专利名称：光催化反应废水处理系统的制作方法
概括的说，本发明涉及废水处理系统。具体地说，本发明涉及在光催化氧化系统中利用光催化反应来净化废水，即使不是专业人员也可以稳定地操作该系统，它能将废水中难以分解的有机污染物氧化到一个适可的水平。
土壤填埋是目前广泛使用的废处理方法之一。在废物被填埋后，还需要很好地处理从被填埋的废物中渗出的废水，因为其中含有的各种有机物会严重污染环境。但是，很难将处理渗出废水的过程标准化，因为渗出废水的特性因不同的填埋地点而异，并且会随时间而改变。
由于污染物的处理负荷相对于产出量很大，由畜牧产生的排泄物和废水如果不经过适当的处理，会对其最终进入的水体造成严重的水污染和富营养化。就工业废水而言，如果不经适当处理，其危害足以对环境和人类造成灾难。尤其是来自电镀厂、造纸厂、印染厂、皮革厂、化工厂等的废水和三硝基甲苯(TNT)废水会对地下水和土壤造成污染。
迄今，人们已经发现很难选择和开发出利用废水自身特性的废水处理方法。即使这种处理方法被选用，它也难以操作操作者造成技术困难。常规处理方法几乎都以生物或物理化学原理为基础，不能分解某些有机物，而且具有产生二次废弃物需要附加后处理的缺点。
概括的说，废水处理大致分为生物技术和物理化学技术。生物处理技术用于氧化可生物降解的有机物，而物理化学技术则用于去除和氧化悬浮物质及有机物质。在处理填埋废物的渗出水、工业废水(例如来自电镀厂、造纸厂、印染厂、皮革厂、石油化工厂等的废水和三硝基甲苯(TNT)废水)和牧业、废水时，常规的生物处理技术不能将有毒并难以分解的有机物降低到一个适可的水平，而且因为这些有机物有毒而难以操作。通常与生物处理联用的物理化学处理是通过凝聚、沉淀、膜分离和/或吸收来去除有机物或去除有毒并难以降解的物质，但是要使填埋废物的渗出水、工业废水(例如来自电镀厂、造纸厂、印染厂、皮革厂、石油化工厂等的废水和三硝基甲苯(TNT)废水)和牧业废水达到排放标准，代价昂贵而且存在技术困难。
作为废水处理技术之一的高级氧化技术/方法(AOT/AOP)中，是使用效率更强的OH自由基以更快的速度和更高的效率来氧化有机物，OH自由基的氧化活性远胜于普通化学氧化剂。因为OH自由基不仅可以将水中可生物降解的物质，而且可以将水中有毒并难以降解的有机物完全氧化成CO2和H2O，AOT/AOP已经成为令人瞩目的技术热点。目前，AOT/AOP已被用来处理污染物含量和色度及浊度较低的地下水。
作为AOT/AOP之一的TiO2光催化氧化法，所利用的原理是催化剂吸收的光能超过TiO2的禁带宽度(380nm或更短)时所产生的电子和空位能使有机物质进行分解。半导体在吸收光能时，产生了电子从价带向导带的运动，此时产生电子或空位。它们和水中的氧、过氧化物或过氧根离子反应生成具有强氧化能力的OH自由基，后者继而将水中的污染物分解成CO2和H2O。如果电子和空位不能与反应诱导物接触，它们会很快地彼此结合，这样就不能诱导发生光反应了。所以，在TiO2光催化剂氧化技术中，重要的是TiO2催化剂能吸收到超过TiO2禁带宽度的光能，由此产生数量相等的电子/空位对。换言之，光催化剂反应的进行最好是以下方式的产生的空位用来氧化，而移动到导带的电子则进行还原，所以彼此就不会重新结合。如果催化剂经激发产生了电子/空位对，它就会将吸附的氢氧根离子氧化成具有强氧化能力的OH自由基。这些OH自由基则可用来分解有机物。同时，移动到导带的电子则与氧和/或过氧化氢之类的电子受体反应产生超氧化自由基(O2-·)和/或过氧化氢自由基(HO2·)，这些自由基都能够分解有机物。由此就阻止了电子和空位之间的重新结合。
因为在光催化剂吸收光能而被激发后很短的时间内电子和空位就会彼此重新结合，所以TiO2光催化剂氧化技术的关键在于减慢重新结合的过程，降低光催化剂的禁带宽度并节约使用大于此禁带宽度的光能。
上述光催化反应在半导体上如下展开。
首先，用光能激发半导体产生电子和空位。导带的电子具有还原能力，而价带的空位则表现出氧化能力。
然后，电子和空位在半导体表面被分开，引起光催化化学反应，产生OH自由基。该光催化反应的进行速度必须快于电子和空位重新结合的速度，否则光催化反应就不会发生。
再然后，电子和空位在半导体的表面与有机物接触并将其氧化和还原。此时，OH自由基起着强氧化剂的作用。
最后，有机物最终被分解成CO2和H2O。当这些终产物离开半导体表面时，催化作用在表面重新进行。
催化剂表面产生的OH自由基与有机物同时发生以下链反应
1.催化剂表面的OH自由基与吸附于催化剂表面的有机物之间的反应。
2.离开催化剂表面的OH自由基与吸附于催化剂表面的有机物之间的反应。
3.催化剂表面的OH自由基与催化剂表面附近的有机物之间的反应。
4.离开催化剂表面的OH自由基与催化剂表面附近的有机物之间的反应。
因此，TiO2光催化氧化技术利用的氧化机制包括以下步骤激发半导体在其表面产生电子/空位对，防止电子/空位对重新结合，通过电子/空位对的作用迅速产生OH自由基，由OH自由基充分分解有机物。该光催化剂氧化技术已经在地下水处理中证明了其优良的效果，但是在有效去除填埋废物的渗出水、工业废水(例如来自电镀工场、造纸厂、印染和皮革处理工场、石油化工厂等的废水和TNT废水)和牧业废水中有毒并难以降解物质的方面尚未充分利用。
有关的现有技术可以参见美国专利5,462,671和韩国已公开的专利申请98-50359。
上述美国专利公开了利用自由基低压光催化剂反应器连续处理被污染液体的方法和系统。该自由基低压光催化剂反应器不仅液体处理能力低，而且由于使用低压光源所以处理效率很差。该系统能够处理地下水但是难以处理一般工业废水。
上述韩国专利公开的是一种废水处理装置，据说能够解决凝聚和回收反应器中粉末或颗粒状催化剂的问题。据称，该装置操作简便，而且可以连续使用光催化剂。但是，因为浆料是用搅拌泵搅拌的，所以上述光催化剂存在着光催化反应效率低的问题。
本发明的发明人在对废水处理进行了广泛而深入的研究后发现，TiO2催化剂在受到UV光激发后能够产生OH自由基，后者能够将地下水以及各种来源的废水中的有机物氧化到要求的水平。本发明人掌握了TiO2光催化作用的机制以及可以改变调节的各种反应参数的影响，从而导致了本发明。
本发明目的之一是克服现有技术中的问题，提供利用光催化反应的废水处理系统，此系统是非技术人员也能稳定操作的。
本发明目的还在于提供无需考虑废水特性来使用光催化反应的废水处理系统。
本发明目的又在于提供废水中难以降解的有机污染物在TiO2光催化剂存在下可被氧化到适可水平，而不产生二次污染物的废水处理系统。
根据本发明，提供一个利用光催化反应的废水处理系统即可达到上述目的，该系统的流程包括预处理过程，此时通过凝聚和沉淀去除废水中的固体物质，并进行pH调节和脱去氨气；混合过程，此时经预处理的废水在混合池中与TiO2粉末和反应助剂混合；光氧化过程，此时经上述混合后的废水从位于反应器下部的入口引入至少一个光催化剂反应器，随着废水在光催化剂反应器内向上运行和循环，其中的污染物被光氧化和分解，所述的光催化剂反应器具有一个圆柱状壳体，其中至少有两块中心开孔的湍流板，各板按照一定的间隔沿壳体的内壁排列，通过这些湍流板上的孔装有一根内设UV灯的石英管；催化剂回收过程，此时去除了污染物的废水在3-5kg/cm2的压力下通过一个TiO2催化剂回收装置，得到净化水，所述的TiO2催化剂回收装置中装有粘土过滤器，它将TiO2粉末截留下来而让废水滤过，还有一些刮板，它们将截留在粘土过滤器表面上的TiO2粉末刮下来；催化剂再利用过程，此时被刮下的TiO2粉末再循环返回到上述混合池中。
结合附图阅读以下详细说明，将对本发明的上述目的、特征和其它优点有更清晰的理解，附图中
图1是本发明利用TiO2光催化氧化技术的废水处理系统的完整流程图；图2是本发明TiO2光催化氧化设备的流程图；图3是本发明TiO2光催氧化反应器的剖面图；图4是TiO2光催化氧化前预处理过程的流程图；图5是从处理后废水中回收TiO2粉末的催化剂回收装置的剖面图。
以下将结合这些附图详细说明本发明。
本发明涉及利用TiO2光催化氧化技术处理废水的方法，所述的废水包括填埋废物的渗出水、工业废水(例如来自电镀工场、造纸厂、印染和皮革处理工场、石油化工厂等的废水和三硝基甲苯(TNT)废水)、牧业废水和受污染的地下水，利用这个方法，在TiO2存在条件下，受到紫外光照射，废水中有毒并难以降解的有机物被氧化成对环境无害的稳定物质，在此方法中并不产生二次污染物。
需要指出的是，此处的“废水”若非另外说明，包括填埋废物的渗出水、工业废水(例如来自电镀工场、造纸厂、印染和皮革处理工场、石油化工厂等的废水和三硝基甲苯(TNT)废水)、牧业废水和受污染的地下水。
一般而言，TiO2光催氧化技术具有光催化氧化效率随流体色度、浊度和有机物浓度升高而降低的倾向。为了在利用TiO2光催氧化技术处理高色度、浊度和有机物浓度的废水中获得有效的处理效果，必须在进行TiO2光催氧化前进行适当的处理。
根据本发明，这一步预处理包括用于去除悬浮物质的化学凝聚过程和去除氨气氮的脱氨过程。在化学凝聚过程中，用凝聚剂例如FeCl3来降低废水中的色度、浊度和有机物浓度。该凝聚过程是本发明方法所必需的。然后对由此去除了浆状物的废水进行pH调节，然后强制吹入空气脱除氨气。脱氨可以进行，也可不进行。如果脱氨不是在预处理中进行，那么可以在光氧化后进行。上述预处理过程中的各个步骤都是本领域公知的，可以全部或部分省略，也可根据废水的特点补充其它的过程。
图1和图4是本发明废水处理的全过程和预处理过程。
如图所示，先将废水引入流量调节池1，借助于泵运送至凝聚池2，在其中加入H2SO4和FeCl3调节至pH3.5-4.5。经凝聚后含有凝聚物的废水被引入沉淀池3中静置一段时间。在沉淀池3中产生的淤泥被送至脱水器11进行最后的处理，从淤泥脱出的水再返回到流量调节池1中继续除污。接着，废水再进入pH调节池4，在其中加入NaOH将废水的pH调节至10.7或更高，再进入脱氨塔脱去氨气。然后，废水流入混合池6，在其中加入H2SO4，一起加入的还有反应助剂H2O2，将废水pH维持在3-4。在该pH范围内可以获得最稳定的氧化效率。
图2和图3显示的是本发明TiO2光催化氧化装置内的废水处理过程。如图2所示，可用一台泵将废水从混合池6中抽入光催化氧化反应器7中。为了更好地处理废水，必需将其与光催化剂充分混合。为此，光催化氧化反应器在其内部产生湍流。图3显示的是本发明产生湍流的TiO2光催化氧化反应器。反应器7的园柱形壳体内有灯保护管13，由石英制成，其中心装有UV灯12。在反应器7壳体的内壁和灯保护管13之间是一些环绕灯保护管13的湍流板14，它们紧靠壳体内壁但与灯保护管13的外壁13’隔开一定的距离。所以，在每块湍流板14和外壁13’之间形成一个间隙，称为环状空间，用数字14’表示，污水或废水流经该环状空间。较好的是，湍流板14与灯保护管的外壁13相隔5-12mm，这样，当废水流经该该环状空间时就会产生湍流。
在分别用A和B表示的反应器7壳体的顶部和底部，上密封板23和下密封板23’与壳体侧壁的内表面焊接。灯保护管13垂直位于反应器7内的中心线，并与上下密封板23和23’的中心孔配合，由上下两端的活动盖21和21’支承。两活动盖21和21’与密封板螺栓连接。O环D或D’紧密装在灯保护管13和两个密封板之间的环隙中进行密封。
为了用螺栓22将盖21和21’固定在上下密封板上，在盖21和21’上一些适当位置开若干个锁定孔，同时，在密封板23和23’上的相应位置开若干个内螺纹孔。为了将灯12的上下末端固定在保护管13内，将在一面具有中部凸台的碟形帽20和21’紧密装在盖21和21’的中心孔内，并用几个螺栓与盖21和21’连接。
以下将详细说明本发明双同心湍流光反应器的运作和效果。
在反应器壳体的底部B和顶部A分别有入口E和出口F，废水在泵的压力下从中流过。在压力下，从入口E进入的污水或废水流过灯保护管13的外壁13’与湍流板之间的环状空间，此时产生湍流，使得废水与TiO2粉末和H2O2充分混合。
在引起湍流后，污水或废水向上运行，充满在灯保护管13外壁13’与壳体内壁之间的空间，在该空间内形成连续而快速的流动。结果，废水中的污染物受到各湍流板的搅动，不会沉积在灯保护管外壁上，也不会沉积在反应器的内壁上。所以，这股湍流使得灯保护管和反应器壳体可在相当长的时间内保持清洁，因此，在此同样长的时间内，用光催化剂(TiO2)净化废水可以保持较高的效率。
此外，可以以并联或串联形式使用多个反应器7。此时，废水中的污染物有更多的机会接近灯保护管，所以它们接受到的UV光照射更充分。结果在这些多个反应器内，催化剂颗粒能连续引起光反应，由此使处理效率达到最大。
在产生湍流的同时对废水加压消除了催化剂颗粒沉积在底板上和引起温度升高的问题，并形成沿灯保护管的连续快速的流动，这就避免了灯保护管外壁被污染物所污染，因此不需要另外加以维修。如果废水入流超出了预先设计的处理能力，可以方便地附加一些设备来处理溢流。
回到图2，反应器7内的UV灯发出UV光，使得与废水混合的TiO2催化剂与H2O、氧和H2O2反应，在催化剂表面生成具有强氧化能力的OH自由基。然后，OH自由基将有毒并难以分解的物质完全氧化成H2O和CO2。可以用一台泵将流经光催化反应器7处理后的废水部分地返回到混合池6作进一步除污，其余则流入中和池8，在其中将pH调节至6.5-8.5，然后流入催化剂回收池9。或者，如果在预处理时没有进行脱氨，流经光催化反应器7处理后的废水最好进行一次脱氨。
必须对UV灯和TiO2催化剂进行适当的选择。当UV灯发出的UV光能为1KW，波长为253.7-380nm时，废水处理最有效。本发明所用UV灯的长度为670mm。锐钛矿TiO2被用作光催化反应的催化剂。从反应效率和经济利益角度考虑，TiO2的用量为0.1重量％或更高，以0.1-0.5重量％为宜。
为了激活UV光与TiO2反应产生电子和空位，在必要时，可以加入适量对废水处理来说合适的反应助剂，例如H2O2、KBrO3、(NH4)2S2O8和/或2KHSO3KHSO4K2SO4。我们发现，溶解氧不适合作为此类反应助剂。在溶解氧存在的情况下，TiO2与UV光的光反应难以活跃地产生电子和空位，即使产生了电子和空位，它们也会重新结合，因而不能很好的发挥分解污染物的功能。相反，我们发现，H2O2有助于活跃地产生电子和空位，并能够由电子和空位产生OH自由基，得以充分地氧化难以分解的有机物。
用过的催化剂TiO2回收后可以再利用。所以，需要设计一台TiO2催化剂回收装置。
图5显示的是TiO2催化剂回收装置9。
如图所示，TiO2催化剂回收装置9包括用来过滤废水并将其排入下一个废水处理池的第一机构。此第一机构有一个中空的轴17，它垂直固定在装置9壳体顶部的中心。沿长度方向，在中空轴17外壁的一些预定位置开了许多个椭圆形的排水孔。在轴17的外壁上环绕着排水孔安装若干个例如两个套环。利用每个套环，将粘土过滤器15牢固固定在轴17上。装置9还有用来将催化剂从粘土过滤器15表面刮除的第二机构。第二机构包括一个可转动的筒体，它同心地包围着轴17，并将粘土过滤器15包围在内。在旋转筒体的内壁上固定了许多个刮板16，其所在的位置使得它们紧密接触过滤器15的上下表面。装置9还包括一个利用电机的转动力来驱动筒体旋转的驱动机构。驱动机构包括一个从动齿轮。从动齿轮以可转动方式固定在轴17上方，并利用多个螺栓与旋转筒体的顶壁固定。与电机以可转动方式连接的驱动齿轮与从动齿轮配合，通过从动齿轮将电机的转动力传递给旋转筒体使之旋转。所以，当装置9运作时，旋转筒体借助于电机的转动力围绕着轴17旋转，刮板16将催化剂从过滤器15的上下表面刮除。
将40-50重量％粘土与50-60重量％多孔材料混合，制备成粘土过滤器。说明多孔材料的非限定性例子有活性炭和/或硅藻土。如果使用的多孔材料少于50重量％，粘土过滤器的滤水速度太低，会降低处理效率。相反，多孔材料超过60重量％会降低粘土过滤器的强度。为了获得分散均匀的原料混合物，所用的粘土最好过100目的筛。
将以上获得的粘土混合物先模制成碟形，静置自然干燥。然后在碟的一面涂上所含多孔材料粒径和孔径都比先前所用小的粘土溶液、不含多孔材料的粘土溶液或釉料，再自然干燥。以上涂覆和干燥过程重复2至6遍，直至形成具有一定厚度的涂层。下面表1给出了可用于本发明的多孔材料实例。但是，根据所处理废水的特性，本领域技术人员可以方便地对这些多孔材料的粒径和孔径以及涂层的厚度加以修改，所以，表1中例举的多孔材料不应被理解成是对本发明的限制。
表1多孔材料平均粒径(μm)平均孔径(μm)注Celite545 36.217.0 粘土Celite560 55 22.0 粘土Celite500 14.7 1.5 涂层Celite577 14.6 2.5 涂层然后，经上述涂覆的碟在950-1，300℃烧结5至12小时。如果以混合了多孔材料的粘土溶液或纯粘土溶液作为涂层，以上温度范围是较好的。若用釉作为涂层，因为釉会在约1,300℃完全烧结，此时烧结温度最好在1000至1100℃。这样避免了釉的完全烧结，过滤器就制成具有一定的强度而没有光泽。
将许多个这样的碟形过滤板重叠在一起，中间插入膨胀金属网(没有显示)，然后用C形板、密封剂或胶粘剂固定边缘，再用硅胶密封成粘土过滤器15。滤过的水通过膨胀金属网的孔隙流过去，金属网与固定的中空轴17上的排水孔连接。
根据本发明，可以根据污水或废水的特性和污染物的含量对过滤器加以修改。例如，可以将两个粘土过滤板重叠，中间插入膨胀金属板，其目的是承受施加于过滤器15上的压力并将金属板两侧的过滤板隔开，然后用C形板、密封剂或胶粘剂固定其边缘，最后用硅胶密封制成气密性粘土过滤器15。为了将这种过滤器15安装到固定的中空轴17上，环绕排水孔在轴17外壁上安装一个套环和橡胶垫片或O环。必要时，可在安装粘土过滤器15后再装一个橡胶垫片或O环。重叠过滤板的数目取决于所处理废水的质量，以10至18片为宜。
在一定的压力下(适宜的是2至4kg/cm2)，处理水从涂层表面流入粘土层，通过整个粘土过滤器15，流过膨胀金属界定的通道，直至固定中空轴17上的排水孔。然后，流过排水孔的处理水从出口18排出。在长度方向上，间隔一定距离的椭圆排水孔在中空轴17的外壁上相对地排列着，可将孔排列成上孔与下孔重叠。所以，可以根据需要在TiO2催化剂回收装置中装入尽可能多的粘土过滤器。
在处理水流过粘土过滤器的涂层时，杂质不能通过过滤器而被多孔材料截留。随着杂质在涂层表面的积累，粘土过滤器的过滤效率降低。为了防止过滤效率的降低，刮板的作用就是刮除聚积起来的这些杂质。或者，也可以在中空轴中吹气来清洁粘土过滤器。为了起到刮除过滤器15的上下表面收集催化剂和去除杂质的作用，刮板16被安装在旋转筒体内壁上的一定位置，务使刮板16与过滤器15的上下表面紧密接触，同时，刮板受驱动机构驱动，驱动机构包括与驱动齿轮配合的从动齿轮，该机构固定在轴17的上方能够转动，通过多个螺栓固定在旋转筒体的顶壁上。
催化剂和杂质被刮下后落到池底。它们聚积到一定的程度后，通过催化剂回收口19排出，回到混合池6。在经历了以上清洁过程后，粘土过滤器又恢复了最初的过滤效率。粘土过滤器能够有效处理有机或无机的细小颗粒物质(0.1-1μm)。
通过以下实施例可以更好地理解本发明，这些实施例仅以说明为目的，不能理解成是对本发明的限定。
实施例1制备粘土过滤器将原料粘土倾入水中，过100目筛，制备成45kg细粘土，然后与55kg硅藻土(购自Celite Korea，Korea，商品名为“Celite 560”)混合。在一个罐中搅拌混合以上混合物，同时用真空泵对罐抽以真空，为的是避免硅藻土在基质(粘土溶液)内部形成孔隙。
将以上制备的基质倒入石膏模具中，静置阴干一天。脱模后，再让成形的基质阴干一天，使得基质的干燥率达80％。如果该粘土碟不平整，则对其加工成为平整。在平整的粘土碟的一面施加涂层。为此，将经100目过筛的粘土悬浮液与硅藻土(购自Celite Korea，Korea，商品名为“Celite 500”)按4.5∶5.5的粘土∶Celite500重量比充分混合，然后用刷子将该悬浮液薄薄地涂在粘土板的一个表面上。
涂完后，用2天时间让板彻底阴干，然后在约1200℃烧结成过滤板。将一块金属网插入在两块上述过滤板中间，然后用C形板固定其边缘，最后用硅胶密封。
实施例2用实施例1制备的若干个粘土过滤器，如下组装到图5的催化剂回收装置中。先将一个O环装入位于固定轴底部的支架内。在支架上放置一层实施例1制备的粘土过滤器。然后，在此粘土过滤器上放置一个带O环的套环。按照上述方式将10个过滤器与固定轴组装完毕后，在固定轴上装上一个长度调节套环，然后与固定轴锁定。另一方面，在旋转筒体内侧壁上以一定间隔的位置装上许多个刮板，这些刮板由旋转筒体的壁朝固定轴向内伸展。此时，在固定轴上方旋转连接的旋转筒体与驱动机构的从动齿轮固定，通过驱动机构即可转动。
实施例3用来测试本发明装置的是来自废物填埋地的渗出水，其特性如表2所示。经过典型的生物处理后，渗出水被引入流量调节池，再泵送至凝聚池。在凝聚池中，加入4000mg/l的H2SO4和1300mg/l的FeCl3，使得pH为4。再将废水由凝聚池送入沉淀池，静置90分钟。然后，将形成的淤泥送至脱水器最终处理，从淤泥中脱出的水返回到流量调节池进一步除污。废水被引入pH调节池，加入4000mg/l的NaOH将pH调节至11，再进入脱氨塔排除氨气。然后，废水流入混合池，在此加入4500mg/l的H2SO4、1000mg/l反应助剂H2O2，将废水的pH保持在3.5。用泵将废水送至6个串联的图3所示光催化氧化反应器，令废水在其中进行一定程度的循环。每个光催化氧化反应器都具有一根长670mm直径150mm的UV灯管。挡板(湍流板)的周界表面与石英管外表面间隔7mm。UV灯发出253-380nm的光。加入0.1-0.2重量％的TiO2。然后，处理后的水流过实施例2所述的催化剂回收装置(过滤器介质的孔径为0.1-1μm)排出，回收的催化剂收集起来返回到混合池中再用。经过了上述化学凝聚、脱氨、光催化氧化和催化剂回收等过程的废水经测定，CODcr为289mg/l。结果见表2。
表2项目 处理前 处理后 认可的标准CODcr1.394 289800BOD134.3 40.770SS 446.7 8.370T-N2,342.4 108-T-P8,294 0.6248NH3-N 1.63249100色度 1,84129300如前所述，本发明提供了一种水处理方法，利用该方法可以将废水中有毒和难以分解的有机物充分氧化到合法的对环境安全的水平。为此，本发明利用了OH自由基的强氧化活性，OH自由基是UV灯、TiO2催化剂和氧化助剂之间相互反应的产物。OH自由基能将目标物质转化成CO2和H2O，这两者都是对环境无害的。此外，利用本发明的催化剂回收装置，催化剂可以循环使用，提供了显著的经济效益。此外，本发明装置安装在水处理系统中只需要很小的空间。而且，由于光催化氧化反应器是由标准部件构成的，所以维护简便。与常规水处理过程相比，本发明过程不会产生大量淤泥和二次废产物。而且，本发明的水处理系统结构既紧凑，可以连续和自动化运行，又可以远程监控，操作者无需很高的学历，而且所需人数甚少。而且，即使渗出水的流量在5至100％之间改变，系统仍然能够有效运作。系统的另一个优点是，因为其制造可采用组件模式，所以根据流量的不同可以方便的进行比例放大或缩小。
以上是对本发明的说明，其中的术语是说明性的而不是限定性的。根据上述说明可以进行多种修改和改动。所以，本发明除上述具体方式外，还可以以其它方式实施，这些都属于权利要求书的范围之内。
权利要求
1.光催化反应废水处理系统，它包括预处理过程，此时通过凝聚和沉淀去除废水中的固体物质，并进行pH调节和脱去氨气；混合过程，此时经预处理的废水在混合池中与TiO2粉末和反应助剂混合；光氧化过程，此时经上述混合后的废水从位于反应器底部的入口引入至少一个光催化剂反应器，随着废水在光催化剂反应器内向上运行和循环，其中的污染物被光氧化和分解，所述的光催化剂反应器具有一个柱状壳体，其中至少有两块中心开孔的湍流板，各板按照一定的间隔沿壳体的内壁排列，通过这些湍流板上的孔装有一根内设UV灯的石英管；催化剂回收过程，此时去除了污染物的废水在3-5kg/cm2的压力下通过一个TiO2催化剂回收装置，得到净化水，所述的TiO2催化剂回收装置中装有粘土过滤器，它将TiO2粉末截留下来而让废水滤过，还装有一些刮板，它们将截留在粘土过滤器表面上的TiO2粉末刮下来；催化剂再利用过程，此时被刮下的TiO2粉末被再循环返回到上述混合池中。
2.根据权利要求1所述的系统，所述的废水包括填埋废物地点的渗出水、来自电镀工场、造纸厂、印染厂、皮革厂、石油化工厂等的废水和三硝基甲苯废水、牧业废水和/或受污染的地下水。
3.根据权利要求1所述的系统，所述的石英管与所述中部空间的周边相隔5至12mm。
4.根据权利要求1所述的系统，还包括中和过程，在此过程中经过所述光氧化过程处理的废水被中和。
5.根据权利要求1所述的系统，所述的UV灯长670mm，发射的UV光的能量为1KW，波长为253.7-380nm。
6.根据权利要求1所述的系统，所述的TiO2催化剂回收系统包括过滤和排放来自废水处理池的废水的第一机构，所述的第一机构有一个中空的轴，它垂直固定在装置壳体顶部的中心，沿长度方向，在中空轴17外壁的一些预定位置开了许多个椭圆形的排水孔。在轴1的外壁上环绕着排水孔安装若干个套环，利用所述套环将若干个粘土过滤器固定在轴上；用于刮除粘土过滤器表面催化剂的第二机构，所述第二机构包括一个可转动的筒体，它同心地包围着中空轴，并将粘土过滤器包围在内，旋转筒体上固定了许多个刮板，其所在的位置使得它们紧密接触过滤器的上下表面；用于转动可旋转筒体的第三机构，所述的第三机构由一个从动齿轮和一个驱动齿轮构成，从动齿轮以可转动方式固定在所述中空轴的上方，并利用多个螺栓与旋转筒体的顶壁固定，驱动齿轮与从动齿轮配合，利用电机的转动力可使旋转筒体转动。
7.根据权利要求1所述的系统，所述的反应助剂是至少一种以下物质氧、H2O2、KBrO3、(NH4)2S2O8和2KHSO3KHSO4K2SO4。
8.根据权利要求1所述的系统，所述的脱氨在所述的光氧化过程后进行。
全文摘要
本发明公开了一种光催化反应废水处理系统。还公开了一种光催化反应器和一种TiO
文档编号B01J21/06GK1245147SQ9911805
公开日2000年2月23日 申请日期1999年8月19日 优先权日1998年8月19日
发明者金炳德, 李智炯 申请人:株式会社太白环境, 李智炯