專(zhuān)利名稱(chēng)：一種懸浮光催化氧化水處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生活及工業(yè)水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種光催化氧化水處理裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
②盡管膜能有效對(duì)催化劑和處理水進(jìn)行有效的分離，但連續(xù)運(yùn)行中由于催化劑在膜表面積累導(dǎo)致膜污染嚴(yán)重，膜阻力上升較快(膜過(guò)濾阻力上升速率為5×105m-1s-1)，為了降低膜阻力，需要定期清洗，使得對(duì)膜清洗的周期變短，不利于連續(xù)運(yùn)行。
③連續(xù)運(yùn)行中由于燈的照射使得燈管溫度升高，燈管表面結(jié)垢，嚴(yán)重影響光的透射效果(運(yùn)行一周以后，套管壁的光強(qiáng)下降了90％)，大大降低光催化反應(yīng)速率，從而影響到反應(yīng)器的處理效率。
本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種懸浮光催化氧化水處理裝置，主要包括反應(yīng)器，空氣供給裝置，由進(jìn)水箱、水泵和進(jìn)水管組成的進(jìn)水系統(tǒng)及由出水箱、出水泵組成的出水系統(tǒng)，在所述反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置有隔板將反應(yīng)器分為燈區(qū)和膜區(qū)兩部分，所述的燈區(qū)內(nèi)布置多個(gè)帶有套管的紫外燈，其特征在于在所述反應(yīng)器的燈區(qū)和膜區(qū)底部各設(shè)置一個(gè)微孔曝氣氣室，該微孔曝氣氣室的頂部設(shè)有微孔曝氣板，所述的微孔曝氣氣室通過(guò)管道與所述空氣供給裝置連接；在所述反應(yīng)器內(nèi)的膜組件下方設(shè)置一個(gè)輔助多孔布?xì)夤?，該布?xì)夤芡ㄟ^(guò)管道與空氣供給裝置連接。在反應(yīng)器底部通過(guò)微孔板的滿(mǎn)底曝氣，可有效地促進(jìn)催化劑混合液的混合和循環(huán)，并可防止粉末催化劑的下沉。另外通過(guò)在膜組件下方設(shè)置的輔助多孔該布?xì)夤艿拈g歇曝氣，可使沉積在膜表面的污染物脫落，防止過(guò)濾膜堵塞。
本發(fā)明所述的裝置還包括一個(gè)由鼓風(fēng)機(jī)、氣體流量計(jì)和通風(fēng)管組成的通風(fēng)裝置，所述的通風(fēng)管設(shè)置在燈區(qū)內(nèi)并與每個(gè)紫外燈套管連接。作為光源的燈管安裝在可通風(fēng)的套管中，利用通風(fēng)降低套管溫度，可有效防止套管表面結(jié)垢和泥垢粘附。
本發(fā)明的特征還在于在所述的空氣供給裝置和輔助多孔布?xì)夤芟噙B的管路上設(shè)置了一個(gè)由時(shí)間控制器控制的電磁閥以及在兩個(gè)微孔曝氣氣室與空氣供給裝置連接的管路上分別設(shè)置了由時(shí)間控制器控制的電磁閥。
為了增加燈區(qū)的光強(qiáng)，提高反應(yīng)效率，本發(fā)明在所述的反應(yīng)器燈區(qū)內(nèi)壁貼有反射膜。
該裝置還設(shè)有報(bào)警系統(tǒng)，所述的報(bào)警系統(tǒng)是由設(shè)置在反應(yīng)器中的液位控制器和報(bào)警器及系統(tǒng)電源組成，以防止反應(yīng)器由于不正常運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)致反應(yīng)器中液體溢出。
本發(fā)明還在所述的進(jìn)水系統(tǒng)中設(shè)置了液位控制器，用以控制進(jìn)水泵的開(kāi)停。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性進(jìn)步本發(fā)明由于在反應(yīng)器底部通過(guò)微孔板的滿(mǎn)底曝氣，不僅使反應(yīng)器中的曝氣均勻性得到改善，有效地促進(jìn)了催化劑混合液的混合和循環(huán)，防止粉末催化劑的下沉，而且有利于有機(jī)物的高效分解。另外通過(guò)在膜組件下方設(shè)置的輔助多孔布?xì)夤艿拈g歇曝氣，使膜的抖動(dòng)加強(qiáng)，降低了催化劑顆粒在膜絲間的聚積，催化劑濃度降低也較緩慢；可使沉積在膜表面的污染物脫落，防止過(guò)濾膜堵塞，延長(zhǎng)了處理周期。本發(fā)明還在燈區(qū)設(shè)置了通風(fēng)裝置，從而解決了由于燈的照射使得燈管溫度升高，造成燈管表面結(jié)垢，影響光的透射效果的問(wèn)題。總之，本發(fā)明有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷，具有反應(yīng)速率高，并能長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的特點(diǎn)，同時(shí)其操作性和安全性也得到了進(jìn)一步提高。該裝置不僅適用于有機(jī)廢水的降解，也適用于有機(jī)廢水中所含有的細(xì)菌的滅菌和除菌。
圖2為反應(yīng)器微孔曝氣氣室的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為設(shè)有輔助多孔布?xì)夤艿姆磻?yīng)器膜區(qū)的結(jié)構(gòu)示意圖。
本發(fā)明所提供的懸浮光催化氧化水處理裝置主要包括反應(yīng)器1、空氣供給裝置55，由進(jìn)水箱72、水泵71和進(jìn)水管組成的進(jìn)水系統(tǒng)以及由出水箱32、出水泵31組成的出水系統(tǒng)。所述的反應(yīng)器1內(nèi)部設(shè)有隔板2、膜組件3、紫外燈光源4；隔板2將反應(yīng)器分成燈區(qū)和膜區(qū)兩部分，根據(jù)混合液中有機(jī)物含量，其設(shè)置位置可適當(dāng)調(diào)整，以利于提高有機(jī)物的分解效果。在燈區(qū)和膜區(qū)的底部各設(shè)置一個(gè)微孔曝氣氣室5，該微孔曝氣氣室的頂部設(shè)有不銹鋼微孔曝氣板51，兩個(gè)微孔曝氣氣室分別與由時(shí)間控制器54控制的電磁閥52、53相連，進(jìn)而與空氣壓縮機(jī)55相連，時(shí)間控制器54通過(guò)控制對(duì)電磁閥52、53的通斷可實(shí)現(xiàn)在膜區(qū)曝氣、燈區(qū)曝氣或兩區(qū)同時(shí)曝氣。微孔曝氣板51進(jìn)行滿(mǎn)底曝氣，從而防止了混合液中的粉末光催化劑的下沉，使光催化劑均勻地分布在混合液中，通過(guò)保持混合液中光催化劑的均勻分散，可保證有機(jī)物光催化降解的穩(wěn)定進(jìn)行。在所述反應(yīng)器內(nèi)的膜組件下方設(shè)置一個(gè)輔助多孔布?xì)夤?，該布?xì)夤芤嗤ㄟ^(guò)管道與空氣供給裝置連接55。通過(guò)輔助多孔布?xì)夤?對(duì)膜組件3進(jìn)行間歇曝氣，過(guò)濾膜上附著的有機(jī)物一部分受到氣泡的沖刷從過(guò)濾膜表面脫落下來(lái)，因此可以防止過(guò)濾膜的堵塞。
膜組件3通過(guò)出水管與出水箱32相連接，出水泵31安裝在出水管中間，通過(guò)抽吸作用，將混合液經(jīng)膜過(guò)濾，粉末光催化劑(TiO2)被膜截留保持在反應(yīng)器中，出水則由出水泵31的抽吸進(jìn)入出水箱32。
紫外燈光源4的形狀為棒狀，放置在石英套管41的中間，在反應(yīng)器1的格子區(qū)域內(nèi)安裝有多個(gè)紫外燈光源4，光源點(diǎn)燈數(shù)可根據(jù)反應(yīng)器1內(nèi)的混合液的處理量由控制器45控制。為了降低套管的溫度，本發(fā)明設(shè)有通風(fēng)裝置，該裝置包括鼓風(fēng)機(jī)43、氣體流量計(jì)44和通風(fēng)管42，通風(fēng)管42設(shè)置在反應(yīng)器內(nèi)與每個(gè)石英套管41相連。反應(yīng)器1的內(nèi)壁粘貼有反射膜9，可使來(lái)自光源4的光線反射回反應(yīng)器。伴隨光的照射可有效地分解有機(jī)物，因此能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定地處理含有機(jī)廢水。
由設(shè)置在膜組件3下方的輔助多孔布?xì)夤?與由時(shí)間控制器62控制的電磁閥61相連，進(jìn)而與空氣壓縮機(jī)55相連，由時(shí)間控制器62控制反沖時(shí)間。
進(jìn)水時(shí)由液位計(jì)7控制進(jìn)水泵71，當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)液面低于一定水平時(shí)，進(jìn)水泵71開(kāi)啟，進(jìn)水由進(jìn)水箱72經(jīng)過(guò)進(jìn)水泵71和止回閥73進(jìn)入反應(yīng)器，當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)液面高于一定水平時(shí)，進(jìn)水泵停止，這樣使反應(yīng)器內(nèi)的水量始終保持相對(duì)恒定。
本發(fā)明通過(guò)另一液位計(jì)8監(jiān)測(cè)反應(yīng)器中的水位，當(dāng)水位達(dá)到異常值時(shí)，警報(bào)器82發(fā)出警報(bào)，同時(shí)切斷系統(tǒng)總電源81，系統(tǒng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣可增加系統(tǒng)的安全性。
實(shí)施例本發(fā)明基于處理含有初始濃度0.27mmol/L對(duì)氯苯鉀酸微污染水，光催化劑采用粒徑在1～10μm的TiO2。光源采用254nm波長(zhǎng)的紫外燈，輔助多孔布?xì)夤苤睆綖?5mm的聚氯乙烯(PVC)管，一端封閉，在管上鉆直徑為0.5-1mm的孔，每孔間距2～5mm。不銹鋼微孔板微孔孔徑為5微米(可以購(gòu)買(mǎi)成品)。
反應(yīng)器主體尺寸0.555×0.45×1.5m3。連續(xù)運(yùn)行40天以上本發(fā)明的主要數(shù)據(jù)及效果如下①反應(yīng)器中的曝氣均勻性得到改善，催化劑沉降由原來(lái)的0.03g/l d，變?yōu)?.0025g/ld，按照連續(xù)運(yùn)行催化劑濃度降低25％以上就能夠明顯影響處理效果計(jì)算，可以提高反應(yīng)器連續(xù)運(yùn)行周期120倍。
②降低了催化劑顆粒在膜絲間的聚積及膜表面和膜孔內(nèi)的污染。在其他處理參數(shù)相同情況下，膜阻力由原來(lái)的5×105m-1s-1下降為1.3×105m-1s-1，可以延長(zhǎng)處理周期3.8倍。同時(shí)催化劑濃度降低也較緩慢。
③通風(fēng)量在0.5m3/h，其他條件保持相同，一周后套管光強(qiáng)下降16％，低于沒(méi)有通風(fēng)裝置時(shí)套管光強(qiáng)下降90％，延長(zhǎng)試驗(yàn)周期5倍以上。
權(quán)利要求
1.一種懸浮光催化氧化水處理裝置，主要包括反應(yīng)器(1)，空氣供給裝置(55)，由進(jìn)水箱(72)、水泵(71)和進(jìn)水管組成的進(jìn)水系統(tǒng)以及由出水箱(32)、出水泵(31)組成的出水系統(tǒng)，在所述反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置有隔板(2)將反應(yīng)器分為燈區(qū)和膜區(qū)兩部分，所述的燈區(qū)內(nèi)布置多個(gè)帶有套管(41)的紫外燈(4)，其特征在于在所述反應(yīng)器的燈區(qū)和膜區(qū)底部各設(shè)置一個(gè)微孔曝氣氣室(5)，該微孔曝氣氣室的頂部設(shè)有微孔曝氣板(51)，所述的微孔曝氣氣室通過(guò)管道與所述空氣供給裝置(55)連接；在所述反應(yīng)器內(nèi)的膜組件(3)下方設(shè)置一個(gè)輔助多孔布?xì)夤?6)，該布?xì)夤芡ㄟ^(guò)管道與空氣供給裝置連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的懸浮光催化氧化水處理裝置，其特征在于該裝置還包括一個(gè)由鼓風(fēng)機(jī)(43)、氣體流量計(jì)(44)和通風(fēng)管(42)組成的通風(fēng)裝置，所述的通風(fēng)管(42)設(shè)置在燈區(qū)內(nèi)并與每個(gè)紫外燈套管(41)連接。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的懸浮光催化氧化水處理裝置，其特征在于在所述的空氣供給裝置(55)和輔助多孔布?xì)夤?6)相連的管路上設(shè)置由時(shí)間控制器(62)控制的電磁閥(61)。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的懸浮光催化氧化水處理裝置，其特征在于在兩個(gè)微孔曝氣氣室(5)與空氣供給裝置(55)連接的管路上分別設(shè)置由時(shí)間控制器(54)控制的電磁閥(52)、(53)。
5.按照權(quán)利要求1所述的懸浮光催化氧化水處理裝置，其特征在于所述的反應(yīng)器燈區(qū)內(nèi)壁貼有反射膜(9)。
6.按照權(quán)利要求1所述的懸浮光催化氧化水處理裝置，其特征在于所述的進(jìn)水系統(tǒng)還包括液位控制器(7)。
7.按照權(quán)利要求1所述的懸浮光催化氧化水處理裝置，其特征在于該裝置還包括一個(gè)報(bào)警系統(tǒng)，所述的報(bào)警系統(tǒng)包由設(shè)置在反應(yīng)器(1)中的液位控制器(8)和報(bào)警器(82)及系統(tǒng)電源(81)組成。
全文摘要
一種懸浮光催化氧化水處理裝置，屬于生活及工業(yè)水處理技術(shù)領(lǐng)域。它主要包括反應(yīng)器，空氣供給裝置，進(jìn)水系統(tǒng)和出水系統(tǒng)；在反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有隔板將反應(yīng)器分為燈區(qū)和膜區(qū)兩部分；本發(fā)明在燈區(qū)和膜區(qū)底部各設(shè)置一個(gè)微孔曝氣氣室，并在膜組件下方設(shè)置輔助多孔布?xì)夤堋Ｍㄟ^(guò)微孔板的滿(mǎn)底曝氣和輔助多孔布?xì)夤艿拈g歇曝氣，防止了粉末催化劑的下沉，同時(shí)有利于有機(jī)物的高效分解，防止了膜堵塞，有效的延長(zhǎng)了處理周期。本發(fā)明還在燈區(qū)設(shè)置了通風(fēng)裝置，解決了由于燈管溫度升高所造成燈管表面結(jié)垢等問(wèn)題。具有反應(yīng)速率高，能長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的特點(diǎn)，其操作性和安全性也得到了進(jìn)一步提高。既適用于有機(jī)廢水的降解，也適用于有機(jī)廢水中所含有的細(xì)菌的滅菌和除菌。
文檔編號(hào)C02F1/72GK1415557SQ0215993
公開(kāi)日2003年5月7日 申請(qǐng)日期2002年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月30日
發(fā)明者黃霞, 施漢昌, 孟耀斌, 梁鵬 申請(qǐng)人:清華大學(xué)