专利名称：循环光催化废水净化系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种循环光催化废水净化系统，具体地说涉及一种通过废水反复循环 流经光催化平推流反应器以使废水得到降解净化的系统。
背景技术：
企业在生产过程中，由于生产工艺因素的制约不可避免地产生大量的废水，这些 废水作为固定污染源，如不加处理长期直接排放，将严重损害周边的生态环境。目前处理这 些废水主要有化学和生物两种方法，这两种方法在使废水得到净化的同时都不可避免地将 废水中的污染物转移到污泥或剩余污泥中，造成二次污染；或者催生废水中的污染物挥发， 引发大气污染，也造成了二次污染。对于高浓度有机或无机废水，化学方法处理的成本非常 高，从技术经济的角度来讲是不可行的，而生物方法却无能为力。近一二十年来，光催化技 术开始应用于水质净化，在光催化反应机理、催化剂研发等方面取得了众多非常积极的成 果。大量的研究表明，光催化不仅仅是活泼的H+和…！！自由基把有机物通过一系列反应氧 化成C02和H20，同时还能还原Cr6+、Hg2+、Ag+等重金属离子及无机污染物。光催化技术未 能大规模工业化应用于废水处理净化的原因是虽然目前国内外对光催化反应器进行了不 同方式的设计和应用，但只是停留在小型的废水处理工艺和试验阶段，诸如水质净化器等， 较大型化的光催化反应器的研发尚未开展。
发明内容
本发明的目的在于通过设计一个较大型的Ti02光催化平推流反应器，使废水反复 循环以平推流方式流过反应器，对于固定量的废水来说放大了反应器的净化功能，使废水 中的污染物被逐步降解后得到彻底的净化。本发明由前处理单元、循环净化单元、控制单元 和净水沉淀池组成。本发明可广泛应用于企业所产生的各类工艺废水，特别是高浓度有机 废水的净化治理。应用本发明建设的企业废水处理站，结构紧凑，占地面积小，其建设成本 低廉、出水水质稳定达标、运行成本小、运行维护简单方便、无臭气排放、污泥达到直接排放 标准。本发明的净化基本过程废水首先经前处理单元处理，拦截悬浮物后进入调节池。 打开阀门让调节池中的废水自流进入循环池或泵入循环池，进水完成后关闭此阀门或停止 泵入。启动循环水泵，在控制单元的作用下，使废水反复循环以平推流方式流过反应器。在 循环流动的过程中，废水中的污染物将被逐渐降解而减少，直至最后达到净化目标。此时， 控制单元让净化后的水排入沉淀池并关闭循环水泵，完成一个循环净化周期。调节池里的 废水通过自流再次进入循环池或泵入循环池后，开始下一个循环净化周期。本发明设计(实施方式)的要点是(1)集水井上端内壁、整个格栅表面、调节池上端内壁必须用二氧化钛涂膜剂进行 涂膜，以便废水在进入光催化平推流反应器之前尽可能地通过光催化反应降解一些其中的 污染物；
(2)根据地形地貌的不同，可设计循环池与调节池多种相对位置布置格局，在平地 的情况下采用沉水泵进水，有坡地的情况下采用自流进水。考虑到节能和降低运行成本，尽 可能地采用自流设计；(3)由于采光要求，光催化平推流反应器需固定在空中，一般离地面1.5m左右即 可。为节省用地，将循环池布置在反应器的下面；(4)先准备好足额的陶瓷棒光催化剂，规格为直径0. 5cm、长5-8cm，陶瓷棒光催化 剂一端用于嵌入混凝土，负载纳米二氧化钛薄膜的另一端用塑料薄膜包覆(施工完成后再 去掉)。进行光催化平推流反应器槽形混凝土结构的施工时，将陶瓷棒光催化剂嵌入底面 混凝土约2cm，相邻两根之间的距离相同，为1cm左右，形成陶瓷棒光催化剂阵列，同时使用 喷粉器将纳米二氧化钛负载到槽形混凝土结构的底面和两边内壁面上，利用水泥的凝聚性 形成二氧化钛薄膜。布水器的结构设计要保障废水以较均勻的形态进入反应器。在槽形混 凝土结构的两边安装若干带反射装置的低压长效汞齐灯作为辅助光源；废水在平推流过程 中，在流动方向上的污染物没有返混，而在垂直于流动方向的平面上，由于陶瓷棒光催化剂 阵列的扰动作用，废水中的污染物得到最大程度的混合和分散，这样就建成了非常理想的 光催化平推流反应器；(5)固定好U形永久性磁铁簇，让进水管在U形永久性磁铁的两极中穿过。由于废 水切割磁力线，使废水中的溶解氧含量增高并产生H202、废水中的污染物大分子团变成小分 子。废水中溶解氧含量增高并产生H2o2可以减少电子与空穴的复合几率(这是因为氧化剂 可强有力地俘获导带电子)，提高催化剂的活性；废水中的染物大分子团变成小分子，可增 强污染物与光催化剂表面的接触，提高降解速；(6)控制单元中的COD和流量计探头按权利要求书第8条所述的规定安装，COD控 制阀值按国家相关标准设定，如企业回用净化水，可设定更严格的控制阀值。控制单元集成 后需进行调试才可正式投入运行。(7)按环保执法部门的要求，净水沉淀池安装用于外排的巴歇尔槽，以便监督管理。
具体实施例方式本领域工程技术人员根据本发明的技术方案以及上述设计(实施方式)的要点， 可将本发明应用于企业工艺废水净化治理。实施例黄姜是一种生产留体激素类药物的基础植物原料，我国的鄂西北、陕南、豫西南地 区的地理和气候条件很适合人工种植黄姜，而黄姜加工业是在该地区黄姜大面积种植的基 础上发展起来的一个重要医药化工行业。然而该地区地处南水北调的中线水源区，其黄姜 的加工生产皂素的过程中所产生大量高浓度有机废水(简称黄姜废水)直接对南水北调 的中线水源区的水质安全构成威胁，黄姜废水的治理越来越受到人们的重视。黄姜废水主 要来源于洗姜、浆料分离液和洗酸3个生产环节。其中主要污染物是还原性糖、蛋白质、少 量的水溶性皂甙、单宁、糠醛类物质等。综合废水水质C0Dcr/(mg L) 12000 8000，SS/ (mg L) 1200 1300，pH 0. 8 1. 2，色度 / 倍约 600。黄姜废水处理是一个技术难题，多个省部级科技专项和基金资助的课题研究，也未能解决。其它一些实验性研究如单室型微生物电池处理方法、固定化微生物处理方法等 效果也很不理想。目前普遍采用预处理+厌氧+好氧+混凝、脱色组合工艺，建设投资大， 处理成本较高，且出水水质不稳定。应用本发明在黄姜皂素生产企业建设废水处理站，建设 投资小，处理成本低，出水水质不仅可以稳定达标，而且还可以作为回用水用于生产。以湖 北省十堰市某黄姜皂素生产企业日处理250M3黄姜废水为例，设计循环光催化废水净化系 统，主要参数如下(1)调节池容积500m3 ；(2)循环池容积100m3，根据地形，调节池中的黄姜废水自流进入循环池，循环池置 于反应器下方；(3)选用川崎重工二氧化钛涂膜剂，武汉方圆纳米二氧化钛粉末；(4)光催化平推流反应器离地面1. 5m,长30m，宽20m，陶瓷棒光催化剂规格为直径 0. 5cm、长 6cm ；(5)固定1块可产生强度为2T磁场的U形永久性磁铁，让进水管穿过U形永久性 磁铁；(6)选用深圳世纪天源COD在线监测仪和超声波流量计，西门子S7-200PLC，北京 阿尔肯控制阀门；根据湖北省预算定额标准计算，该废水处理站建设成本约75万元，大大低于现有 建设成本。
权利要求
一种循环光催化废水净化系统，其特征在于由前处理单元、循环净化单元、控制单元和净水沉淀池组成；
2.根据权利要求1所述的前处理单元，其特征在于由集水井、格栅和调节池组成；集水 井和调节池上端内壁以及格栅表面都用二氧化钛涂膜剂进行涂膜；
3.根据权利要求1所述的循环净化单元，由循环池、循环管泵、磁化装置以及光催化平 推流反应器组成；
4.根据权利要求3所述的循环池、循环管泵和磁化装置其特征在于(1)调节池中的 废水可通过管道自流进入循环池，由阀门控制；或通过沉水泵泵入循环池，循环池置于光催 化平推流反应器下方；(2)循环管泵的作用是通过水泵将循环池中的废水抽入布水器，废 水以平推流方式流经光催化平推流反应器床体后在出口处流出，进入带有控制阀的收集装 置，收集装置允许废水由一个方向经回流管道流至循环池，或在另一个方向经排放管道流 至净水沉淀池；(3)磁化装置为安装固定的一簇U形永久性磁铁构成，进水管穿过U形永久 性磁铁使废水切割磁力线后进入布水器；
5.根据权利要求3所述的光催化平推流反应器，其特征在于(1)反应器床体为槽型混 凝土结构，外底面离循环池约0. 5-2m左右；(2)使用喷粉器将纳米二氧化钛负载到槽形混 凝土结构的底面和两边内壁面上，利用水泥的凝聚性形成二氧化钛薄膜；(3)在槽形混凝 土结构的底面布置规格为直径0. 5cm、长5-12cm的陶瓷棒光催化剂阵列，相邻两根陶瓷棒 光催化剂之间的距离约1cm，陶瓷棒光催化剂阵列对推流中的废水形成扰动；陶瓷棒光催 化剂系采用冷气动力喷涂的方法在陶瓷棒表面负载纳米二氧化钛粉末形成薄膜而成；
6.根据权利要求3所述的光催化平推流反应器，其特征在于在槽形混凝土结构的两边 安装若干带反射装置的低压长效汞齐灯；
7.根据权利要求3所述的光催化平推流反应器，其特征在于光催化平推流反应器槽形 混凝土结构的一端安装布水器，另一端作为出口，布水器与循环管泵构成推流器；
8.根据权利要求1所述的控制单元，其特征在于由COD在线监测仪、流量计、PLC及工 控机组成，对权利要求4所述的水泵电源和控制阀进行控制；COD在线监测仪的监测点安 装在权利要求4所述的收集装置处，流量计探头安装在权利要求4所述的排放管道的出口 处；
9.根据权利要求1所述的控制单元，其特征在于当COD在线监测仪监测到的COD值大 于设定的控制阀值时，工控机对权利要求4所述的控制阀发出指令，废水经回流管道流至 循环池；当COD在线监测仪监测到的COD值小于或等于设定的控制阀值时，工控机对权利要 求4所述的控制阀发出指令，废水经排放管道流至净水沉淀池；当流量计监测到的排水管 道的流量为零时，工控机发出指令断开水泵电源。此时，一个循环净化周期已完成，调节池 里的废水通过自流或泵入再次进入循环池后，开始下一个循环净化周期；
10.根据权利要求1所述的净水沉淀池，其特征在于其排放口安装巴歇尔槽。
全文摘要
本发明涉及一种循环光催化废水净化系统，具体地说涉及一种通过废水反复循环流经光催化平推流反应器以使废水得到净化的系统，该系统可广泛应用于各类企业所产生的工艺废水，特别是高浓度有机废水的治理。该系统由前处理单元、循环净化单元、控制单元和净水沉淀池组成。应用该系统建设的企业工艺废水处理站，结构紧凑，占地面积小，其建设成本低廉、出水水质稳定达标、运行成本小、运行维护简单方便、无臭气排放、污泥达到直接排放标准。
文档编号C02F9/12GK101941773SQ20101027500
公开日2011年1月12日 申请日期2010年9月3日 优先权日2010年9月3日
发明者张 杰 申请人:武汉慧邦环境工程技术有限公司