一種懸浮光催化氧化水處理裝置的製作方法

2023-07-19 15:47:51 1

專利名稱：一種懸浮光催化氧化水處理裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於生活及工業水處理技術領域，特別涉及一種光催化氧化水處理裝置的結構設計。
②儘管膜能有效對催化劑和處理水進行有效的分離，但連續運行中由於催化劑在膜表面積累導致膜汙染嚴重，膜阻力上升較快(膜過濾阻力上升速率為5×105m-1s-1)，為了降低膜阻力，需要定期清洗，使得對膜清洗的周期變短，不利於連續運行。
③連續運行中由於燈的照射使得燈管溫度升高，燈管表面結垢，嚴重影響光的透射效果(運行一周以後，套管壁的光強下降了90％)，大大降低光催化反應速率，從而影響到反應器的處理效率。
本發明是通過如下技術方案實現的一種懸浮光催化氧化水處理裝置，主要包括反應器，空氣供給裝置，由進水箱、水泵和進水管組成的進水系統及由出水箱、出水泵組成的出水系統，在所述反應器內設置有隔板將反應器分為燈區和膜區兩部分，所述的燈區內布置多個帶有套管的紫外燈，其特徵在於在所述反應器的燈區和膜區底部各設置一個微孔曝氣氣室，該微孔曝氣氣室的頂部設有微孔曝氣板，所述的微孔曝氣氣室通過管道與所述空氣供給裝置連接；在所述反應器內的膜組件下方設置一個輔助多孔布氣管，該布氣管通過管道與空氣供給裝置連接。在反應器底部通過微孔板的滿底曝氣，可有效地促進催化劑混合液的混合和循環，並可防止粉末催化劑的下沉。另外通過在膜組件下方設置的輔助多孔該布氣管的間歇曝氣，可使沉積在膜表面的汙染物脫落，防止過濾膜堵塞。
本發明所述的裝置還包括一個由鼓風機、氣體流量計和通風管組成的通風裝置，所述的通風管設置在燈區內並與每個紫外燈套管連接。作為光源的燈管安裝在可通風的套管中，利用通風降低套管溫度，可有效防止套管表面結垢和泥垢粘附。
本發明的特徵還在於在所述的空氣供給裝置和輔助多孔布氣管相連的管路上設置了一個由時間控制器控制的電磁閥以及在兩個微孔曝氣氣室與空氣供給裝置連接的管路上分別設置了由時間控制器控制的電磁閥。
為了增加燈區的光強，提高反應效率，本發明在所述的反應器燈區內壁貼有反射膜。
該裝置還設有報警系統，所述的報警系統是由設置在反應器中的液位控制器和報警器及系統電源組成，以防止反應器由於不正常運轉導致反應器中液體溢出。
本發明還在所述的進水系統中設置了液位控制器，用以控制進水泵的開停。
本發明與現有技術相比，具有以下優點及突出性進步本發明由於在反應器底部通過微孔板的滿底曝氣，不僅使反應器中的曝氣均勻性得到改善，有效地促進了催化劑混合液的混合和循環，防止粉末催化劑的下沉，而且有利於有機物的高效分解。另外通過在膜組件下方設置的輔助多孔布氣管的間歇曝氣，使膜的抖動加強，降低了催化劑顆粒在膜絲間的聚積，催化劑濃度降低也較緩慢；可使沉積在膜表面的汙染物脫落，防止過濾膜堵塞，延長了處理周期。本發明還在燈區設置了通風裝置，從而解決了由於燈的照射使得燈管溫度升高，造成燈管表面結垢，影響光的透射效果的問題。總之，本發明有效地解決了現有技術的不足和缺陷，具有反應速率高，並能長期連續運行的特點，同時其操作性和安全性也得到了進一步提高。該裝置不僅適用於有機廢水的降解，也適用於有機廢水中所含有的細菌的滅菌和除菌。
圖2為反應器微孔曝氣氣室的結構示意圖。
圖3為設有輔助多孔布氣管的反應器膜區的結構示意圖。
本發明所提供的懸浮光催化氧化水處理裝置主要包括反應器1、空氣供給裝置55，由進水箱72、水泵71和進水管組成的進水系統以及由出水箱32、出水泵31組成的出水系統。所述的反應器1內部設有隔板2、膜組件3、紫外燈光源4；隔板2將反應器分成燈區和膜區兩部分，根據混合液中有機物含量，其設置位置可適當調整，以利於提高有機物的分解效果。在燈區和膜區的底部各設置一個微孔曝氣氣室5，該微孔曝氣氣室的頂部設有不鏽鋼微孔曝氣板51，兩個微孔曝氣氣室分別與由時間控制器54控制的電磁閥52、53相連，進而與空氣壓縮機55相連，時間控制器54通過控制對電磁閥52、53的通斷可實現在膜區曝氣、燈區曝氣或兩區同時曝氣。微孔曝氣板51進行滿底曝氣，從而防止了混合液中的粉末光催化劑的下沉，使光催化劑均勻地分布在混合液中，通過保持混合液中光催化劑的均勻分散，可保證有機物光催化降解的穩定進行。在所述反應器內的膜組件下方設置一個輔助多孔布氣管6，該布氣管亦通過管道與空氣供給裝置連接55。通過輔助多孔布氣管6對膜組件3進行間歇曝氣，過濾膜上附著的有機物一部分受到氣泡的衝刷從過濾膜表面脫落下來，因此可以防止過濾膜的堵塞。
膜組件3通過出水管與出水箱32相連接，出水泵31安裝在出水管中間，通過抽吸作用，將混合液經膜過濾，粉末光催化劑(TiO2)被膜截留保持在反應器中，出水則由出水泵31的抽吸進入出水箱32。
紫外燈光源4的形狀為棒狀，放置在石英套管41的中間，在反應器1的格子區域內安裝有多個紫外燈光源4，光源點燈數可根據反應器1內的混合液的處理量由控制器45控制。為了降低套管的溫度，本發明設有通風裝置，該裝置包括鼓風機43、氣體流量計44和通風管42，通風管42設置在反應器內與每個石英套管41相連。反應器1的內壁粘貼有反射膜9，可使來自光源4的光線反射回反應器。伴隨光的照射可有效地分解有機物，因此能夠長期穩定地處理含有機廢水。
由設置在膜組件3下方的輔助多孔布氣管6與由時間控制器62控制的電磁閥61相連，進而與空氣壓縮機55相連，由時間控制器62控制反衝時間。
進水時由液位計7控制進水泵71，當反應器內液面低於一定水平時，進水泵71開啟，進水由進水箱72經過進水泵71和止回閥73進入反應器，當反應器內液面高於一定水平時，進水泵停止，這樣使反應器內的水量始終保持相對恆定。
本發明通過另一液位計8監測反應器中的水位，當水位達到異常值時，警報器82發出警報，同時切斷系統總電源81，系統停止運轉，這樣可增加系統的安全性。
實施例本發明基於處理含有初始濃度0.27mmol/L對氯苯鉀酸微汙染水，光催化劑採用粒徑在1～10μm的TiO2。光源採用254nm波長的紫外燈，輔助多孔布氣管直徑為15mm的聚氯乙烯(PVC)管，一端封閉，在管上鑽直徑為0.5-1mm的孔，每孔間距2～5mm。不鏽鋼微孔板微孔孔徑為5微米(可以購買成品)。
反應器主體尺寸0.555×0.45×1.5m3。連續運行40天以上本發明的主要數據及效果如下①反應器中的曝氣均勻性得到改善，催化劑沉降由原來的0.03g/l d，變為0.0025g/ld，按照連續運行催化劑濃度降低25％以上就能夠明顯影響處理效果計算，可以提高反應器連續運行周期120倍。
②降低了催化劑顆粒在膜絲間的聚積及膜表面和膜孔內的汙染。在其他處理參數相同情況下，膜阻力由原來的5×105m-1s-1下降為1.3×105m-1s-1，可以延長處理周期3.8倍。同時催化劑濃度降低也較緩慢。
③通風量在0.5m3/h，其他條件保持相同，一周後套管光強下降16％，低於沒有通風裝置時套管光強下降90％，延長試驗周期5倍以上。
權利要求
1.一種懸浮光催化氧化水處理裝置，主要包括反應器(1)，空氣供給裝置(55)，由進水箱(72)、水泵(71)和進水管組成的進水系統以及由出水箱(32)、出水泵(31)組成的出水系統，在所述反應器內設置有隔板(2)將反應器分為燈區和膜區兩部分，所述的燈區內布置多個帶有套管(41)的紫外燈(4)，其特徵在於在所述反應器的燈區和膜區底部各設置一個微孔曝氣氣室(5)，該微孔曝氣氣室的頂部設有微孔曝氣板(51)，所述的微孔曝氣氣室通過管道與所述空氣供給裝置(55)連接；在所述反應器內的膜組件(3)下方設置一個輔助多孔布氣管(6)，該布氣管通過管道與空氣供給裝置連接。
2.按照權利要求1所述的懸浮光催化氧化水處理裝置，其特徵在於該裝置還包括一個由鼓風機(43)、氣體流量計(44)和通風管(42)組成的通風裝置，所述的通風管(42)設置在燈區內並與每個紫外燈套管(41)連接。
3.按照權利要求1或2所述的懸浮光催化氧化水處理裝置，其特徵在於在所述的空氣供給裝置(55)和輔助多孔布氣管(6)相連的管路上設置由時間控制器(62)控制的電磁閥(61)。
4.按照權利要求1或2所述的懸浮光催化氧化水處理裝置，其特徵在於在兩個微孔曝氣氣室(5)與空氣供給裝置(55)連接的管路上分別設置由時間控制器(54)控制的電磁閥(52)、(53)。
5.按照權利要求1所述的懸浮光催化氧化水處理裝置，其特徵在於所述的反應器燈區內壁貼有反射膜(9)。
6.按照權利要求1所述的懸浮光催化氧化水處理裝置，其特徵在於所述的進水系統還包括液位控制器(7)。
7.按照權利要求1所述的懸浮光催化氧化水處理裝置，其特徵在於該裝置還包括一個報警系統，所述的報警系統包由設置在反應器(1)中的液位控制器(8)和報警器(82)及系統電源(81)組成。
全文摘要
一種懸浮光催化氧化水處理裝置，屬於生活及工業水處理技術領域。它主要包括反應器，空氣供給裝置，進水系統和出水系統；在反應器內設有隔板將反應器分為燈區和膜區兩部分；本發明在燈區和膜區底部各設置一個微孔曝氣氣室，並在膜組件下方設置輔助多孔布氣管。通過微孔板的滿底曝氣和輔助多孔布氣管的間歇曝氣，防止了粉末催化劑的下沉，同時有利於有機物的高效分解，防止了膜堵塞，有效的延長了處理周期。本發明還在燈區設置了通風裝置，解決了由於燈管溫度升高所造成燈管表面結垢等問題。具有反應速率高，能長期連續運行的特點，其操作性和安全性也得到了進一步提高。既適用於有機廢水的降解，也適用於有機廢水中所含有的細菌的滅菌和除菌。
文檔編號C02F1/72GK1415557SQ0215993
公開日2003年5月7日 申請日期2002年12月30日 優先權日2002年12月30日
發明者黃霞, 施漢昌, 孟耀斌, 梁鵬 申請人:清華大學