申请日2013.04.02
公开(公告)日2013.06.12
IPC分类号C02F9/04; C02F1/28; C02F1/32
摘要
本发明公开了一种污水深度处理装置。它由流化床反应器装置和光反应器装置两个部分组成。各部分结构分别包括：进水泵、流化床反应器、空气分布器、加压空气泵、砂滤柱等;附着催化剂的折流板、石英管穿孔、紫外灯、空气分布器、空气泵等。本发明还公开了该装置在污水处理中的应用。本发明能够将吸附和光催化降解结合高效净化污水，利用流化床反应器中的混合粘土吸附剂有效吸附去除污水中的硝酸盐和磷酸盐等阴离子，利用折流式光反应器去除污水中的有机污染物，吸附过程可作为后续光降解反应的预处理步骤，提高了光催化效率。吸附与光催化耦合处理技术弥补单个技术的不足，提高了整体的去除效率，可作为城市污水再生的替代处理技术。
权利要求书
1.一种污水深度处理装置，其特征在于：该装置包括流化床反应器装置和 光反应器装置两部分;
所述流化床反应器装置包括进水泵(1)、第一管线(16)、第二管线(17)、 第三管线(18)、第四管线(19)、流化床反应器(2)、砂滤柱(5)和空气泵(11)， 所述流化床反应器(2)由罐体构成，所述罐体从上至下由玻璃柱、曝气底盘和 可拆卸式的倒锥体组成，在玻璃柱内曝气底盘上设有环形挡圈(3)和粘土混合 吸附剂，在倒锥体锥底设置有空气分布器(4)，所述砂滤柱(5)由砂床和支撑 砂床的玻璃圆盘过滤器组成，所述罐体上部分的一侧设有第一取样口(S1)，罐 体中部连接有第二管线(17)、第二管线(17)另一端与进水泵(1)连接，罐体 底部的倒锥体与空气泵(11)通过第三管线(18)相连接，砂滤柱(5)的上端 与第一取样口(S1)通过第一管线(16)相连接;砂滤柱(5)的下端设有第二 取样口(S2)，第二取样口(S2)通过第四管线(19)与光反应器装置连接;
所述光反应器装置包括进水口(S3)、光反应器(8)、出水口取样口(S4) 和置于光反应器(8)内部的折流单元、石英穿孔管、空气分布器(4)、空气泵 (11)组成，所述进水口(S3)位于光反应器(8)的一端，所述进水口(S3) 通过第四管线(19)与砂滤柱(5)的下端连接，所述出水口取样口(S4)位于 光反应器(8)的另一端，所述折流单元由一组垂直于光反应器(8)底部固定设 有各面都附有催化剂的折流板(9)组成，所述石英穿孔管与折流板(9)平行且 间隔设置，所述石英穿孔管中设有紫外灯(10)，所述空气分布器(4)设在光反 应器(8)底部一侧，所述空气泵(11)与空气分布器(4)连接。
2.根据权利要求1所述一种污水深度处理装置，其特征在于：所述粘土混 合吸附剂由10%～15%钠基膨润土、10%～20%高岭土、1%～5%沸石和50%～70% 石灰制成。
3.根据权利要求1所述一种污水深度处理装置，其特征在于：所述折流板 (9)上固定设有生长二氧化钛纳米管的钛基板，所述催化剂为二氧化钛催化剂， 附着在钛基板上。
4.根据权利要求1所述的一种污水深度处理装置，其特征在于：所述砂滤 柱(5)的直径为3～6cm、高为30～60cm，所述砂床厚度为10～20cm。
5.根据权利要求4所述的一种污水深度处理装置，其特征在于：所述砂床 (6)分为下部分3～6cm厚度的粗砂(7)和上部分7～14cm的细砂(6)组成。
6.根据权利要求5所述的一种污水深度处理装置，其特征在于：所述粗砂(7) 的粒径为0.42～1mm，所述细砂(6)的粒径为0.13～0.36mm。
7.根据权利要求5所述的一种污水深度处理装置，其特征在于：所述空气分布 器(4)的孔径为45μm。
8.根据权利要求5所述的一种污水深度处理装置，其特征在于：所述玻璃柱为 塑料玻璃柱。
9.权利要求1-8所述的一种污水深度处理装置在污水处理方面的应用。
说明书
一种污水深度处理装置及其应用
技术领域
本发明涉及污水处理技术和光催化技术，具体涉及一种污水深度处理装置及 其应用。
背景技术
生物处理技术具有低成本和易于操作的特点，城市污水处理厂广泛采用生物 处理工艺去除大部分污染物，一个操作良好状态的生物处理系统可以去除污水中 的90%的COD。近年来，水资源的短缺和日益增加的需求已成为世界关注，而 污水回用是被用来解决这一问题的可行的措施。
然而，污水中存在一些污染物是很难被降解的并且微生物的生长可能会导致 生物惰性物质产生，导致出水水质下降。除此以外，排放的生活污水中含有大量 磷和氮，这些过量的无机污染物进入水体中会使藻类飞速生长而导致富营养化。 传统的生物处理技术在最优条件下，其本身可以有效减少这些营养物质，但是由 于运作困难，生物处理过程出水水质波动很大。因此，需要成本比较低廉的方法 和设备，以有效且稳定的去除水中污水中的氮、磷及类似溶解物。
吸附是一种去除污水中难生物降解的污染物的最有效的技术之一，具有易于 操作、原料广泛易得、成本低廉等特点。天然粘土作为吸附剂具有成本低，来源 丰富、无毒和与带电污染物间存在者潜在的离子交换等特点，具有广阔的应用前 景。常见的天然粘土吸附剂有高岭土、膨润土、蒙脱土等，将这些天然粘土以一 定的比例混合焙烧，形成的混合吸附剂吸附能力高，并且通过热处理很容易再生， 可应用于污水处理系统中。
光催化是一种环境友好型污水处理技术，二氧化钛是应用于光催化的一种最 常见的催化剂，具有去除范围广、光化学稳定性高、低毒和低成本的特点;并对 水中难降解的有毒有害有机物和致病菌有着良好的去除能力;但二氧化钛在悬浮 液中容易聚集，降低催化效率，且催化剂回收比较困难。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种污水深度处理 装置及其应用。
技术方案：本发明提供了一种污水深度处理装置，该装置包括流化床反应器 装置和光反应器装置两部分;
所述流化床反应器装置包括进水泵、第一管线、第二管线、第三管线、第四 管线、流化床反应器、砂滤柱和空气泵，所述流化床反应器由罐体构成，所述罐 体从上至下由玻璃柱、曝气底盘和可拆卸式的倒锥体组成，为了加压空气流量计 控制以保证常量曝气，为提高流化床反应器均匀流体的水动力性能，在曝气盘上 设置一个环形挡圈，引导水流以上流式穿过反应器在玻璃柱内曝气底盘上设有环 形挡圈和粘土混合吸附剂，在倒锥体锥底设置有空气分布器，所述砂滤柱由砂床 和支撑砂床的玻璃圆盘过滤器组成，所述罐体上部分的一侧设有第一取样口，罐 体中部连接有第二管线、第二管线另一端与进水泵连接，罐体底部的倒锥体与空 气泵通过第三管线相连接，砂滤柱的上端与第一取样口通过第一管线相连接;砂 滤柱的下端设有第二取样口，第二取样口通过第四管线与光反应器装置连接;
所述光反应器装置包括进水口、光反应器、出水口取样口和置于光反应器内 部的折流单元、石英穿孔管、空气分布器、空气泵组成，所述进水口位于光反应 器的一端，所述进水口通过第四管线与砂滤柱的下端连接，所述出水口取样口位 于光反应器的另一端，所述折流单元由一组垂直于光反应器底部固定设有各面都 附有催化剂的折流板组成，所述石英穿孔管与折流板平行且间隔设置，所述石英 穿孔管中设有紫外灯，所述空气分布器设在光反应器底部一侧，所述空气泵与空 气分布器连接。
为了能有较好的吸附效果，所述粘土混合吸附剂由10%～15%钠基膨润土、 10%～20%高岭土、1%～5%沸石和50%～70%石灰制成。
为了使得二氧化钛容易聚集，提高催化效率，所述折流板上固定设有生长二 氧化钛纳米管的钛基板，所述催化剂为二氧化钛催化剂，附着在钛基板上。
为了达到更好的过滤效果，所述砂滤柱的直径为3～6cm、高为30～60cm，所 述砂床厚度为10～20cm。所述砂床分为下部分3～6cm厚度的粗砂和上部分 7～14cm的细砂组成。所述粗砂的粒径为0.42～1mm，所述细砂的粒径为 0.13～0.36mm。所述空气分布器的孔径为45μm。
其中，所述玻璃柱为塑料玻璃柱。
上述污水深度处理装置在污水处理方面的应用。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：利用水处理吸附-光催化 耦合技术设计的装置，能够将吸附和光催化降解结合高效净化污水，操作灵活方 便、运行成本低廉、处理污水中氮、磷及有机污染物等，利用的粘土混合吸附剂 是以天然粘土以一定的比例混合焙烧，形成的混合吸附剂吸附能力高，并且通过 热处理很容易再生，流化床反应器中的混合粘土吸附剂有效吸附去除污水中的硝 酸盐和磷酸盐等阴离子，以钛基板上生长的二氧化钛纳米管可以使得二氧化钛聚 集，提高催化效率，并且通过增加光催化过程的水力停留时间，提高去除效率， 折流式反应器设置水流方向为上下流动可以去除污水中的有机污染物，既充分混 匀反应溶液又增加其与催化剂的接触时间，提高了光催化效率，利用折流式光反 应器吸附过程可作为后续光降解反应的预处理步骤，吸附与光催化耦合处理技术 弥补单个技术的不足，提高了整体的去除效率，可作为城市污水再生的替代处理 技术。
