CN111517537B - 一种光催化氧化废水处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光催化氧化废水处理装置，包括反应腔体，反应腔体内部通过隔板分隔成第一反应室、第二反应室、第三反应室和出水腔室。出水腔室顶部竖直设置有完全贯穿第一反应室、第二反应室和第三反应室的中心管，中心管底部与出水腔室相连通。第一反应室的外侧壁上开设有进水口，内部设有第一光催化组件，底部在靠近中心管一侧开设有与第二反应室相连通的第一导水孔。第二反应室内设有第二光催化组件，底部在靠近外侧壁一侧开设有与第三反应室相连通的第二导水孔。第三反应室内设有电化学催化装置，内侧壁上开设有与中心管相连通的第三导水孔，出水腔室的侧壁上开设有出水口。本发明的处理装置净化水质的效果好，处理效率高。
Description
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，特别涉及一种光催化氧化废水处理装置。
背景技术
水处理的方式包括物理处理、化学处理、生物处理。物理方法包括利用各种孔径大小不同的滤材，利用吸附或阻隔方式，将水中的杂质排除在外，物理方法也包括沉淀法，就是让比重较小的杂质浮于水面捞出，或是比重较大的杂质沉淀于下，进而取得。化学方法则是利用各种化学药品将水中杂质转化为对人体伤害较小的物质。生物处理则是利用微生物的生命活动，对废水中呈溶解态或胶体状态的有机污染物降解作用，从而使废水得到净化的一种处理方法。
在具体实践中，很多工业废水都含有有毒性和稳定性较强的污染物，对于这样的废水难以用常规单一的物理处理方法、化学处理方法或生物处理方法进行处理。因此需要开发一款能够实现高效处理、净化废水的废水处理装置。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种光催化氧化废水处理装置，其能够处理难生物降解的污染物，从而达到高效去除及净化废水的目的。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种光催化氧化废水处理装置，包括反应腔体，所述反应腔体内部通过隔板分隔呈上下分布的第一反应室、第二反应室、第三反应室和出水腔室。所述出水腔室顶部竖直设置有完全贯穿第一反应室、第二反应室和第三反应室的中心管，中心管底部与出水腔室相连通。所述第一反应室的外侧壁上开设有进水口，所述进水口连接进水管。第一反应室内设有第一光催化组件，第一反应室底部在靠近中心管一侧开设有与所述第二反应室相连通的第一导水孔。所述的第二反应室内设有第二光催化组件，第二反应室底部在靠近外侧壁一侧开设有与第三反应室相连通的第二导水孔。所述的第三反应室内设有电化学催化装置，第三反应室的内侧壁上开设有与所述中心管相连通的第三导水孔。所述出水腔室的侧壁上开设有出水口。
进一步地，所述的第一光催化组件包括由外至内依次设置的第一环形隔板、第一环形光触媒材料层、第一环形UV灯、第二环形隔板、第二环形光触媒材料层和第二环形UV灯。所述的第一环形UV灯和第二环形UV灯分别外接电源，所述的第一环形隔板上沿周向开设有若干个第一过水缺口，第二环形隔板上沿周向开设有若干个第二过水缺口，所述的第一过水缺口和第二过水缺口相互错开设置。
优选地，所述的第一环形光触媒材料层和第二环形光触媒材料层均为固载TiO2光催化剂的不锈钢丝网层。
进一步地，所述的第二光催化组件包括由内至外依次设置的第三环形隔板、第一环形填料层、第一环形紫外灯、第四环形隔板、第二环形填料层和第二环形紫外灯。所述的第一环形紫外灯和第二环形紫外灯分别外接电源，所述的第三环形隔板上沿周向开设有若干个第三过水缺口，第四环形隔板上沿周向开设有若干个第四过水缺口，所述的第三过水缺口和第四过水缺口相互错开设置
优选地，所述的第一环形填料层和第二环形填料层均为铁碳微电解材料填料层。
进一步地，所述的电化学催化装置包括阴极板和阳极板，所述的阴极板和阳极板分别外接电源，所述阴极板的表层为活性炭纤维或碳纳米管，所述阳极板的表面载有二氧化钛纳米管。
进一步地，所述出水腔室的底部由下至上依次设有曝气盘组、多孔承托板和活性炭填充层，所述的曝气盘组与外置的气体发生器连通，所述出水口的位置高于所述活性炭填充层。
进一步地，所述中心管的顶部连接有尾气破坏器。
进一步地，所述的进水管上设有管道射流器。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
1、利用光催化氧化反应、芬顿反应、电化学催化反应、物理吸附等技术之间存在的耦合协同作用，可显著提高处理效果，实现单一工艺、分级工艺或其他现有一般工艺难以达到的降解效果，复合协同工艺的应用亦可降低处理成本，具有广阔的市场前景。
2、本发明中，废水首先经过第一反应室，在UV灯结合TiO2光触媒材料的作用下发生光催化氧化反应，将废水中的重金属离子进行去除。去除重金属离子后的废水进入第二反应室中，在紫外灯结合铁碳微电解材料发生芬顿反应，难生化降解的废水中的污染物得到高效的去除。经第二反应室处理后的废水进入第三反应室中，通过电解反应使得废水中的持久性有机污染物发生分解并转化为无毒性的可生化降解物质。处理完成的废水最终进入出水腔室中，通过活性炭吸附，将废水中的可吸附杂质进行吸附去除。
3、在第一反应室和第二反应室内分别设置两层环形隔板，且内外层环形隔板的缺口相互错开设置，使得废水在第一反应室/第二反应室内能够充分地和光触媒材料/铁碳微电解材料进行接触，使得废水在反应室内的停留时间变长，处理更彻底。
本发明提供的废水处理装置实现了多种工艺的***作用，互促互补，克服了各自单一作用时的缺点，在大大提高了废水处理效果的同时，也优化了反应器结构，缩小占地面积，降低处理成本，具备实际可行性和适用性。
附图说明
图1为本发明的处理装置的内部结构示意图。
图2为图1沿A-A方向的剖面示意图。
图3为图1沿B-B方向的剖面示意图。
主要组件符号说明：1、反应腔体；10、隔板；100、中心管；101、第一反应室；102、第二反应室；103、第三反应室；104、出水腔室；105、进水口；106、进水管；107、管道射流器；108、第一导水孔；109、第二导水孔；110、第三导水孔；111、出水口；121、第一环形隔板；1211、第一过水缺口；122、第一环形光触媒材料层；123、第一环形UV灯； 124、第二环形隔板；1241、第二过水缺口；125、第二环形光触媒材料层；126、第二环形 UV灯；131、第三环形隔板；1311、第三过水缺口；132、第一环形填料层；133、第一环形紫外灯；134、第四环形隔板；1341、第四过水缺口；135、第二环形填料层；136、第二环形紫外灯；14、曝气盘组；15、多孔承托板；16、活性炭填充层；2、尾气破坏器；3、电源； 41、阴极板；42、阳极板；5、电源；6、气体发生器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。
实施例一
如图1-3所示，一种光催化氧化废水处理装置，包括反应腔体1，反应腔体1为圆柱形结构。反应腔体1内部通过隔板10分隔呈上下分布的第一反应室101、第二反应室102、第三反应室103和出水腔室104。出水腔室104顶部竖直设置有完全贯穿第一反应室101、第二反应室102和第三反应室103的中心管100，中心管100设在反应腔体1的中心轴线处。中心管100底部与出水腔室104相连通，顶部通过管道连接至尾气破坏器2。第一反应室101 的外侧壁上开设有进水口105，进水口105连接进水管106，进水管106上设有管道射流器 107。
第一反应室101内设有第一光催化组件，第一反应室101底部在靠近中心管100一侧开设有与第二反应室102相连通的第一导水孔108。第一光催化组件包括由外至内依次设置的第一环形隔板121、第一环形光触媒材料层122、第一环形UV灯123、第二环形隔板124、第二环形光触媒材料层125和第二环形UV灯126。第一环形UV灯123和第二环形UV灯126 分别外接电源3。第一环形光触媒材料层122和第二环形光触媒材料层125均为固载TiO2 光催化剂的不锈钢丝网层。第一环形隔板121上沿周向开设有若干个第一过水缺口1211，第二环形隔板124上沿周向开设有若干个第二过水缺口1241，第一过水缺口1211和第二过水缺口1241相互错开设置。
第二反应室102内设有第二光催化组件，第二反应室102底部在靠近外侧壁一侧开设有与第三反应室103相连通的第二导水孔109。第二光催化组件包括由内至外依次设置的第三环形隔板131、第一环形填料层132、第一环形紫外灯133、第四环形隔板134、第二环形填料层135和第二环形紫外灯136。第一环形紫外灯133和第二环形紫外灯136分别外接电源3，第一环形填料层132和第二环形填料层135均为铁碳微电解材料填料层。第三环形隔板131上沿周向开设有若干个第三过水缺口1311，第四环形隔板134上沿周向开设有若干个第四过水缺口1341，第三过水缺口1311和第四过水缺口1341相互错开设置。
第三反应室103内设有电化学催化装置，第三反应室103的内侧壁上开设有与中心管 100相连通的第三导水孔110。电化学催化装置包括阴极板41和阳极板42，阴极板41和阳极板42分别外接电源5，阴极板41的表层为活性炭纤维或碳纳米管，阳极板42的表面载有二氧化钛纳米管。
出水腔室104的底部由下至上依次设有曝气盘组14、多孔承托板15和活性炭填充层16，曝气盘组14与外置的气体发生器6连通，出水腔室104的侧壁上开设有出水口111，出水口111的位置高于活性炭填充层16。
本发明的工作原理为：
1、难降解废水由进水管106经管道射流器107射入第一反应室101内。由于进水孔105 只有一个，进入第一反应室101的废水会沿着第一环形隔板121的外壁面流动，在若干个第一过水缺口1211的导向下从多个方向进入并与第一环形光触媒材料层122充分接触。进入的废水在第一环形UV灯123结合TiO2光触媒材料的作用下发生光催化氧化反应，将废水中的重金属离子进行去除。随后，废水继续沿着第二环形隔板124的外壁面流动，在若干个第二过水缺口1241的导向下从多个方向进入并与第二环形光触媒材料层125充分接触。进入的废水在第二环形UV灯126结合TiO2光触媒材料的作用下再次进行光催化氧化反应，将废水中的重金属离子进行彻底去除。经第一光催化组件处理后的废水由若干个第一导水孔108 进入第二反应室102中。
2、进入到第二反应室102内的废水由内向外流动，在若干个第三过水缺口1311的导向下从多个方向向外流动并与第一环形填料层132充分接触，在第一环形紫外灯133结合铁碳微电解材料的作用下发生芬顿反应，将废水中难降解的污染物进行分解。随后，废水继续在若干个第四过水缺口1341的导向下从多个方向向外流动并与第二环形填料层135充分接触，在第二环形紫外灯136结合铁碳微电解材料的作用下再次发生芬顿反应，将废水中难降解的污染物进行彻底分解。经第一光催化组件处理后的废水由若干个第二导水孔109进入第三反应室103中。
3、进入到第三反应室103内的废水在电化学催化装置的电解作用下，废水中的持久性有机污染物发生分解并转化为无毒性的可生化降解物质，阴极板41和阳极板42可依据具体情况设置一组或多组。电解完成的废水经第三导水孔110进入中心管100内并最终排入出水腔室104中，第一反应室101、第二反应室102、第三反应室103及出水腔室104内产生的气体直接排入尾气破坏器2中除去臭氧等，避免产生二次污染。排入出水腔室104内的废水通过活性炭填充层16吸附，将废水中的可吸附杂质进行吸附去除，出水腔室104底部的曝气盘组14可以对废水进行传质并提供曝气所需气体。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种光催化氧化废水处理装置，其特征在于：包括反应腔体，所述反应腔体内部通过隔板分隔呈上下分布的第一反应室、第二反应室、第三反应室和出水腔室，所述出水腔室顶部竖直设置有完全贯穿第一反应室、第二反应室和第三反应室的中心管，中心管底部与出水腔室相连通，所述第一反应室的外侧壁上开设有进水口，所述进水口连接进水管，第一反应室内设有第一光催化组件，第一反应室底部在靠近中心管一侧开设有与所述第二反应室相连通的第一导水孔，所述的第二反应室内设有第二光催化组件，第二反应室底部在靠近外侧壁一侧开设有与第三反应室相连通的第二导水孔，所述的第三反应室内设有电化学催化装置，第三反应室的内侧壁上开设有与所述中心管相连通的第三导水孔，所述出水腔室的侧壁上开设有出水口；
所述的第一光催化组件包括由外至内依次设置的第一环形隔板、第一环形光触媒材料层、第一环形UV灯、第二环形隔板、第二环形光触媒材料层和第二环形UV灯，所述的第一环形UV灯和第二环形UV灯分别外接电源，所述的第一环形隔板上沿周向开设有若干个第一过水缺口，第二环形隔板上沿周向开设有若干个第二过水缺口，所述的第一过水缺口和第二过水缺口相互错开设置；
所述的第一环形光触媒材料层和第二环形光触媒材料层均为固载TiO2光催化剂的不锈钢丝网层；
所述的第二光催化组件包括由内至外依次设置的第三环形隔板、第一环形填料层、第一环形紫外灯、第四环形隔板、第二环形填料层和第二环形紫外灯，所述的第一环形紫外灯和第二环形紫外灯分别外接电源，所述的第三环形隔板上沿周向开设有若干个第三过水缺口，第四环形隔板上沿周向开设有若干个第四过水缺口，所述的第三过水缺口和第四过水缺口相互错开设置；
所述的第一环形填料层和第二环形填料层均为铁碳微电解材料填料层。
2.如权利要求1所述的一种光催化氧化废水处理装置，其特征在于：所述的电化学催化装置包括阴极板和阳极板，所述的阴极板和阳极板分别外接电源，所述阴极板的表层为活性炭纤维或碳纳米管，所述阳极板的表面载有二氧化钛纳米管。
3.如权利要求1所述的一种光催化氧化废水处理装置，其特征在于：所述出水腔室的底部由下至上依次设有曝气盘组、多孔承托板和活性炭填充层，所述的曝气盘组与外置的气体发生器连通，所述出水口的位置高于所述活性炭填充层。
4.如权利要求1所述的一种光催化氧化废水处理装置，其特征在于：所述中心管的顶部连接有尾气破坏器。
5.如权利要求1所述的一种光催化氧化废水处理装置，其特征在于：所述的进水管上设有管道射流器。
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