申请日2016.10.26
公开(公告)日2017.04.26
IPC分类号C02F1/30; C02F1/72
摘要
本实用新型公开一种用于煤层气排采水处理的催化反应器，包括池体，池体内交替设置有至少两个折流板，折流板将池体分割成至少两个折流区，相邻所述折流区串联，所述折流板上设有光源，折流区内设有光催化载体，采用本实用新型，由于水流通道被设置成折流形，在有效的反应区内最大限度的增加了排采水与过氧化氢和羟基自由基的反应时间，使排采水中不易生物降解、生物降解速度慢的有机物以及部分有毒物质的含量得到最大限度的降低，为后续处理创造了良好的进水条件，光催化载体采用串接形式，方便回收和更换，串接线两端分别与上、下底板固定连接，在排采水流经光催化载体时不会因水流扰动使光催化载体之间的密度发生较大的变化，影响反应效果。
摘要附图
权利要求书
1.一种用于煤层气排采水处理的催化反应器，其特征在于：包括池体(1)，该池体(1)内交替设置有至少两个折流板(4)，所述折流板(4)将所述池体(1)分割成至少两个折流区(a)，相邻所述折流区(a)串联，所述折流板(4)上设有光源(5)，所述折流区(a)内设有光催化载体(6)。
2.根据权利要求1所述的用于煤层气排采水处理的催化反应器，其特征在于：所述池体(1)内水平设置有下底板(3)和上底板(2)，所述折流板(4)竖向交替设置在所述下底板(3)和上底板(2)上，所述下底板(3)上设有折流入口(8)，所述上底板(2)上设有折流出口(14)，所述折流入口(8)与第一个所述折流区(a)连通，所述折流出口(14)与最后一个所述折流区(a)连通。
3.根据权利要求2所述的用于煤层气排采水处理的催化反应器，其特征在于：所述光催化载体(6)包括串接线(61)，该串接线(61)的两端分别与所述上底板(2)和下底板(3)固定连接，所述串接线(61)上串联有多个玻璃珠(62)，所述玻璃珠(62)表面设有光催化反应涂层。
4.根据权利要求2所述的用于煤层气排采水处理的催化反应器，其特征在于：所述折流板(4)为空心板，其材质为透明材质，每个所述折流板(4)内均分别设有所述光源(5)，该光源(5)为高压汞灯。
5.根据权利要求4所述的用于煤层气排采水处理的催化反应器，其特征在于：所述上底板(2)和下底板(3)均为空心板，所述上底板(2)和下底板(3)内分别设有电源线(11)，每个所述折流板(4)内的所述高压汞灯分别与对应的所述电源线(11)并联，所述电源线(11)分别穿出所述池体(1)连接有电源(12)。
6.根据权利要求2所述的用于煤层气排采水处理的催化反应器，其特征在于：所述下底板(3)和上底板(2)之间的所述池体(1)的内壁上设有反光层(15)。
7.根据权利要求1所述的用于煤层气排采水处理的催化反应器，其特征在于：所述池体(1)的底部设有污水入口(7)，该污水入口(7)的上方设有布水圆台(13)，该布水圆台(13)的顶部朝下并伸入所述污水入口(7)内，所述布水圆台(13)的斜面与所述污水入口(7)之间形成布水间隙。
8.根据权利要求2所述的用于煤层气排采水处理的催化反应器，其特征在于：所述上底板(2)上方的所述池体(1)的池壁上设有出水口(10)，围绕所述池体(1)的内壁设有一圈集水槽(9)，该集水槽(9)的槽底位于所述出水口(10)下方。
9.根据权利要求3所述的用于煤层气排采水处理的催化反应器，其特征在于：所述玻璃珠(62)的直径为0.5-1厘米，所述光催化反应涂层为TiO2膜。
说明书
用于煤层气排采水处理的催化反应器
技术领域
本实用新型涉及污水处理领域，具体涉及一种用于煤层气排采水处理的催化反应器。
背景技术
煤层气即煤层瓦斯气，是在煤化作用过程中产生并蕴藏在煤层和相邻地层中的烃类气体，其主要成份为甲烷(CH4)，属优质能源和化工原料。通过对煤层气的综合开发利用，不仅可以提高煤矿安全生产率，而且还可以缓解能源紧张，有效降低甲烷和二氧化碳的排放量，对环境产生积极影响。经过多年的研究与勘探实践，目前我国煤层气勘探开发已经取得了令人瞩目的成果，煤层气已进入商业化开发阶段，综合效益开始逐步显现。煤层气开采过程中会产生大量排采水，单井日产水量约为5～40m3，最大可达100m3，由于地质结构和煤层气开发工艺特点，排采水中含有大量煤粉、有机物等污染物，特别是其中的有机物直接排放会给环境带来非常不利的影响，因此有必要对排采水进行处理后再排放。
光催化氧化技术，是利用光生强氧化剂将有机污染物彻底氧化为H2O、CO2等小分子，特别是对难降解的有机物具有很好的氧化分解作用。光催化氧化技术具有反应条件温和，对人体及环境无毒无害，适用范围广等优点，是一种非常具有应用前景的废水中有机物处理的方法。目前，能够用作有机的催化、降解的半导体材料及其复合物有很多种，但是TiO2因其催化效率高、化学性质稳定、氧化能力强、无二次污染等优点，成为环境治理领域的研究热点之一。由 于传统的纳米TiO2悬浮相光催化剂易失活、易凝聚、难回收的缺点逐渐暴露出来，将催化剂固定化即制备负载型TiO2，既可以解决催化剂分离回收的难题，还可以克服悬浮相催化剂稳定性差和容易中毒的缺点，也是应用活性组分和载体的各种功能组合来设计催化反应器的理想途径。
实用新型内容
为解决以上技术问题，本实用新型提供一种用于煤层气排采水处理的催化反应器，该反应器内的水流处理通道较长可有效提升排采水中有机物的处理效果。
技术方案如下：一种用于煤层气排采水处理的催化反应器，其关键在于：包括池体，该池体内交替设置有至少两个折流板，所述折流板将所述池体分割成至少两个折流区，相邻所述折流区串联，所述折流板上设有光源，所述折流区内设有光催化载体。采用本技术方案光波辐射到催化载体表面时使导带激发产生激发态电子(e—)和带正电荷的空穴(h+)，电子与氧发生还原反应并进一步反应生成过氧化氢，空穴与水、氢氧根离子发生氧化反应生成高活性的羟基自由基，过氧化氢和羟基自由基对排采水中不易生物降解、生物降解速度慢的有机物以及部分有毒物质进行降解，由于水流通道被设置成折流形，在有效的反应区内最大限度的增加了排采水与过氧化氢和羟基自由基的反应时间，使排采水中不易生物降解、生物降解速度慢的有机物以及部分有毒物质的含量得到最大限度的降低，为后续处理创造了良好的进水条件。
作为优选：上述池体内水平设置有下底板和上底板，所述折流板竖向交替设置在所述下底板和上底板上，所述下底板上设有折流入口，所述上底板上设有折流出口，所述折流入口与第一个所述折流区连通，所述折流出口与最后一个所述折流区连通。采用本设计排采水可通过折流入口进入折流区内并通过折流出口流出折流区。
上述光催化载体包括串接线，该串接线的两端分别与所述上底板和下底板固定连接，所述串接线上串联有多个玻璃珠，所述玻璃珠表面设有光催化反应涂层。采用本设计载体采用串接形式，方便回收和更换，串接线两端分别与上、下底板固定连接，在排采水流经光催化载体时不会因水流扰动使光催化载体之间的密度发生较大的变化，影响反应效果。
上述折流板为空心板，其材质为透明材质，每个所述折流板内均分别设有所述光源，该光源为高压汞灯。采用本设计光源设置在折流板内部，折流板可对光源提供一定的保护作用，防止光源意外破损后掉落池底不方便清理。
上述上底板和下底板均为空心板，所述上底板和下底板内分别设有电源线，每个所述折流板内的所述高压汞灯分别与对应的所述电源线并联，所述电源线分别穿出所述池体连接有电源。采用此方案电源线设置在上、下底板内部，电源线因长久使用发生老化或因其他原因破损时不会因漏电致使排采水带电而存在安全隐患。
上述下底板和上底板之间的所述池体的内壁上设有反光层。反光层可对光源发出的光进行多种反射，提高光线利用率。
上述池体的底部设有污水入口，该污水入口的上方设有布水圆台，该布水圆台的顶部朝下并伸入所述污水入口内，所述布水圆台的斜面与所述污水入口之间形成布水间隙。采用本方案排采水通过布水间隙进入池体下部然后通过折流入口进入折流区，进水口上方的布水圆台可降低入水的水流冲击，避免进水时引起大的水流扰动。
上述上底板上方的所述池体的池壁上设有出水口，围绕所述池体的内壁设有一圈集水槽，该集水槽的槽底位于所述出水口下方。采用本设计经初步处理的排采水汇集在集水槽内然后通过出水口流出。
上述玻璃珠的直径为0.5-1厘米，所述光催化反应涂层为TiO2膜。TiO2膜 具有催化效率高、化学性质稳定、氧化能力强、无二次污染等优点，玻璃珠载体大小合适既方便串接，比表面积又不会太小。
有益效果：采用本实用新型的有益效果是光波辐射到TiO2膜表面时使导带激发产生激发态电子(e—)和带正电荷的空穴(h+)，电子与氧发生还原反应并进一步反应生成过氧化氢，空穴与水、氢氧根离子发生氧化反应生成高活性的羟基自由基，过氧化氢和羟基自由基对排采水中不易生物降解、生物降解速度慢的有机物以及部分有毒物质进行降解，由于水流通道被设置成折流形，在有效的反应区内最大限度的增加了排采水与过氧化氢和羟基自由基的反应时间，使排采水中不易生物降解、生物降解速度慢的有机物以及部分有毒物质的含量得到最大限度的降低，为后续处理创造了良好的进水条件，光催化载体采用串接形式，方便回收和更换，串接线两端分别与上、下底板固定连接，在排采水流经光催化载体时不会因水流扰动使光催化载体之间的密度发生较大的变化，影响反应效果。
