申请日2013.12.27
公开(公告)日2014.03.26
IPC分类号B01D35/14; C02F1/32; B01D35/02
摘要
一种阀控过滤装置，在过滤装置进口处串联第一第二两个三通,即第一三通的第二接口与第二三通的第一接口连接,第一三通接第一接口接进水口,第二三通第二接口接过滤器进口,第一三通第三接口接有管道接过滤器的出口处,第二三通第三接口接有管道接过滤器出口管道上;过滤器出口处与过滤器出口管道上装有控制阀。对光催化过滤器进行控制并应用，双向水流作用时有助于保持过滤器的清洁，优于反冲，从而也使光催化作用良好，本发明解决过滤功能的装置进行双向自如使用的问题,反向能够自如工作,解决了间隙反冲阀的结构复杂以及可能带来的问题。
权利要求书
1.一种阀控过滤装置，其特征是在过滤装置进口处串联第一第二两个三通，即第 一三通的第二接口与第二三通的第一接口连接,第一三通接第一接口接进水口，第二三 通第二接口接过滤器进口，第一三通第三接口接有管道接过滤器的出口处，第二三通第 三接口接有管道接过滤器出口管道上;过滤器出口处与过滤器出口管道上装有控制阀。
2.根据权利要求1所述的阀控过滤装置，其特征是过滤器出口处与过滤器出口管道 上控制阀是一三通，或者是过滤器出口处与过滤器出口管道上装有单向阻尼阀。
3.根据权利要求1或2所述的阀控过滤装置在光催化过滤装置上的应用，其特征是 光催化过滤装置是负载催化剂的金属泡沫过滤器，金属泡沫过滤器是指在有紫外或可见 光照射的金属泡沫上负载光催化材料。
4.根据权利要求3所述的阀控过滤装置在光催化过滤装置上的应用，其特征是金属 泡沫为块状、片状或柱状、环状整体的金属泡沫，金属泡沫如泡沫铝,镁铝合金、也可 以是泡沫铁、镍或镍铁合金铝;或金属泡沫是采用高分子发泡泡沫，再在泡沫表面镀金 属层，化学镀或物理镀均可，如将镀层的厚度达到1微米或以上。
5.根据权利要求3所述的阀控过滤装置在光催化过滤装置上的应用，其特征是金 属泡沫尤其是采用开孔(通孔)泡沫。
6.根据权利要求3所述的阀控过滤装置在光催化过滤装置上的应用，其特征是水 流沿着负载光催化物质的金属泡沫的横截面方向流动进行光催化处理的条件下，负载光 催化物质的金属泡沫的筒状金属的横截面可以是横条或圆，负载光催化物质的金属泡沫 的横截面是圆，则紫外灯管位于圆心的位置。
7.根据权利要求3所述的阀控过滤装置在光催化过滤装置上的应用，其特征是金 属泡沫采用金属泡沫筒结构，中心位置为紫外灯管，石英玻璃管套住紫外灯管，石英玻 璃管外壁设有圈状刷;金属泡沫筒有序排列成一至N排M列，M、N为正整数。
8.由权利要求3所述的阀控过滤装置在光催化过滤装置上的应用，其特征是光催 化装置的结构是，将所有的紫外灯装在上盖上，电连接处绝缘密封，上盖再密封在外壳 上;外壳上预先安装好金属泡沫筒、块、波浪条。
9.由权利要求5所述的阀控过滤装置在光催化过滤装置上的应用，其特征是金属 泡沫采用1.5-8mm的泡沫孔径。
10.由权利要求5-8之一所述的所述的阀控过滤装置在光催化过滤装置上的应用， 其特征是液体流沿着负载光催化物质的开孔金属泡沫的横截面方向流动，进行光催化处 理，紫外灯管与一至二层负载光催化物质的金属泡沫构成一个光催化水处理单元，液体 流可连续经过若干个光催化水处理单元;水流沿着金属泡沫筒结构进行处理，同时进行 曝气。
说明书
一种阀控制过滤装置及水处理应用
技术领域
本发明涉及阀控制过滤装置及水处理的应用,尤其是在光化学氧化法水处理的装置。
背景技术
随着工业迅速发展，废水的种类和数量迅猛增加，对水体的污染也日趋广泛和严重， 威胁人类的健康和安全。由于废水的成分更复杂，有些还有毒性，废水处理更困难也更 重要。一些典型的高浓度有机废水，如焦化废水、制药废水、纺织/印染废水、石油/化 工废水、垃圾渗滤液等，其主要生产工段的出水COD浓度一般均在3000～5000mg/L以 上,有的工段出水甚至超过10000mg/L，即使是各工段的混合水，一般也均在3000mg/ L以上。高浓度难降解废水难处理的原因，本质上是由其特性决定的，除了在处理时的 外部环境条件(如温度、pH值等)没有达到生物处理的最佳条件外，还有两个重要的原 因，一是由于化合物本身的化学组成和结构，在微生物群落中，没有针对要处理的化合 物的酶，使其具有抗降解性;二是在废水中含有对微生物有毒或者能抑制微生物生长的 物质(有机物或无机物)，从而使得有机物不能快速的降解。处理这类废水，多还采用生 物处理，且以好氧法或好氧法的改进型(如A/O工艺等)为主。从这些工艺在国内外的 实际运用情况看，主要存在工艺流程长、外加物(如外加碳源物、调节pH药剂等)量大 且费用高等问题，从而导致整体上单位水量造价和单位水量成本均较高。而光催化氧化 法处理可以最少添加化学品，节约成本。
水处理中必要的装置是过滤器,过滤芯通过反冲清洗是生长和活化过滤芯的重要手 段;如CN201210109348一种反冲过滤器，倚靠螺杆的控制前、后两个活塞和连接管的位 移，开启和关闭连接管与中心排水管间的反冲排水口，在排水口打开后利用出水口出现 的压力变化使滤液在过滤层处反向流动将卡在过滤层中的杂质从排水口冲出。
CN201010168810反冲洗过滤器,包括阀体,阀体上开有进液口、出液口、排污口,阀 体内设有多个阀芯组件、多个滤芯组件,阀芯组件与滤芯组件之间设有连通通道,阀芯组 件包括背靠背设置的进液阀芯和排污阀芯,进液阀芯与排污阀芯之间设有小弹簧。
CN200610049964反冲洗过滤器,其包括具有介质进、出口和排污口的壳体和上盖, 球阀连接排污口,壳体内设有带滤孔的滤网,其改进在于壳体内上部设有隔环,上盖设有 伸入壳体内腔的下端口,滤网径向定位安装在壳体内可沿壳体上下移动,滤网与壳体内 底之间设有弹簧。
CN201310405173一种反冲洗过滤器，包括呈圆形排布的滤芯，转轴，与转轴固定 连接的反冲洗吸嘴，每圈滤芯均设有反冲洗吸嘴，与反冲洗吸嘴连通的排污通道以及用 于控制转轴转动的电机，还包括与转轴固定连接的定位部件;用于感应定位部件，控制 电机启停，进而控制反冲洗吸嘴。现有的反冲洗设备结构复杂,使用受限,并不能广泛用 于各种过滤设备的反冲。
光化学氧化法是在化学氧化和光辐射共同作用，使氧化反应在速率和氧化能力上比 单独的化学氧化或光辐射有明显提高，这种一种水或空气的处理技术。光氧化法尤其是 以紫外光为辐射源，同时水中投入包括芬顿试剂在内的一定氧化剂如过氧化氢，臭氧或 一些催化剂。它对难降解而具有毒性的小分子有机物去除效果极佳，光氧化反应使水中 产生许多活性极高的自由基，这些自由基很容易破坏有机物结构。属于光化学氧化法包 括光敏化氧化，光激发氧化，光催化氧化等。
光催化氧化法是在使用光催化材料(光触媒)的前提下，由于光触媒材料经光线照射 后，可能产生活性物质。目前公开的光触媒的主要是二氧化钛，以纳米TiO2或掺杂某 些金属或金属氧化物更好，但已经在发展如铋氧化物等可见光催剂的光催化材料。纳米 二氧化钛在经紫外线辐射或光照后吸收能量，其价带电子被激发到导带，形成了电子和 空穴与吸附于其表面的O2和H2O作用，可以生成超氧化物阴离子自由基。这些自由基 具有光触化分解有害气体、有机污染物和光催化抗菌的功能，可广泛用于空气净化和水 处理等领域。因此，光触媒可用于抗菌、防污、易洁、空气净化、水质净化等作用。但 是TiO2粉末颗粒细微，不便回收，应用手段上需要创新，同传统水处理方法相比，目 前的光催化氧化的固定成本和处理费用反而较高，设备复杂，推广使用受限。
CN201310053472公开了一种高效光催化水处理方法与装置，包括罐体、石英管、回 流接口、超强紫外灯管、三维蜂窝陶瓷网光化学反应室、污水布水器、污水接口、曝气 接口、曝气组件、排污口、布药组件、药剂接口、粗效过滤网、高压反冲装置、高压水 接口、尾气回收口及往复运动装置。
CN201310348060公开了Lu、N共掺杂TiO2光催化蜂窝陶瓷网的制备方法，以蜂窝 陶瓷网作为第一载体，在第一载体上负载比表面积为300～400m2/g、并掺杂了镧、铈 和铁元素的活性Al2O3涂层作为第二载体，其中Al2O3∶La∶Ce∶Fe具有一定的质量比。
CN201110392237一种用于氮氧化物催化净化光催化材料及制备方法，该催化材料以 堇青石蜂窝陶瓷为载体，在载体表面均匀涂覆一层纳米二氧化钛/三氧化二铝 (TiO2/Al2O3)活性涂层，负载稀土氧化物制备而成。
CN200610098232是TiO2光催化剂在蜂窝陶瓷表面负载的制备方法，采用正交法配 制纯钛酸溶胶和含有银或铁或镧离子钛酸溶胶;采用堇青石质蜂窝陶瓷和炻器蜂窝陶瓷 为载体;采用溶胶-凝胶法将钛酸溶胶负载在蜂窝陶瓷载体上得到成品。
由上可见，TiO2光催化剂在三维碳泡沫、碳材料、泡沫蜂窝陶瓷表面负载光催化氧 化进行空气或水处理(尤其是水处理)的主要装置单元，然而由紫外灯光透不过碳材料、 泡沫蜂窝陶瓷材料只有表面层光催化材料有效(反光折光性能亦不好)，作用区域(厚 度)只有2mm左右，薄型泡沫蜂窝陶瓷其实是无法制备并投入实用的，影响到光催化的 作用强度和效率，这也固定成本和处理费用反而高的原因。负载二氧化钛的光催化以及 新型光催化助剂，虽然具有对水分子催化分解成氢氧的活性，在水处理中尚不能得到广 泛的应用，其原因主要在于：有效的催化剂作用区域太小，无紫外光的区域无法进行催 化反应，蜂窝陶瓷只能接触到的表层的水进行流动，不能使所有的水体均进行催化反应。
发明内容
本发明的目的是，提出一种阀控制过滤装置及水处理的应用，反冲洗设备结构复杂， 使用受限，并不能广泛用于各种过滤设备的反冲，很多过滤器的单纯反冲并不能解决过 滤器的使用问题。而本发明解决可以双向使用的问题，完全解决反冲的问题，尤其是水 处理的应用是指作用于通孔金属泡沫光催化反应过滤器，大大提高光催化反应过滤器的 作用强度和效率，使光催化反应过滤器长久处于适于使用的状态，降低光催化水处理的 成本。
一种阀控过滤装置，在过滤装置进口处串联第一第二两个三通，即第一三通的第二 接口与第二三通的第一接口连接,第一三通接第一接口接进水口，第二三通第二接口接 过滤器进口，第一三通第三接口接有管道接过滤器的出口处，第二三通第三接口接有管 道接过滤器出口管道上。过滤器出口处与过滤器出口管道上装有控制阀。
在过滤器的正向工作(参见附图,定义为向右水流)时,第一第二两个三通直通,切 断其它管路的通路;在过滤器反向工作(参见附图，定义为向左水流)时，第一三通的第 一与第三接口导通，将进水流引至过滤器的原出口处,第一三通的第二接口与第二三通 的第一接口切断;第二三通第三接口与第二接口连通，将出水流接过滤器原进口管道上。 过滤器出口处与过滤器出口管道上装有控制阀可控制水流的倒流。过滤器出口处与过 滤器出口管道之间的控制阀是一单向阻尼阀,在反向工作时进水流不会直接从原出口管 道流出。
过滤器出口处与过滤器出口管道上控制阀是一三通,或者是过滤器出口处与过滤 器出口管道上装有单向阻尼阀。
本发明在光催化过滤装置上的应用，过滤器是负载催化剂的金属泡沫过滤器,金属 泡沫过滤器是指在紫外或可见光照射的金属泡沫上负载光催化材料,金属泡沫为块状、 片状或柱状、环状整体的金属泡沫,金属泡沫如泡沫铝,镁铝合金、也可以是泡沫铁、 镍或镍铁合金铝,另一类金属泡沫是采用高分子发泡泡沫,再在泡沫表面镀金属层,化学 镀或物理镀均可,如将镀层的厚度达到1微米或以上,可使整个泡沫的表强提高,更适合 于制备物品,比重提高。高分子发泡泡沫材料可以是PU、PP、PS、PE等。以上金属泡沫 尤其是采用开孔(通孔)泡沫,发泡制备时采用发泡剂搅拌方式或反应型生成泡沫材料, 工艺采取趋向于泡沫开孔的工艺方向制备。上述负载光催化材料金属泡沫与紫外光源构 成光催化过滤器:本发明光催化过滤器的工作过程如下,水流沿着负载光催化物质的开 孔金属泡沫的横截面方向流动，进行光催化处理,而不是平行于负载光催化材料的表层， 金属泡沫同时具有过滤作用;紫外灯管与一至二层负载光催化物质的金属泡沫构成一个 光催化水处理单元,液体流可连续经过若干个光催化水处理单元,待处理水流的充分接 触。光化学反应时可截断各种一定分子量的有毒物质,分解有毒有害物质，至少也使水 的可生化性的指标有质的提高，便于后道进行生化处理或它处理，光催化装置应用中, 水流沿着负载光催化物质的金属泡沫的横截面方向流动进行光催化处理的条件下,负载 光催化物质的金属泡沫的筒状金属的横截面可以是横条或圆,负载光催化物质的金属 泡沫的横截面是圆,则紫外灯管位于圆心的位置。
光催化物质以纳米级二氧化钛为主要代表,但不限于此,也可以是其它任何紫外或 可见光光催化材料,目前通常认为紫外光的催化效率远大于可见光,负载方式由现有技 术充分公开。如采用钛酸溶胶和含有银或铁或镧离子钛酸溶胶负载并高温固定。
本发明的有益效果是：本发明解决过滤功能的装置进行双向自如使用的问题,不但能 反冲(简单阀即可完成,采用自控阀也极方便,采用双工位电磁阀即可),反向能够自如工 作,将正向工作的沉淀完全洗散,解决了间隙反冲阀的结构复杂以及可能带来的问题。在 水处理的应用尤其是作用于通孔金属泡沫光催化反应过滤器,金属泡沫对光的反射率 高，使装置的有效催化作用的体积增大,大大提高光催化反应过滤器的作用强度和效率， 使光催化反应过滤器长久处于适于使用的状态，降低光催化水处理的成本。有效催化体 积增大,作用区域(厚度)可以达到10mm左右或更大，并可以使水流沿着厚度方向流 动，开孔金属泡沫同时起过滤作用,而使每支紫外灯管的作用于有催化效应的体积达到 现有技术的六至十倍以上,待处理水流的一次流过可全部充分接触光催化材料,大大增 强光催化的效率，从而降低光催化的成本;阀控制的应用可解决实际应用所需要解决的 主要问题，可确保长期运行，便于催化剂的冲洗和清洁。可确保长期运行，便于催化剂 的冲洗和清洁。装置及运行成本低。
