[实用新型]一种太阳能光热/光伏耦合生化法处理酸碱性废水的装置

说明书

一种太阳能光热/光伏耦合生化法处理酸碱性废水的装置，属于环境污染净化处理领域，可解决现有酸碱性工业废水处理、太阳能光热净化废水以及太阳能光伏净化废水的工艺及装置的不足，包括中和沉降池、活性炭吸附层、光热多级闪蒸系统、光伏催化降解系统和石英砂过滤池。光热多级闪蒸系统采用太阳能预热工业废水，闪蒸器底部增设沸石层；光伏催化降解系统采用斜坡阶梯式反应器，LED灯悬置其上且铺设负载光催化剂的玻璃纤维布。本实用新型所述酸碱性工业废水的装置，全程能耗主要来自太阳能转化的光能、热能和电能，配合辅助加热和发电系统，避免了天气不佳或夜间工作的不足，实现了全天24h、高通量净化处理废水。

技术领域

本实用新型属于环境污染净化处理技术领域，具体涉及一种太阳能光热/光伏耦合生化法处理酸碱性废水的装置。

背景技术

资源、能源与环境是当今化学化工行业面临的三大制约要素，因此从业人员必须考虑研发和应用低能耗、高通量的环境工程与工艺，以减少水资源的消耗和对环境的危害。从节能和环保角度，利用太阳能净化处理生活污水和工业废水无疑拥有巨大的优势。我国北方多数地区每年都有丰富的太阳光辐射资源，已有太阳能海水淡化和海水晒盐的实例，有光伏发电、农业扶贫的应用，也有集热干燥煤粉、脱水污泥等技术。尽管目前太阳能转化电能和热能的技术已较为成熟，国外也有太阳能光伏发电供给污水厂用电的报道，但国内却少有将太阳能直接用于化工废水的大规模处理，也未有使之作为环境净化能量驱动的高效工艺及设备。

以往报道的工业废水光催化工艺及设备，一般是借助TiO₂等半导体催化剂的作用，在固定、悬浮或流化等多种反应器中吸收可见光或紫外光，并将其转化为具有氧化性的氧自由基、羟基自由基，以及还原性的光生电子等，与环境污染物发生氧化还原反应，加速和驱动环境污染物的降解过程。如对比文献1（刘振儒，暴勇超，赵江霞，等. 聚焦型太阳光光催化处理废水反应器[P]. CN200620081851.4）将TiO₂以溶胶凝胶法固定于玻璃反应管，用抛物面聚光板收集太阳光供给光催化降解的能量。如对比文献2（吴瑛. 一种太阳能可见光催化废水处理装置[P]. CN201010170386.2）用薄膜固定床反应器结合悬浮式光催化装置，将WO₃-Fe₂O₃/TiO₂复合催化剂分别负载于薄膜和作为悬浮催化剂。如对比文献3（邢子鹏，崔佳懿，朱琦. 一种光催化耦合过滤一体化工艺处理含酚废水的方法[P].CN201710945365 .5）将TiO₂通过煅烧固载于玻璃纤维布上，使之兼有吸附过滤和光催化的功能。上述用于废水净化的半导体催化剂均以TiO₂为主，这种催化剂主要对紫外光有强烈的吸收，但紫外光仅占太阳光资源的4%，同时上述工艺及设备均未考虑天气不佳或夜间无光照的情况，因此不能充分利用太阳能、实现废水的连续降解。

光催化剂从七十年代被发明至今，已有上千种环境污染物在光驱动作用下加速降解，但太阳光催化技术目前仍仅限于实验室模拟废水或特定场合地使用。这主要是因为实际废水远比实验室研究更为复杂，如对比文献4（陈水辉，任艳群，彭峰. 环境治理中光催化剂的失活与再生[J]. 环境污染与防治，2004, 26(2): 133-135）和对比文献5（唐玉朝，胡春，王怡中，等. TiO₂光催化剂失活机理研究进展[J]. 化学进展, 2005，17(2): 225-232.）所述，工业废水中的微生物、有机悬浮物、沉积结垢、无机盐等均会削弱光催化剂的降解能力甚至是失活，因此在设计太阳光环境净化工艺及设备时也必须考虑这些因素。