申请日2015.08.03
公开(公告)日2015.11.18
IPC分类号C02F1/32; C02F101/30; C02F1/44; C02F1/74
摘要
用于处理有机废水的外循环光催化旋液膜分离耦合反应器，包括一个流动床光催化反应器，流动床光催化反应器上部设置的出料口通过进料管与旋液分离器的进料口连接，旋液分离器的内部设有中空纤维膜组件，用以对经旋液分离器分离后的液体进行二次固液分离，经中空纤维膜组件分离后的液体通过旋液分离器顶部的溢流管输出，所述溢流管与输出-反冲洗系统连接，旋液分离器的底流管通过回流管与流动床光催化反应器下部设置的回流口连接，用以将经旋液分离器和中空纤维膜组件分离的固体光催化剂送至流动床光催化反应器内。本发明将流动床光催化反应器和旋液分离器相结合，并通过旋液分离器以及中空纤维膜组件，实现了固体光催化剂与废水的分离。
权利要求书
1.用于处理有机废水的外循环光催化旋液膜分离耦合反应器，其特征在于：包括一个流动床光催化反应器(1)，流动床光催化反应器(1)上部设置的出料口通过进料管(13)与旋液分离器(2)的进料口连接，旋液分离器(2)的内部设有中空纤维膜组件(3)，用以对经旋液分离器(2)分离后的液体进行二次固液分离，经中空纤维膜组件(3)分离后的液体通过旋液分离器(2)顶部的溢流管(4)输出，所述溢流管(4)与输出-反冲洗系统连接，旋液分离器(2)的底流管(11)通过回流管(12)与流动床光催化反应器(1)下部设置的回流口连接，用以将经旋液分离器(2)和中空纤维膜组件(3)分离的固体光催化剂送至流动床光催化反应器(1)内。
2.如权利要求1所述的用于处理有机废水的外循环光催化旋液膜分离耦合反应器，其特征在于：所述中空纤维膜组件(3)包括一个筒状的壳体，壳体内设置有多根中空纤维膜管，壳体的下端设有与中空纤维膜组件的壳程连通的进料口，该进料口位于旋液分离器(2)底部的轴线处，用于接收经旋液分离器(2)分离后从旋液分离器(2)底部上升的液体，壳体的上端设有与中空纤维膜组件的管程连通的出料口，该出料口与溢流管(4)连接。
3.如权利要求1所述的用于处理有机废水的外循环光催化旋液膜分离耦合反应器，其特征在于：所述输出-反冲洗系统包括与所述溢流管(4)连接的输水管，输水管分别与输出管路和反冲洗管路连接，输出管路用于将经中空纤维膜组件(3)分离后并位于中空纤维膜管内的液体抽出，反冲洗管路用于将粘附在中空纤维膜管外壁上的固体光催化剂冲洗掉，并随冲洗水回到流动床光催化反应器(1)内。
说明书
用于处理有机废水的外循环光催化旋液膜分离耦合反应器
技术领域
本发明涉及含有有机污染物的废水处理装置技术领域，特别涉及一种用于处理有机废水的外循环光催化旋液膜分离耦合反应器。
背景技术
新世纪以来，随着现代经济的飞速发展，越来越多的环境问题出现在人们生活中，大量有毒且难降解的污染物被排放到环境中，使社会遭受了巨大的损失。尤其是水质中的有机污染物从20世纪50年代以来含量逐渐升高，成分也越来越复杂。因此水体中有机污染物的处理成了环境问题的重点。
难降解有机废水的治理作为环保领域的重要课题已受到全球范围的重视，为治理这些废水，人们经过长期努力，已经研究出许多处理方法，如：液—液萃取(LLE)、固相萃取(SPE)、液相微萃取(LPME)、膜萃取、顶空处理技术、相转移法、生物处理、热处理法、催化氧化法、高锰酸钾氧化法、臭氧氧化法、紫外线处理法、过氧化氢氧化法等。虽然这些方法各有优缺点，但在处理污染物时均有很大的局限性。如传统的污染物处理方法不能彻底消除降解污染物，也容易造成二次污染，使用范围窄，仅适用于特定类型的污染物，而且还有能量消耗高、不适合大规模推广等缺陷。相对而言，光催化氧化技术具有高效节能，反应条件温和，二次污染少，降解效率高等优点，能有效将有机污染物转化为小分子无机物质，达到完全无机化的目标。此外，光催化氧化技术还能够有效去除像氯仿、多环芳烃、多氯联苯等难降解有机污染物。这正是人们迫切需要的一种污染治理方法，有望成为将来处理有机污染的重要手段之一，所以也吸引了众多科研工作者的目光。
自J.H.Carey等报道了纳米TiO2光催化氧化法成功用于水中多氯联苯(PCB)化合物脱氯去毒后，半导体多相光催化在水处理领域引起了广泛的重视。为了使光催化氧化反应能够稳定和高效的进行，需要相应的光催化反应器。一个设计良好的反应器，将能大大提高反应体系的反应效率，从而达到高效、节能、稳定等目的，这也是目前光催化研究领域的一个重要方向之一。流动床光催化反应器是将催化剂与待降解物质直接混合的一种反应器，这种反应器的效率较高，制作难度低，适用于大多数的反应类型，可以同时满足液相和气相两种类型的光催化反应，因而得到了广泛的应用。但是传统流动床光催化反应器在对有机废水等处理后，固体光催化剂颗粒难以从处理后的废水中分离出来，这在一定程度上阻碍了此种反应器的进一步发展。
发明内容
本发明的目的在于克服传统流动床光催化反应器存在的固体催化剂颗粒与废水的分离问题，提供了一种用于处理有机废水的外循环光催化旋液膜分离耦合反应器，其将流动床光催化反应器和旋液分离器相结合，形成外循环光催化耦合反应系统，通过旋液分离器以及旋液分离器内设置的中空纤维膜组件，实现了固体光催化剂与废水的分离。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：用于处理有机废水的外循环光催化旋液膜分离耦合反应器，包括一个流动床光催化反应器，流动床光催化反应器上部设置的出料口通过进料管与旋液分离器的进料口连接，旋液分离器的内部设有中空纤维膜组件，用以对经旋液分离器分离后的液体进行二次固液分离，经中空纤维膜组件分离后的液体通过旋液分离器顶部的溢流管输出，所述溢流管与输出-反冲洗系统连接，旋液分离器的底流管通过回流管与流动床光催化反应器下部设置的回流口连接，用以将经旋液分离器和中空纤维膜组件分离的固体光催化剂送至流动床光催化反应器内。
所述中空纤维膜组件包括一个筒状的壳体，壳体内设置有多根中空纤维膜管，壳体的下端设有与中空纤维膜组件的壳程连通的进料口，该进料口位于旋液分离器底部的轴线处，用于接收经旋液分离器分离后从旋液分离器底部上升的液体，壳体的上端设有与中空纤维膜组件的管程连通的出料口，该出料口与溢流管连接。
所述输出-反冲洗系统包括与所述溢流管连接的输水管，输水管分别与输出管路和反冲洗管路连接，输出管路用于将经中空纤维膜组件分离后并位于中空纤维膜管内的液体抽出，反冲洗管路用于将粘附在中空纤维膜管外壁上的固体光催化剂冲洗掉，并随冲洗水回到流动床光催化反应器内。
有益效果：本发明通过在流动床光催化反应器出料口处设置旋液分离器，以对流动床光催化反应器处理后的液体进行固体光催化剂的分离，通过在旋液分离器内设置中空纤维膜组件，以对经旋液分离器初步分离后的液体进行进一步的固液分离，通过将流动床光催化反应器与旋液分离器和中空纤维膜组件连用，非常好地解决了传统流动床反应器光催化剂的分离问题，具有很好的工业实用性。且通过输出-反冲洗系统的反冲洗作用，粘附在中空纤维膜表面的固体催化剂能够重新回到流动床光催化反应器内继续发挥作用，整个耦合反应器系统操作十分简单、方便，适用于工业大规模应用。
