[发明专利]太阳光催化氧化-膜分离三相流化床内循环反应装置

权利要求书

1.太阳光催化氧化-膜分离三相流化床内循环反应装置(下述内循环反应装置)，它包括光催化反应区和膜分离区，所述的光催化反应区包括采光系统、管式反应器和下部水箱；其中采光系统包括采光板和太阳能跟踪装置，而其中所述的采光板则既可以是平截式复合抛物面采光板，亦可以是太阳光聚能板，且所述的平截式复合抛物面采光板或太阳光聚能板设置在根据需要而设置的由太阳光自动跟踪装置控制的转动轴上；所述的太阳能跟踪装置亦可根据需要而不设置，这时采光系统仅为平截式复合抛物面采光板或太阳光聚能板；所述的管式反应器设置在所述的平截式复合抛物面采光板或太阳光聚能板的中心，其特征在于：所述的管式反应器既可以是双层同心圆结构(或双层同轴方形等其它结构形式)，亦可仅仅由单一的反应管构成，其中双层同心圆结构(或双层同轴方形等其它结构形式)的外管或单一反应管还可以根据需要而设置为具有防止或减少热损失的真空夹套结构形式；所述的下部水箱其特征在于设置有进水口、排泥/水口以及第一曝气装置，且所述的第一曝气装置采用分段曝气方式进行曝气，即通过调节、控制各分段曝气管的孔径及其曝气量大小，使废水在各管式反应器之间实现内循环流动；所述的膜分离区包括设置在所述的光催化反应区上部的膜分离器壳体，以及在膜分离器壳体中设置的与出水口相连通的浸没式膜组件，所述的浸没式膜组件放置在膜分离壳体中，且在膜组件底部可根据需要设置第二曝气装置；所述的膜分离器壳体既可以是敞开式的，亦可以是带有排气装置封闭式的，且管式反应器可根据需要固定在膜分离器壳体的壁面上；在下部水箱、膜分离器壳体中可根据需要设置适当的加热装置，保证光催化反应时废水温度能够维持较为适宜的光催化反应温度，实现光、热协同催化氧化反应。

2.根据权利要求1所述的太阳光催化氧化-膜分离三相流化床内循环反应装置，其特征在于：所述的复合抛物面采光板(compound parabolic collector，CPC)或太阳光聚能板根据需要一般是以经度为基准、且根据当地纬度呈一定倾斜角度(一般情况下应等于当地纬度)的南北纵向放置；当根据需要设置太阳光自动跟踪装置时，通过太阳光自动跟踪装置的适当调节使复合抛物面采光板或太阳光聚能板与太阳光垂直或尽可能垂直，使管式反应器能够最大程度地接收太阳光，提高光催化反应的效率。

3.根据权利要求1所述的太阳光催化氧化-膜分离三相流化床内循环反应装置，其特征在于：在所述的下部水箱设置第一曝气装置，且第一曝气装置可根据需要设置成曝气板或者曝气管等形式；第一曝气装置还可根据实际需要延伸至管式反应器中的适当位置。

4.根据权利要求1所述的太阳光催化氧化-膜分离三相流化床内循环反应装置，其特征在于：所述的管式反应器可以是双层同心圆结构(或双层同轴方形等其它结构形式)，其中外管为对太阳紫外辐射有很高透射率的高硅氧玻璃管，内管为对短波紫外光透射率达90％以上的石英管或者石英冷阱管等，内管和外管亦可选用其它紫外透射率高的材料；所述的紫外灯等紫外光源(即人工光源)设置在所述的石英管或者石英冷阱管内部，此时本发明所述的反应装置是双光源(太阳光和人工光源)结构；另外，外管还可以根据需要而设计为真空夹套保温结构形式。

5.根据权利要求1所述的太阳光催化氧化-膜分离三相流化床内循环反应装置，其特征在于：所述的管式反应器还可以是单一的反应管，这时所述的本发明反应装置仅是单一太阳光光源结构；其中反应管为对太阳紫外辐射有很高透射率的高硅氧玻璃管，或亦可选用其它紫外透射率高的材料；此外，单一反应管还可以根据需要而设计为真空夹套保温结构形式。

6.根据权利要求1所述的太阳光催化氧化-膜分离三相流化床内循环反应装置，其特征在于：对所述的下部水箱中的第一曝气装置进行分段曝气，通过调节分段曝气装置中各曝气管的孔径及其曝气量大小，从而控制各管式反应器中曝气量大小和气泡大小，实现废水在各管式反应器之间的内循环流动；其中所述的内循环反应装置中管式反应器至少应大于或等于两个。

7.根据权利要求1所述的太阳光催化氧化-膜分离三相流化床内循环反应装置，其特征在于：所述的膜分离器壳体可以是敞开式的，亦可以是带有一个或多个排气装置封闭结构形式的；此外，膜分离器壳体中膜组件底部可根据需要设置第二曝气装置。