一种化工废水在线光催化处理装置的制作方法

本实用新型涉及一种化工废水在线光催化处理装置，属于化工设备技术领域。

背景技术：

随着化工生产领域对环保要求的不断提高，化工生产中产生的废弃物的处理越来越重要。废水在排放前需要经过无害化处理，一般的，废水处理多采用化学方法，即向废水中加入化学试剂，使其中的有害物质转化为无害物质。

近年来，光催化处理废水技术逐渐普及应用。如公布号为cn107512756a的专利公开了一种可见光催化污水处理设备。该可见光催化污水处理设备，主要包括罐体以及设于罐体内的螺旋盘管，螺旋盘管采用螺旋盘管支架螺丝固定在罐体内，且螺旋盘管呈竖直设置，螺旋盘管采用透明玻璃材质制成，螺旋盘管的内壁上设有二氧化钛光催化层，螺旋盘管的上端以及下端均从罐体侧壁上对应的通孔穿出，且螺旋盘管的上端口和下端口分别接有出水嘴和进水嘴，螺旋盘管的中轴线处设置有竖直设置的紫外线灯管。

上述可见光催化污水处理设备的螺旋盘管的直径均一，而且相邻的螺旋盘管之间的距离也均匀。废水从进水嘴进入螺旋盘管后，在紫外线的照射下，螺旋盘管内壁上的二氧化钛光催化剂会对废水中的有害物质（主要是有机物）作用使其发生光催化反应。随着水流在螺旋盘管中流动，废水中有害物质逐渐被催化降解，废水中有害物质的浓度降低，低浓度的有害物质对紫外光的吸收变弱。而且废水中的其他物质对有害物质吸收紫外光也会有阻挡作用，进而导致废水中有害物质的催化降解的效率下降，处理后的废水中有害物质的浓度无法降到足够低。

技术实现要素：

本实用新型提供一种化工废水在线光催化处理装置，以解决现有技术中光催化污水处理设备的螺旋盘管中，随着废水的流动，有害物质的催化降解效率下降的问题。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一种化工废水在线光催化处理装置，包括壳体，壳体内设置有透明螺旋盘管，螺旋盘管的内壁上设置有光催化剂层，螺旋盘管围成的中空腔中设置有沿螺旋盘管轴线延伸的的紫外灯管，所述螺旋盘管包括两组以上依次相连的螺旋支管组，所述螺旋支管组包括螺旋支管，沿水流方向，处于下游的螺旋支管组的螺旋支管的内径小于处于上游的相邻的螺旋支管组的螺旋支管的内径，处于下游的螺旋支管组的螺旋支管的数量大于处于上游的相邻的螺旋支管组的螺旋支管的数量。

一种化工废水在线光催化处理装置，包括壳体，壳体内设置有透明螺旋盘管，螺旋盘管的内壁上设置有光催化剂层，螺旋盘管围成的中空腔中设置有沿螺旋盘管轴线延伸的的紫外灯管，所述螺旋盘管包括依次相连的第一螺旋支管组、第二螺旋支管组、第三螺旋支管组；第一螺旋支管组包括一根第一螺旋支管，第二螺旋支管组包括两根第二螺旋支管，第三螺旋支管组包括四根第三螺旋支管；第一螺旋支管的横截面积为第二螺旋支管横截面积的2倍，第二螺旋支管的横截面积为第三螺旋支管横截面积的2倍；两根第二螺旋支管的进水口均与第一螺旋支管的出水口相连，四根第三螺旋支管中的两根第三螺旋支管的进水口均与一根第二螺旋支管的出水口相连，另外两根第三螺旋支管的进水口均与另一根第二螺旋支管的出水口相连。

还包括废水储罐，所述废水储罐的出水口与螺旋盘管的进水口相连。

所述壳体底部设置有废水收集装置，所述废水收集装置包括废水出口，所述废水出口与所述螺旋盘管的进水口相连。

上述化工废水为造纸废水。

本实用新型的化工废水在线光催化处理装置采用不同内径的螺旋支管相连构成了螺旋盘管，随着废水的流动，逐渐光催化分解，而螺旋支管的内径变小，紫外光受其他物质（如色素或染料）的阻挡作用变小，提高了光催化效率。也提高了螺旋盘管中处于下游的盘管内壁的催化剂的利用率，避免出现螺旋盘管中不同位置的催化剂老化程度不同，造成成本浪费。

本实用新型的化工废水在线光催化处理装置针对造纸废水更加有效。造纸废水中含有较多的氯化苯酚，如二氯苯酚等。这些物质毒性非常大，如不及时处理，对环境的污染非常严重。本实用新型的化工废水在线光催化处理装置的螺旋盘管中，螺旋支管的内径沿水流方向是变小的，在螺旋盘管的前端（处于上游的螺旋盘管部分）中，有害物质（二氯苯酚）的浓度较大，在紫外线的照射下，催化剂能够将有害物质的浓度大幅度降低。而随着水的流动，由于有害物质（二氯苯酚）逐渐减少，紫外光照射时容易受到其他物质如染料等的阻挡，无法充分作用到有害物质（二氯苯酚）上。本实用新型的螺旋盘管内径逐渐变小，紫外光受阻挡的几率变小，对废水中的有害物质的作用也更加充分，能够充分将有害物质（二氯苯酚）催化降解。大大提高了废水中有害物质（二氯苯酚）降解的效率，也使得经过本实用新型的化工废水在线光催化处理装置处理后的废水中有害物质（二氯苯酚）的含量能够降到最低。

本实用新型的化工废水在线光催化处理装置处理效率高，可以直接连接废水源进行在线处理，处理后的废水中有害物质含量即可达标。当然，本实用新型的化工废水在线光催化处理装置也可以用作非在线用途。

附图说明

图1为本实用新型的化工废水在线光催化处理装置的实施例的结构示意图；

图2为为本实用新型的化工废水在线光催化处理装置的实施例的俯视图；

图3为本实用新型的化工废水在线光催化处理装置的塔体的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更容易理解，下面结合附图及具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

如图1-图3所示，本实用新型的化工废水在线光催化处理装置包括光催化塔1以及与光催化塔相连并用来向光催化塔中提供待处理废水的废水储罐2。

光催化塔1包括塔体11和底座12，塔体包括壳体111，即塔体外壳。塔体外壳包括轴线竖直设置的圆筒形塔壁1111以及设置在圆筒形塔壁上端的顶盖1112和设置在圆筒形塔壁下端的底盖1113。顶盖呈向外突出的球形。圆筒形塔壁和顶盖均为不锈钢材质，二者焊接在一起。

塔体外壳内固定设置有螺旋盘管112。螺旋盘管的材质为透明玻璃或者石英。螺旋盘管包括三组支管组：依次相连的第一螺旋支管组、第二螺旋支管组、第三螺旋支管组。第一螺旋支管组仅由一根螺旋支管构成，为第一螺旋支管1121。第二螺旋支管组包括两根螺旋支管，均为第二螺旋支管1122。两根第二螺旋支管的内径相同。第三螺旋支管组包括四根螺旋支管，均为第三螺旋支管1123。四根第三螺旋支管的内径相同。每一根螺旋支管均呈螺旋盘状。第一螺旋支管的内径为第二螺旋支管内径的1.414倍，第二螺旋支管的内径为第三螺旋支管内径的1.414倍。第一螺旋支管的横截面的面积与两根第二螺旋支管的横截面面积之和相等。每一根第二螺旋支管的横截面的面积与两根第三螺旋支管的横截面的面积之和相等。

依次相连的第一螺旋支管组、第二螺旋支管组、第三螺旋支管组沿竖直方向从上到下设置。第一螺旋支管组的一根第一螺旋支管上端管口为进水口，下端管口为出水口。第一螺旋支管的上端进水口上连接有进水管。塔体外壳的圆筒形塔壁上端的塔壁上设置有进水管穿孔，进水管一端穿过进水管穿孔伸出塔壁，构成了光催化塔的进水口113。另一端与第一螺旋支管处于上端的进水口相连。具体的，通过套设在第一螺旋支管的进水口与进水管的对应端部外壁上的连接头相连。连接头为圆筒形结构，两端分别套设在第一螺旋支管的进水口与进水管的对应端部外壁上。连接头的材质为塑料，第一螺旋支管的进水口一端的外径与进水管的外径相等，连接头的内径略小于二者的外径，使得套设在二者上的该塑料连接头能够与二者的外壁密封配合。在其他实施例中，连接头可以设置为塑料或者金属材质的圆筒形结构，连接头的两端内壁上设置有内螺纹。相应的，在第一螺旋支管的进水口与进水管的对应端部外壁上设置有外螺纹，并与接头的内螺纹对应配合，使连接头与对应的第一螺旋支管的进水口和进水管的外壁密封配合。第一螺旋支管的进水口与进水管的对应端部外壁上也可以套设带有外螺纹的套管，并与连接头的内螺纹配合密封连接。

第一螺旋支管的出水口连接有三通连接器114，即三通接头。三通接头包括一个进水口和两个出水口。三通接头的进水口与第一螺旋支管的出水口相连。三通接头的材质为塑料，进水口的内径略小于第一螺旋支管的出水口一端的外径，这样三通接头的进水口套设在第一螺旋支管的出水口上，可以实现密封。三通接头的两个出水口分别与第二螺旋支管组的两根第二螺旋支管的进水口相连。三通接头的出水口的内径略小于第二螺旋支管的进水口一端的外径，使得套设在第二螺旋支管的进水口上后实现密封连接。

每一根第二螺旋支管的出水口上都连接有一个三通接头。每一个三通接头均包括一个进水口和两个出水口。与第二螺旋支管相连的三通接头中的一个，其进水口与一根第二螺旋支管的出水口相连，该三通接头的两个出水口分别与两根第三螺旋支管的进水口相连。与第二螺旋支管相连的三通接头中的另外一个，其进水口与另一根第二螺旋支管的出水口相连，该三通接头的两个出水口分别与剩余的两根第三螺旋支管的进水口相连。连接第二螺旋支管与第三螺旋支管的三通接头材质也均为塑料，其进水口和出水口的内径也分别略小于对应的第二螺旋支管出水口和第三螺旋支管进水口一端的外径，以使得三通接头可以套设在对应的出水口或者进水口外壁上实现密封。

四根第三螺旋支管的出水口上连接有汇水接头115。该汇水接头包括四个进水口和一个出水口。四个进水口分别套设在四根第三螺旋支管的出水口上。汇水接头也采用塑料材质，其四个进水口的内径略小于对应的第三螺旋支管的出水口一端的外径，套设在其上以实现密封。汇水接头的出水口上连接有出水管。汇水接头的出水口的内径略小于出水管的外径，套设在其上实现密封。

塔体外壳的圆筒形塔壁下端塔壁上设置有出水管穿孔，出水管远离汇水接头的一端穿过出水管穿孔并伸出塔壁，构成了光催化塔的出水口116。

光催化塔的塔体外壳的顶盖的内表面（下表面）上中心位置固定设置有灯座，灯座上安装有紫外线灯管117。灯管的长度大约等于螺旋盘管在竖直方向上的高度。螺旋盘管呈螺旋状盘绕，其中心围成了圆柱形空间。紫外灯管沿螺旋盘管的轴线在竖直方向延伸并伸入螺旋盘管围成的圆形空间内。光催化塔的塔体外壳的顶盖上设置有电缆穿孔，给紫外灯管供电的电源线从中穿过。

光催化塔塔体外壳的底盖为倒圆锥形结构，底盖上端的外径与圆筒形塔壁的外径相同。底盖的材质也为不锈钢材质，底盖上端与圆筒形塔壁的下端焊接在一起。底盖下端设置有废水收集口，废水收集口上设置有废水收集管118。废水收集管上设置有废水收集阀119。当光催化塔正常工作时，废水收集阀处于关闭状态。当螺旋盘管中的各螺旋支管连接处出现漏水时，漏出的废水向下落入倒圆锥结构中，并汇集到底盖底部，当废水集聚到一定量时，打开废水收集阀，将废水收集起来。

底盖收集的废水可以重新送入光催化塔中进行催化降解。本实施例中，废水收集阀上连接有废水循环管道。废水循环管道的一端连接废水收集阀的出水口，另一端连接循环泵3，循环泵的出水口与光催化塔塔体上端的进水管相连。

光催化塔的底座12包括设置在塔体壳体外周面上的固定套121以及设置在固定套上的支腿122。支腿共有四根，在塔体外壳外周面上均匀间隔布置。

上述螺旋盘管的每一根螺旋支管均为透明玻璃或者石英材质制成。在每一根螺旋支管的内壁上，涂覆有光催化剂层。光催化剂层为常用的紫外线光催化剂，如二氧化钛。

光催化剂层在螺旋支管内壁上可以覆盖螺旋支管的整个内壁，也可以仅覆盖螺旋支管内壁的部分位置，如可以覆盖在螺旋支管内壁远离紫外灯管的一侧。优选的，光催化剂层仅覆盖螺旋支管内壁上远离紫外灯管的那一半上。

化工废水在线光催化处理装置还包括废水储水箱。废水储水箱包括箱体，箱体上端的箱盖上设置有废水进口，箱体侧壁下端设置有废水出口。废水储水箱的废水出口上连接有废水输送管道。废水输送管道上设置有计量泵4。废水输送管道上在计量泵的上游和下游均设置有水阀。废水输送管道处于计量泵下游的一段与催化塔塔体上端的进水管相连通。

螺旋盘管在塔体外壳上的固定可将卡箍通过螺栓固定在塔壁上，然后用卡箍卡紧螺旋盘管固定。卡箍的数量视需要而定。螺旋盘管中管之间的间距一般为1-3个管径（外径）大小，优选的，为1个管径大小。

在上述化工废水在线光催化处理装置的可替代实施例中，光催化塔塔体底盖上的废水收集阀的出水口上不连接废水循环管道。而是在需要时，直接将废水收集阀打开，将废水排放或者采用其他容器收集。

在上述化工废水在线光催化处理装置实施例的可替代的实施例中，螺旋盘管仅包括两组螺旋支管组，即上述化工废水在线光催化处理装置中不设置第三螺旋支管组，而仅设置第一螺旋支管组和第二螺旋支管组。也可以设置更多的螺旋支管组，如在第三螺旋支管组后连接第四螺旋支管组。第四螺旋支管组包括8根第四螺旋支管。其他的连接方式同上述化工废水在线光催化处理装置中的连接方式。

在上述化工废水在线光催化处理装置实施例的可替代的实施例中，可以不设置废水出水箱。废水直接注入光催化剂的塔体的螺旋盘管中。在其他的可替代的实施例中，螺旋盘管的出水口设置在上端，进水口设置在下端。