申请日2006.09.25
公开(公告)日2007.11.14
IPC分类号C02F1/32; C02F1/52
摘要
一种集射流流化、沉淀分离为一体的光催化水处理装置，涉及一种光催化水处理装置。集反应器(2)和集水器(8)为一体;集水器(8)的球形封头(11)上有出水阀(10)和放空阀(9);球形封头(11)与反应器(2)的斗形封头(7)间有壳体支撑(12);反应器(2)内有筒状隔板(6)与挡板(5)，筒状隔板(6)与斗形封头(7)间有隔板支撑(13)，挡板(5)和反应器(2)的正方形壳体(3)间有斜板沉淀器(4);集水器(8)顶上有安装紫外灯(14)和射流器(21)的钢架;射流器(21)出水管的底端有使水流形成对射的三通;出水管一旁并排还有进水管。本实用新型节能降耗，结构合理，维修方便，处理效果好，可广泛用于处理水和废水。
権利要求書
1.一种集射流流化、沉淀分离为一体的光催化水处理装置，其特征是：该 装置集中心的反应器(2)和外围的集水器(8)为一体;集水器(8)由圆柱形 器壁和底部的球形封头(11)构成，球形封头(11)上设有出水阀(10)和放空 阀(9);反应器(2)由正方形壳体(3)和底部的斗形封头(7)构成;球形封 头(11)与斗形封头(7)之间固有壳体支撑(12);反应器(2)内通过筒状隔 板(6)分成内圈的反应区和外圈的分离区两部分，筒状隔板(6)与斗形封头(7) 之间固有隔板支撑(13)，筒状隔板(6)底部与斗形封头(7)之间留有工艺要 求的缝隙，使反应区和分离区既相互分隔又留有小的通道;筒状隔板(6)与正 方形壳体(3)之间设有挡板(5);挡板(5)和正方形壳体(3)之间固有斜板 沉淀器(4)，斜板沉淀器(4)由与水平方向成60°的斜板组成;集水器(8) 的圆柱形器壁顶端固有两组钢架，每组钢架由并排的间隙与紫外灯(14)灯管宽 度相当的两根钢条(17)组成，两条钢条(17)上固有钢板(16)，钢板(16) 开有安装紫外灯(14)的孔;钢条(17)上还固有支架底板(18)，每块支架底 板(18)上各焊一根竖起的槽钢(22)，槽钢(22)的顶端固结一块开孔的安装 射流器(21)的搁板(20)，射流器(21)的出水管穿过搁板(20)的孔伸入反 应器(2)底部，该出水管的底端固有一个使水流形成对射的三通;射流器(21) 的出水管一旁并排还设有与进水阀(1)连接的进水管。
说明书
一种集射流流化、沉淀分离为一体的光催化水处理装置
技术领域
一种集射流流化、沉淀分离为一体的光催化水处理装置，涉及一种光催化水 处理装置。尤其涉及一种可有效去除水中有机物的光催化水处理装置。
背景技术
现代化工业在近几十年的迅速发展，尤其是合成化学工业的突飞猛进，使得 人工合成有机化合物的种类和产量猛增。它们通过不同的途径进入人类环境尤其 是水环境，使水体的物理化学性发生了显著的变化。据统计，水环境中的有机污 染物高达96000种之多，其中很多是有毒和“三致”物质，不仅给环境带来危害， 而且对人类的健康也造成了威胁。因此，去除水中的有机污染物已成为水处理的 首要任务之一。目前普遍采用的方法是有机物的生物降解法。但是，对于一些高 浓度、难降解有机废水，如垃圾渗滤液、制药废水、焦化废水、造纸废水、石油 化工废水等，因其含有机物和氨氮的浓度都很高，甚至具有毒性，生物降解性差， 传统的生化处理往往难以取得预想效果。
光催化氧化主要利用光源照射TiO2等光催化剂以产生氧化能力强的自由基 来实现对水中有机物的降解，以UV/TiO2最为常见。其独特的优势在于：(1) 能氧化除少数几种有机物之外的绝大多数有机物。(2)可将有机物完全矿化为 CO2和H2O等简单、对环境无害的无机物。传统的固定膜光催化氧化需要采用 一定的方法首先制成TiO2膜，由于成膜方法复杂、成本高，且成膜的厚度十分 有限，造成光催化氧化反应的效率低，难以适应实际工程的要求;另外，光催化 剂膜“中毒”后的清洗或更换复杂，这就更加限制了光催化氧化技术向实用型技 术的转化。与传统的固定膜光催化反应器比较而言，悬浮相光催化氧化的速率较 高，但是，催化剂的分离和连续性运行问题成为该技术向前发展的最大障碍。中 国发明专利(98111597)介绍了一种“光催化与膜分离集成的水处理方法”，其 主要有两大特征，一是采用泵循环辅以气伴的方式，使反应槽内催化剂呈悬浮状 态，增加光催化剂与废水的接触面积，提高光催化降解效率;二是将光催化与膜 技术相结合，以便催化剂颗粒的分离回收。但是，由于气伴的混合效果有限，溶 液中的悬浮的催化剂易沉积到底部呈现上疏下密的不均匀态，影响降解效果。另 外，反应后的水直接进入膜装置，导致光催化剂容易直接沉积在膜表面，加速膜 的污染，且频繁的反冲洗也会减少膜的寿命。中国发明专利(00103229.1)也介 绍了相关的一种“与膜分离设备相组合的悬浮光催化氧化水处理方法及其装置”， 与上述专利比起来有改进之处，首先是在反应器内设置沉淀区，减轻膜的负荷， 从某种程度上解决了反冲洗问题;再者采用空气供给装置、导流装置、搅拌装置 加强粉末催化剂与水的混合。但缺点也是显而易见的：(1)沉淀区置于反应区上 方，其作用相当于静沉，与反应区的界限不明显，沉淀效果受到置疑。(2)反应 器结构复杂，需好几套装置达到良好的混合和曝气效果，将此装置应用于实践有 一定的难度。
发明内容
本实用新型的目的是针对上述问题，设计一种结构简单、制作容易、适用于 实际水处理工程需要的、能高效去除水中各种有机物的光催化氧化水处理装置。
为了达到上述目的，本实用新型是这样进行的：该装置集中心的反应器和外 围的集水器为一体;集水器由圆柱形器壁和底部的球形封头构成，球形封头上设 有出水阀和放空阀;反应器由正方形壳体和底部的斗形封头构成;球形封头与斗 形封头之间固有壳体支撑; 反应器内通过筒状隔板分成内圈的反应区和外圈的 分离区两部分，筒状隔板与斗形封头之间固有隔板支撑，筒状隔板底部与斗形封 头之间留有工艺要求的缝隙，使反应区和分离区既相互分隔又留有小的通道;筒 状隔板与正方形壳体之间设有挡板，挡板围绕正方形壳体并与其平行;正方形壳 体和挡板之间固有斜板沉淀器，斜板沉淀器由按工艺设定数量的与水平方向成 60°的斜板组成;集水器的圆柱形器壁顶端上固有两组钢架，每组钢架由并排的 间隙与紫外灯灯管宽度相当的两根钢条组成，两条钢条上固有钢板，钢板开有安 装紫外灯的孔;钢条上还固有支架底板，每块支架底板上各焊一根竖起的槽钢， 槽钢的顶端共同固结一块开孔的安装射流器的搁板，射流器的出水管穿过搁板的 孔并伸入反应器底部，射流器的出水管的底端固有一个使水流形成对射的三通; 射流器的出水管一旁并排还设有与进水阀连接的进水管。
本实用新型具有如下的优点：
1.由于本实用新型的光催化反应器上面通过槽钢支架固定安装有射流器， 与现有技术比较省掉了空气供给装置、导流装置、搅拌装置，因此本实用新型具 有结构简单、制作容易的优点。
2.由于本实用新型的射流器的强烈的混合搅拌和曝气作用，使催化剂处于 高悬浮的紊流状态，加强了反应器内催化剂颗粒与紫外灯激发光源和废水中有机 物之间的接触，使反应速率大大提高，同时将吸入的空气打入反应液中，形成细 小的气泡，在水流得剧烈紊动下，反应液与空气中的氧气接触摩擦，使反应液中 的氧气得到充分的补充，因此进一步提高光催化剂的利用率。
3.由于本实用新型设置了斜板沉淀装置，与单纯的自然静沉相比，沉淀效 率大大提高，使绝大部分的悬浮态催化剂都能沉下去。同时反应区和分离区的底 部的斗形封头利于沉下的催化剂下滑进入反应器，因此本实用新型的沉淀分离效 果好，出水中的催化剂含量大大减少，减轻了后续膜处理工艺的负荷，延长膜的 使用寿命。
4.由于隔板和挡板简单、合理、巧妙的设计，使光催化反应器的反应区和 分离区既相互分隔又留有一定缝隙。反应出水由挡板和隔板引流到分离区，出水 中的光催化剂在分离区斜板沉淀器的作用下下沉，并沿着空隙返回反应区继续参 与反应。这样，不仅提高了催化剂的利用率，而且也保证了整个工艺能够不间断 地连续运行。
5.由于射流器的出水管底端有一个三通，该三通的两头出口弯曲成与斗形封 头的斜板平行，使射流泵来的水流分为两路形成对射，有利于水旋流成竖直方向， 停留在反应区充分反应，防止进入反应区的水出现短流，即防止待处理水沿着隔 板与斗形封头之间的缝隙直接进入分离区，因此有利于提高光催化剂的利用率。
