内即可 达到3.08个对数级的灭活率，随后，随着反应时间的延长，反应器 细菌灭活率缓慢上升，至12min，细菌总数由试验开始的11.30X104 个/L下降到21.48个/L，达到3.72个对数级的灭活率。
反应器4的光催化反应杀菌效率较紫外反应器杀菌效率有所提 高，2min内反应器即可达到2.27对数级的灭活率，4min内迅速达到3.58个对数级的灭活率，随后，随着反应时间的延长，反应器细 菌灭活率缓慢上升，至12min，细菌总数由试验开始的11.30X10"个/L 下降到14.5个/L，达到3.89个对数级的灭活率，较单纯紫外消毒低。 反应器5中投加10ppmH2O2大大加强消毒作用，2min内反应器 即可达到3.03对数级的灭活率，随后效果随着反应时间的延长，反 应器细菌灭活率缓慢上升，至12min，细菌总数由试验开始的 11.30xl(^个/L下降到10.5个/L，达到4.03个对数级的灭活率，低于 光催化反应器。
本试验中紫外反应器虽然最终也能达到较好的杀菌效果，但 6-8min才达到杀菌高峰；光催化加快紫外杀菌速度，反应开始后4min 内即可达到杀菌高峰；而光催化反应器中投加H202，能显著加快光 催化反应杀菌速度，2min既可达到杀菌高峰，灭活率高达3.03个对
数级，H202使光催化反应速度和效率大大提高。
产生上述杀菌效果迥异的原因在于光催化杀菌机理和紫外杀菌 机理不同。光催化反应产生的强氧化性中间产物，对污水中细菌产生 细胞渗透、辅酶A破坏、内毒素降解、蛋白质和脂类变性分解和细
胞矿化成C02等作用达到杀菌消毒的效果。光催化反应器中，除了紫
外线杀菌外，光催化反应产生的羟基自由基OH.和超氧化物阴离子自 由基02-等强氧化物质能大大提高紫外杀菌效率，加快杀菌反应速 度。过氧化氢(11202)来源广泛、安全性能好、无腐蚀性，是一种绿色 的氧化剂，将H202加到Ti(VUV体系中，形成H202-固载型Ti02光 催化反应系统，能抑制了电子-空穴复合，大大加快光催化反应速率，强化难降解有机污染物的分解，是一种很有前途的水处理方法。
权利要求
1.一种过氧化氢-二氧化钛光催化消毒污水的方法，其特征在于采用二氧化钛光催化和过氧化氢对污水进行处理。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征是在待处理污水中添加过氧 化氢，再进入二氧化钛光催化反应器内处理。
3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于所述二氧化钛光催化反 应器内的二氧化钛是固定在网状载体上，该网状载体呈波浪状分布于 反应器内。
4. 如权利要求2所述的方法，其特征是在待处理污水中添加过氧 化氢的浓度为10~100ppm。
5. 如权利要求3所述的方法，其特征在于所述的网状载体为金属 泡沬光催化网或陶瓷泡沬光催化网。
全文摘要
本发明公开了一种过氧化氢-二氧化钛光催化消毒污水的方法，采用了二氧化钛光催化和过氧化氢对污水进行处理。本发明将H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>加到TiO<sub>2</sub>/UV体系中，形成H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>-固载型TiO<sub>2</sub>光催化反应系统，过氧化氢与带负电荷电子的作用，消耗了反应中的电子，减少了与空穴复合的机会，显著提高了光催化反应效率。本发明提供的方案明显降低了污水紫外消毒投资和运行成本，克服了紫外消毒技术效果不稳定、微生物光复活等缺点，发展了紫外消毒技术在污水处理中应用，强化了难降解有机污染物的分解，是一种很有前途的污水处理方法。
文档编号C02F1/50GK101289243SQ20081002872
公开日2008年10月22日 申请日期2008年6月12日 优先权日2008年6月12日
发明者军 刘, 斌 刘, 晶 吕, 张少辉, 李碧清, 潘汉飞, 刚 罗, 胡和平, 荣 袁, 陈运进 申请人:广州市污水治理有限责任公司