[发明专利]一种基于清洁能源驱动的光催化处理有机废水的装置及工艺

说明书

本发明公开了一种基于清洁能源驱动的光催化处理有机废水的装置及工艺，包括降解室、供电装置以及二氧化碳回收装置，所述降解室的顶部由透明材料所组成，且顶部设有光源，所述降解室内置有若干光催化水轮参与降解反应，所述光催化水轮由中心动力轴和固定在中心动力轴上且表面涂有光催化剂的叶片组成，相邻两个水轮互相镶嵌，能够依次转动，所述中心动力轴两端安装在降解室前后两侧，横向通过动力传送带连接，每个中心动力轴下方对应设有搅拌桨，所述供电装置包括与水轮相连的蓄电池，以及向蓄电池充电的太阳能光伏板和风能发电装置。本发明在进行光催化降解污染物的同时能使二氧化碳还原，实现了高效去除污染、提高经济性等目标。

技术领域

本发明涉及清洁能源技术和水处理技术领域，具体涉及一种基于清洁能源驱动的光催化处理有机废水的装置及工艺。

背景技术

利用常规的生物技术来处理废水中有机污染物，其效果并不是十分理想，而光催化技术能够很好的解决该难题，其能够利用清洁、可再生的太阳能，在温和的条件下通过光催化氧化还原反应实现废水中有机污染物的高效去除。光催化处理污染物技术是利用光能激发半导体分解有机物的过程。其机理是半导体光催化剂在可见光的照射下，吸收光子能量，从而使半导体光催化剂中的电子-空穴对分离，被光激发产生的光生电子与空穴会不断向半导体表面迁移。迁移到光催化剂表面的光生空穴具有氧化能力，与半导体表面的H₂O和OH^-发生反应，形成氧化能力更强的·OH；而迁移到光催化剂表面的光生电子具有一定的还原能力，与吸附在半导体表面的O₂发生反应，生成具有强氧化能力的·O₂^-。因此，能够与废水中有机污染物发生一系列氧化还原反应，将其分解为其他物质并最终完全矿化。

同时，风能是世界上不断增长的可持续发展能源之一。近年来利用风力发电的运营成本降低，太阳能夜晚无法发电，风能恰好能够弥补这些缺点。此外，随着人类活动的剧增，大气中的碳氧化物浓度不断递升，进一步激化了热效应等空气污染。通过化学途径将二氧化碳转化为可使用的基础化工原料，能够在减缓大气中二氧化碳的上升趋势的同时降低海洋酸化的可能性。

因此，本发明构建了一种基于清洁能源驱动的光催化处理有机废水的装置及工艺，具体使用清洁能源为太阳能和风能，其可在一定程度上解决光催化剂容易失活、凝聚，对太阳能利用率低，粉末回收困难，成本高的共性难题，且在实际应用中，解决了太阳光难以照射到水面下导致光催化效率降低的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于清洁能源驱动的光催化处理有机废水的装置及工艺。所述装置结构简易、轻便、节能、高效，不仅能够降解实际废水中的有机污染物，与此同时还能还原降解过程中所产生的二氧化碳。

一种基于清洁能源驱动的光催化处理有机废水的装置，包括降解室、供电装置以及二氧化碳回收装置，所述降解室的顶部由透明材料所组成，且顶部设有光源，所述降解室内置有若干光催化水轮参与降解反应，所述光催化水轮由中心动力轴和固定在中心动力轴上且表面涂有光催化剂的叶片组成，相邻两个水轮互相镶嵌，当中心动力轴转动时，能够带动水轮依次转动，所述中心动力轴两端安装在降解室前后两侧，横向通过动力传送带连接，所述供电装置包括与水轮相连的蓄电池，以及向蓄电池充电的太阳能光伏板和风能发电装置。

本发明的光催化装置的尺寸可以根据具体实践需求进行调整。

本发明的光催化装置以太阳能光伏电池和风能发电机作为原动力，使水轮叶片表面发生光催化反应，无需耗损其余能量。

降解室中的光催化水轮数量和每个水轮上的光催化叶片数量，及其材质需要根据实际应用情况来设定。每1～7个光催化水轮将降解室划分为一个相应的降解池，每个水轮上可固定3～9个光催化叶片，当需要使用多个降解池时，可以将其相互串联使用。