申请日2017.06.16
公开(公告)日2017.08.18
IPC分类号C02F9/08
摘要
本发明涉及一种上布流内扩散竖式推流光催化处理废水撬装设备，可连续运行也可间歇运行。该设备包括内扩散竖式推流光催化反应罐组、撬座，内扩散竖式推流光催化反应罐组设置在撬座上，内扩散平推流光催化反应罐组相互之间以串联、并联、串并联的方式连接，内扩散平推流光催化反应罐组由2个以上的光催化反应罐串并联组成，光催化反应罐顶部安装有连接至各光催化反应罐组的废水管。本发明各光催化反应罐以及光催化反应罐组以串联、并联、串并联的方式连接，提高了废水处理的效率和效果，同时，将各部件均设在撬座上，形成一体化结构，结构紧凑简单合理，安装和拆卸方便，调整和清洗方便，维护运行费用低廉，除污种类多，效率高，且运行稳定，管理简单，适用于各类废水处理。
摘要附图
权利要求书
1.一种上布流内扩散竖式推流光催化处理废水撬装设备(4)，其特征在于，包括内扩散竖式推流光催化反应罐组(2)、撬座(7)，内扩散竖式推流光催化反应罐组(2)设置在撬座(7)上，内扩散竖式推流光催化反应罐组(2)相互之间以串、并联或串并联的方式连接，内扩散竖式推流光催化反应罐组(2)由2个以上的光催化反应罐(21)串、并联或串并联组成，光催化反应罐顶部安装有连接至各光催化反应罐组(2)中的光催化反应罐的废水管(29)，各部分通过防腐蚀管道先后连接。
2.根据权利要求1所述的上布流内扩散竖式推流光催化处理废水撬装设备(4)，其特征在于，所述的内扩散竖式推流光催化反应罐组(2)设置在集装箱(8)内，集装箱(8)设置在撬座(7)上。
3.根据权利要求1所述的上布流内扩散竖式推流光催化处理废水撬装设备(4)，其特征在于，所述的上布流内扩散竖式推流光催化处理废水撬装设备前还连接有絮凝沉淀系统(1)，所述的絮凝沉淀系统(1)包括过滤沉淀池(12)、絮凝池(11)和废水槽(5)，污水通过废水槽(5)由污水泵抽入过滤沉淀池(12)后，通过加入絮凝剂，对悬浮物及部分有机物进行絮凝沉淀处理，防止阻塞设备。
4.根据权利要求1所述的上布流内扩散竖式推流光催化处理废水撬装设备(4)，其特征在于，所述的上布流内扩散竖式推流光催化处理废水撬装设备后还连接废渣收集系统(3)。
5.根据权利要求1所述的上布流内扩散竖式推流光催化处理废水撬装设备(4)，其特征在于，所述的集装箱(8)内还设有1个蠕动泵(27)，蠕动泵(27)一端连接至药剂箱(22)，蠕动泵(27)的另一端通过软管连接至各光催化反应罐(21)中。
6.根据权利要求1所述的上布流内扩散竖式推流光催化处理废水撬装设备(4)，其特征在于，所述的光催化反应罐(21)内衬附有石英套管的灯管(25)和负载催化剂的载体(26)，所述的光催化反应罐(21)的尺寸可根据催化剂需要自行调节，下部衔接一个下部进水口(23a)，下侧部还设有一个侧部进水口(23b)，距顶部8-10cm侧面处设有一个出水口(24)。
7.根据权利要求1所述的上布流内扩散竖式推流光催化处理废水撬装设备(4)，其特征在于，所述的内扩散竖式推流光反应催化罐组(2)的数目根据所处理废水的特点，数目大于2，任意组装，连接在组装方式可以通过内扩散竖式推流光反应催化罐下部的进水口(23a)之间设置阀门来进行串联、并联或串并联，两个相邻光催化反应罐(21)之间设有连接槽(28)。
8.根据权利要求5所述的上布流内扩散竖式推流光催化处理废水撬装设备(4)，其特征在于，所述的负载光催化剂载体(26)为圆状或多边形结构，由不锈钢制滤网封闭，载体间用支架衔接，在光催化反应罐内呈纵向排列;所述的光催化反应罐(21)的形状可以为圆柱体或长方体或正方体，其腔体和负载催化剂载体(26)的材料都为不锈钢。
9.根据权利要求8所述的上布流内扩散竖式推流光催化处理废水撬装设备(4)，其特征在于，所述的光催化反应罐(21)的形状为长方体，缩小了设备的体积，便于节省空间。
10.根据权利要求1所述的上布流内扩散竖式推流光催化处理废水撬装设备(4)，其特征在于，所述的光催化反应罐(21)顶部还设有捕沫器(21b)和排气孔(21a)。
说明书
一种上布流内扩散竖式推流光催化处理废水撬装设备
技术领域
本发明涉及污水处理设备，具体涉及一套可高效处理废水的撬装式光催化污水处理设备，具体为一种上布流内扩散竖式推流光催化处理废水撬装设备。
背景技术
撬装设备由于其以下特点：便于安装，便于迁移，橇装式设备的生产、组装都在工厂内完成，现场安装工作量少，只需完成接口管道及外部电气的连接就可以工作;由于功能组件集成于一个整体底座，可以方便地整体迁移;橇装式设备结构紧凑，比传统的安装方式减少占地面积，而广泛应用各行各业。
传统的污水处理设备地面建设面积大、工程投资高、不适合边远区或小规模企业。另外，对于没有足够面积或财务来建设污水处理设备的企业，污水只能拉运到固定污水处理站处理，需要消耗大量的财力、物力、人力。而光催化反应用器由于催化剂在紫外光或太阳光照射下可以发生光催化氧化反应，产生强氧化性自由基，快速无选择性地氧化分解水中各种有毒有害有机污染物，直至彻底矿化为CO2和H2O，并可迅速杀灭水中的细菌和病毒，且不带来二次污染，还具有反应速度快，反应条件温和等优势，因而被视为一项极有前景的水处理技术。但实际生产废水，尤其是COD大于1000mgL-1的废水的规模化光催化处理设备尚鲜见报道。
撬装应用于水处理装置也比较多，如专利公开号CN202829759U则将撬装设备与实用技术良好结合，应用在钻井废水处理领域，不仅考虑到撬装设备本身的优势，同时又兼顾实际需求，成功试制出了可重复、多次使用，且可应用于不同钻井大小的低成本撬装设备;专利公开号104230069A为我们介绍了一种直饮水处理撬装设备，该套设备，净水处理量大，净水效果好，灭菌消毒效果佳，所获取的地表水源经过该装置处理后可直接成为安全的生活用水、直饮水或高浓度臭氧水和温热水;专利公开号104803555A涉及一种移动式撬装油气田废水处理系统，模块间衔接良好，合作处理废水效果卓越，可将收集的废水经一体式水处理撬装设备系统处理后，出水达到国家规定的排放或回用标准。撬装水处理的应用(《油气田地面工程》2013,08)则是比较系统完善的介绍了一种撬装水处理装置，其采用一体化结构，便于拉运和重复利用，解决了零散小区中水处理或油田污水处理，在简化工艺流程的同时降低了建站投资。
专利号为CN200520099854.6的“矮墙隔断的上布流式内扩散亚麻污水多级处理池”专利公开了一种“上布流内扩散亚麻污水多级处理池”，该池通过隔断的上布流水形成类似瀑布的通道，通过该通道进入的污水受到下一池中水的阻尼相互作用，为污水自然充氧;同时提供了微生物充分接触被处理物质的条件。向下级池流动时，污水受到隔断的阻碍，许多较大的颗粒自然沉降。池底预留一定的备沉降空间，当污水量多冲击大时，调动这部分沉降物中聚集的微生物，发挥抗冲击能力。在生产间歇期，沉降物中有一定聚合度较大分子以及死亡微生物菌体提供了微生物存活与生长的基础，而池孔提供物质扩散和微生物种群平衡以分解生物代谢产生的毒素，清除水中污物，并为新一轮污水处理提供稀释缓冲条件。
专利公布号为CN102977246B的“用于制备连续本体SAN树脂的连续管式平推流反应器及制备方法”详细报道了一种平推流反应器用于实际化工生产的例子。其中特别涉及到一种可多重并联的两级连续管式平推流反应器体系和制备高性能的SAN树脂生产工艺。
综上，上述三类反应器各有各的优点，但是目前没有检索到上布流反应器、内扩散反应器和平推流反应器三者再与光催化结合的光催化反应器，也没有将其与撬装结合起来的光催化反应水处理设备，也没有检索到将光催化反应器与撬装结合起来应用于污水尤其是COD大于1000mgL-1的废水处理装置，尤其是应用于工业生产中废水处理效率和效果都较好的装置。
发明内容：
针对现有技术的不足，本发明充分考虑到光催化在环境污染领域的研究与应用，结合目前光催化水处理设备尚未大规模应用于实际生产应用领域的情况，兼顾撬装设备本身固有的优势：方便安装拆卸、可搭载于大型运输设备上保障其灵活性以及充分利用占地面积等，将二者合为一体，同时发挥各自优势。本发明拟提供一种上布流内扩散竖式推流光催化处理废水撬装设备，用于高效处理各类工业废水，解决了水处理设备体积大，占地面积大，操作繁琐欠安全，不能稳定达到国家排放水质指标要求的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种上布流内扩散竖式推流光催化处理废水撬装设备，包括内扩散竖式推流光催化反应罐组(2)、撬座(7)，内扩散竖式推流光催化反应罐组(2)设置在撬座(7)上，内扩散竖式推流光催化反应罐组(2)相互之间以串、并联或串并联的方式连接，内扩散竖式推流光催化反应罐组(2)由2个以上的光催化反应罐(21)串联、并联或串并联组成，光催化反应罐顶部安装有连接至各光催化反应罐组(2)中的光催化反应罐的废水管(29)，各部分通过防腐蚀管道先后连接。
进一步地，所述的内扩散竖式推流光催化反应罐组(2)设置在集装箱(8)内，集装箱(8)设置在撬座(7)上。
进一步地，所述的上布流内扩散平推流光催化处理废水撬装设备前还连接有絮凝沉淀系统(1)，所述的絮凝沉淀系统(1)包括过滤沉淀池(12)、絮凝池(11)和废水槽(5)，废水槽(5)中的废水由污水泵抽入过滤沉淀池(12)后，通过加入絮凝剂，对悬浮物及部分有机物进行絮凝沉淀处理，防止阻塞设备。
进一步地，其特征在于，所述的上布流内扩散竖式推流光催化处理废水撬装设备后还连接废渣收集系统(3)。
进一步地，所述的集装箱(8)内还设有1个蠕动泵(27)，蠕动泵(27)一端连接至药剂箱(22)，蠕动泵(27)的另一端通过软管连接至各光催化反应罐(21)中。
进一步地，所述的光催化反应罐(21)内衬附有石英套管的灯管(25)和负载催化剂的载体(26)，所述的光催化反应罐(21)的尺寸可根据催化剂需要自行调节，下部衔接一个下部进水口(23a)，下侧部还设有一个侧部进水口(23b)，距顶部8-10cm侧面处设有一个出水口(24)。通过阀门的开闭，进行光催化反应罐的串联、并联和串并联，两个相邻光催化反应罐(21)之间设有连接槽(28)。
进一步地，所述的内扩散竖式推流光反应催化罐组(2)的数目根据所处理废水的特点，任意组装，数目大于2，组装方式可以通过内扩散竖式推流光反应催化罐下部的进水口(23a)之间设置阀门来进行串联、并联或串并联。
进一步地，所述的负载光催化剂载体(26)为圆状结构，由不锈钢制滤网封闭，载体间用支架衔接，在光催化反应罐内呈纵向排列;所述的光催化反应罐(21)的形状可以为圆柱体或长方体或正方体，其腔体和负载催化剂载体(26)的材料都为不锈钢。
进一步地，所述的光催化反应罐(21)的形状为长方体，缩小了设备的体积，便于节省空间。
进一步，所述的光催化反应罐(21)顶部还设有捕沫器(21b)和排气孔(21a)。
相关的电路控制和阀门控制可在操作柜(9)内进行，操作柜(9)设置在集装箱(8)内。
由于絮凝沉淀系统，光催化反应处理系统、废渣收集系统三者为独立单元，可根据废水的特点，拆分使用，也可合并共同操作。
工作原理：
本装置利用撬装式内扩散竖式推流光催化反应罐和光催化反应罐组之间的串联、并联或串并联的连接方式，提高废水处理的速度和效率。各内扩散竖式推流光催化反应罐之间采用串并联多级反应的形式，提高了废水处理的效果，另外，结合主催化剂和助催化剂的协同作用，进一步提高了光催化反应的效率。除此之外，本发明的内扩散竖式推流光催化反应罐从下至上进水，通过控制进入反应罐内的废水的流速，使废水中的有机物在内扩散的作用下，与光催化反应罐中的催化剂充分反应，有效提高了光催化反应的效果。所述的光催化反应罐为平推流反应器，是理想状态下在流动方向上完全没有返混，而在垂直于流动方向的平面上达到最大程度的混合，进一步地提高光催化反应的效率。
内扩散是分子扩散的一种形式，主要是指反应物从外表面向催化剂的孔道内部扩散以及产物从内表面扩散到外表面这两个过程。所以反应物的从外表面向催化剂的孔道内部扩散以及产物从内表面扩散到外表面这两个“内扩散”过程中，不需要外部水压(有压力，会产生相反的作用，阻碍反应物催化剂的孔道扩散过程，降低实际反应效率)，平推流是理想状态下在流动方向上完全没有返混，而只是在垂直于流动方向的平面上达到最大程度的混合;在平推流反应器内，流体以平推流方式流动，是连续流动反应器。在稳态下，平推流反应器内的状态只随轴向位置而变，不随时间而变，平推流反应器，又称理想置换反应器、活塞流反应器，平推流中的物料在径向截面上物质参数均相同，浓度、温度与轴向距离有关系。
本发明将“内扩散”和“平推流”结合在一起，让平推流与内扩散之间相互配合，满足“内扩散”过程分子扩散的需求，使废水与催化剂接触反应过程都不被打搅、中断，让每次反应都彻底完整，最大限度地节约时间，实际工业级生产效率。内扩散竖式推流光催化反应罐组(2)为本发明平推流反应器。
废水串联流动方式：每个光催化反应罐(21)的上部开有出水孔、下部开有进水孔(23b)、中部装有石英套管的灯管(25)和负载催化剂的载体(26)，连接槽(28)连接在两个相邻光催化反应罐(21)之间。这样，废水在无压状态下，缓缓从其中相邻两个光催化反应罐(21)中的一个光催化反应罐(21)下部进水孔(23b)流入，废水自下而上流动，到达上部后从开有的出水孔流入连接槽内;废水在连接槽内再自上而下流到连接槽底部，从另一个光催化反应罐(21)下部开有的进水孔(23b)流进另一个光催化反应罐(21)内，废水再从另一个光催化反应罐(21)下部流入，在另一个光催化反应罐(21)内自下而上流动，到达另一个连接槽。此过程不断重复，拟处理废水在平推流反应器中不断流动，最后从内扩散竖式推流光催化反应罐组(2)的出水口(24)流出。
工作时，通过集装箱顶部的废水槽，同时向多个光催化反应罐组中光催化反应罐注入待处理的废水，打开光催化反应罐中的紫外灯，废水进入光催化反应罐组中的各光催化反应罐连续反应，废水从光催化反应罐下端流入，渐渐没过光催化反应罐中的催化剂，通过控制废水的流速，废水中的有机物在废水内扩散的作用下与催化剂充分反应，反应完毕后，处理后的废水光催化反应罐的顶侧部出水。多个光催化反应罐组并联同时进行，解决了工业应用上，废水处理量小的问题，提高了废水处理的效率;多个光催化反应罐串联，解决了工业应用上，废水处理效果不好，达不到排放标准的问题。
为了避免进入光催化反应罐中的废水中的悬浮物多，阻塞设备，在引入光催化反应罐前，可先将废水引入到过滤沉淀池，经沉淀后再汇入絮凝池;污水进入絮凝池后加入絮凝剂、促凝剂，絮凝池中部设有机械搅拌器，使污水与絮凝剂、促凝剂充分混合，从而去除污水中的部分悬浮物，经絮凝沉淀处理后的上清液由污水处理泵泵入光催化反应处理系统中的光催化反应罐中进行光催化处理。
同时，为了进一步增加主催化剂的作用，使用蠕动泵将一定比例的助催化剂按比例加入光催化反应罐中，与主催化剂协同作用与废水中的有机物进行反应;光催化反应罐中的光催化剂催化处理后由自吸泵抽入废渣收集系统，经出水口排出的水达到排放标准。
圆状结构负载光催化剂载体由不锈钢制滤网封闭，载体间用支架衔接，在光催化水处理反应罐内呈纵向排列，当需要加催化剂时，取出支架，打开不锈钢制滤网，放入催化剂后关闭不锈钢滤网，然后将支架放入反应罐中;催化剂失活后，需要取出催化剂时，取出支架，打开不锈钢滤网，取出催化剂。采用负载催化剂的载体，能够有效的防止光催化材料的流失，实现催化材料的回收再利用，大大降低催化材料的活性丧失速度的同时还确保了设备的处理能力。
根据所处理的废水的特点，可以在光催化反应罐顶端设置捕沫器。
由于各部分均设在撬装底座上，形成一体化结构，可以根据需要方便自由地组合安装拆卸、可搭载于大型运输设备上保障其灵活性以及充分利用占地面积等。
根据所处理废水的特点和需要，还可以将多个上布流内扩散平推流光催化处理废水撬装设备进行串联或并联或串并联组装，提高废水处理的效果及效率。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1.利用撬装式内扩散平推流光催化反应罐组之间的串并联连接方式，提高废水处理的速度和效率，各内扩散式光催化反应罐之间采用串并联多级反应的形式，提高了废水处理的效果，同时，结合主催化剂和助催化剂的协同作用，进一步提高了光催化反应的效率。此装置的废水处理效率可达1-5吨每小时。
2.本发明由于将各部件均设在撬装底座上，形成一体化结构，结构紧凑简单合理，安装、拆卸、调整和清洗方便，运行与维护费用低廉，操作简便，除污种类多，效率高，且运行稳定，管理简单，出水达到国家排放标准。
3.本发明采用负载催化剂的载体，能够有效的防止光催化材料的流失，实现催化材料的回收再利用，大大降低催化材料的活性丧失速度的同时还确保了设备的处理能力。
4.本发明可将污水处理系统建设投资减少一半;设备占地体积为固定式处理系统的1/3，有效地解决小企业及边远区块的污水处理装置建设问题。
5.选用高效的光催化污水处理反应罐，使处理后的水达到排放指标，实现水资源的循环利用。
6.该装置能快捷运输至指定地点后即装即用，并在极短时间内投入运转并具备高效处理高色度工业污水的能力，可作为普通工厂污水处理专用设备，同时也可在一些紧急状况下发挥作用。
