[发明专利]一种光催化深度处理废水的装置

说明书

技术领域

本发明属于水处理应用领域，特指是一种光催化深度处理废水的装置。

背景技术

光催化废水技术属于水处理技术领域。该技术具有新颖性、高效性、对废水无选择性等优点，尤其适合于不饱合烃的降解，且反应条件也比较温和，无二次污染，具有很好的应用前景。其工作原理是当有机废水中存在半导体粉末催化剂时，经过一定强度的紫外光照射后，体系中便能产生一定量的、多种形式的活性氧和自由基，由于这些活性氧和自由基具有较高的氧化电位，所以能和有机物作用并使其降解，进而矿化为水和二氧化碳，从而达到治理的目的。光催化过程采用半导体材料作为光催化剂，在常温常压下进行，如果利用太阳光作光源，则可大大降低污水处理费用。更主要的是，光催化技术可将污染物降解为无毒的无机小分子物质如CO₂、H₂O及各种相应的无机离子而实现无害化，为治理水污染提供了一条新的、有潜力的途径。

目前根据光传递效率、传质速率方面，光催化反应设备可以分为以下两种：

(1)悬浮式光催化反应器

悬浮式光催化反应器是研究较早的光催化反应器，主要适于处理废水的研究，基本不存在传质的限制，反应速率较高，结构简单，操作方便。但是因为催化剂的颗粒和浓度对悬浮与沉积有影响，会产生催化剂的悬浮与沉积；因为催化剂的颗粒和浓度对光散射和透射有影响，会产生光在催化剂的悬浮液的透过问题，催化剂颗粒太大或催化剂的浓度太大，会造成悬浮液浑浊，从而会影响光的穿透，降低光效率；尽管可通过膜层流、挡板设计、池底鼓泡气体分布、机械涡流等在一定程度上解决催化剂的沉积、光穿透率等问题，但催化剂的分离回收没有根本解决。

(2)负载式光催化反应器

负载式光催化器是将催化剂固载在一定载体材料上的反应器，既可处理液态，又可处理气态污染物。根据载体材料和催化剂TiO₂在载体上的不同形式，可划分为镀膜式和填充床式。

①镀膜式光催化反应器

镀膜式光催化反应器根据载体的结构特点可分为管式结构和板式结构。其中，研究管式反应器的较多，从结构特点分析，管式和板式反应器解决了悬浮式光催化反应器的催化剂分离问题，并在催化剂表面积、反应物在催化剂表面驻留时间或光源辐照面积等方面进行了改善，但依然存在反应过程中的传质限制和光传递问题。

②填充床式光催化反应器

填充床光催化反应器是反应器内填充TiO₂颗粒或表面涂有TiO₂膜的硅胶、γ-氧化铝、石英砂、玻璃珠等。这些载体通常具有三维结构，结构紧密且有多孔、直径在100μm左右的透明或半透明的颗粒。和悬浮式反应器相比，不需要催化剂的分离，和镀膜式反应器比较，它不受传质的限制，但催化剂的制备相对复杂。

本发明装置同时克服了现有技术中反应时间短，光照强度低、处理废水效果单一等问题。本发明装置采用多层紫外灯并联使用，同时增加多介质滤料组分综合处理，可以有效利用装置的空间，扩大废水处理范围，增加废水流动的长度和光照时间，提高废水反应速率，增强废水处理效果。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有废水光催化装置存在的紫外灯管易受污染、使用寿命短，催化效率低等问题而开发的基于光催化技术深度处理废水装置，该装置具有灯管与废水分离不易受污染、多层紫外灯组串联催化处理废水、多介质结合综合处理等优点。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种光催化深度处理废水的装置，包括进水管、喷嘴和池体，所述进水管与池体通过喷嘴连接；所述池体内包括光催化部分和多介质组合处理部分，所述多介质组合处理部分位于所述光催化部分的正下方；

所述光催化部分包括光源、催化剂附着板、通气管和集水槽，所述催化剂附着板的上方设有光源，下方设有集水槽，所述集水槽水平固设在所述池体的内壁上；所述催化剂附着板的上游端为靠近所述喷嘴的一端，所述催化剂附着板的上游端固接在所述池体的内壁上，且高度低于所述喷嘴的出口高度；所述催化剂附着板的下游端与集水槽的槽口相对应；所述集水槽的宽度大于等于所述催化剂附着板的宽度；所述通气管的出气口穿过所述池体的侧壁进入池体内；所述催化剂附着板的上表面设有光催化剂；