專利名稱：一種固定膜光催化氧化廢水處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工業(yè)廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種以光催化氧化為主要凈化方式的廢水凈化處理裝置，具體涉及一種固定膜光催化氧化廢水處理裝置。
背景技術(shù)：
光催化氧化方法是處理有機(jī)廢水的一種重要方法，具有氧化有機(jī)物徹底，可將有機(jī)物完全礦化為對環(huán)境沒有污染的C02、H2O及礦物酸，反應(yīng)條件溫和，對溫度、pH值沒有特殊的要求等優(yōu)點(diǎn)，在有機(jī)廢水處理領(lǐng)域有著極其廣泛的應(yīng)用前景。目前，利用光催化氧化技術(shù)處理有機(jī)廢水的各種反應(yīng)器中，光催化劑的存在形式主要有固定膜式和懸浮式兩種。懸浮式的光催化氧化處理裝置，一般是將粉末狀的光催化劑顆粒與待處理水混合形成懸浮催化劑的混合液，將混合液送入光催化反應(yīng)區(qū)后，在強(qiáng)制循環(huán)條件下反應(yīng)，最后經(jīng)膜分離去除催化劑，實(shí)現(xiàn)水處理過程的連續(xù)運(yùn)行。該類反應(yīng)器在實(shí)際運(yùn)行中存在分離難的問題當(dāng)采用混凝沉淀法對光催化劑分離時(shí)，操作煩瑣，催化劑難以回收再用，且不能連續(xù)運(yùn)行；采用濾膜法對光催化劑進(jìn)行分離時(shí)，光催化劑會在分離膜表面積累，導(dǎo)致膜阻力上升，水處理能力降低，而濾膜法中分離膜及反應(yīng)器需定期清洗，不利于連續(xù)運(yùn)行。使用固定膜式的光催化氧化反應(yīng)裝置對有機(jī)廢水處理，可省去懸浮體系中催化劑的分離與回收工序，實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行。但目前該類反應(yīng)器大多以利用自然光(太陽光)為照射光源，存在如下缺陷(1)需要太陽能跟蹤裝置，大大增加了建造成本；(2)反應(yīng)器只能利用太陽光的紫外輻射(約4%)，反應(yīng)效率較低；(3)反應(yīng)器對天氣變化的適應(yīng)性較差，陰雨天氣處理效率顯著降低。目前，也有以紫外光為光源的固定膜催化氧化處理器，中國專利 200920106910. 2公開了一種連續(xù)光催化氧化處理廢水的裝置，包括一個(gè)具有一進(jìn)水管及一出水管的箱體，箱體內(nèi)布設(shè)有多個(gè)石英玻璃內(nèi)管和隔板，石英玻璃內(nèi)管中設(shè)有紫外燈，隔板上固結(jié)有催化劑。這種處理裝置存在幾下缺點(diǎn)(1)石英玻璃內(nèi)管置于箱體內(nèi)，不利于清洗更換；(2)紫外燈在長時(shí)間工作時(shí)，溫度升高，容易使石英玻璃內(nèi)管的外壁結(jié)垢，影響反應(yīng)效率；(3)無法充分利用紫外光，造成了部分光源的浪費(fèi)?，F(xiàn)有固定膜式的光催化氧化反應(yīng)裝置結(jié)構(gòu)不合理，存在反應(yīng)效率低，成本高、清洗更換不方便的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有固定膜式光催化氧化反應(yīng)裝置結(jié)構(gòu)不合理，存在反應(yīng)效率低， 成本高、清洗更換不方便的問題，而提供了一種固定膜光催化氧化廢水處理裝置。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種固定膜光催化氧化廢水處理裝置，包括固定膜光催化氧化反應(yīng)器、供水系統(tǒng)，出水系統(tǒng)和進(jìn)氣系統(tǒng)，固定膜光催化氧化反應(yīng)器為底部設(shè)有進(jìn)水口，上部設(shè)有出水口，內(nèi)部固定有導(dǎo)氣管和光催化板的玻璃罐，進(jìn)水口與供水系統(tǒng)相連，出水口與出水系統(tǒng)相連，進(jìn)氣系統(tǒng)與導(dǎo)氣管連接，其中固定膜光催化氧化反應(yīng)器的底部中央設(shè)有一個(gè)圓形孔，其內(nèi)安裝有紫外燈的石英玻璃內(nèi)管通過圓形孔貫穿固定于固定膜光催化氧化反應(yīng)器中央，圓形孔凸起
3的外壁與石英玻璃內(nèi)管的內(nèi)壁密封連接。在進(jìn)行廢水處理時(shí)，廢水經(jīng)供水系統(tǒng)進(jìn)入固定膜光催化氧化反應(yīng)器內(nèi)，通過供氣系統(tǒng)將氧化性氣體經(jīng)導(dǎo)氣管輸入固定膜光催化氧化反應(yīng)器內(nèi)，石英玻璃內(nèi)管安裝有紫外燈，石英玻璃可保證紫外線有較好的穿透性，使得光催化板在紫外燈的照射下與廢水接觸進(jìn)行光催化氧化處理，氧化性氣體既起到攪拌的作用，又提高光催化氧化反應(yīng)的速率與效率，廢水處理完后通過出水口排入出水系統(tǒng)。進(jìn)一步地，固定膜光催化氧化反應(yīng)器底部的圓形孔凸起的外壁為凸形外磨口，并具有一定錐度，石英玻璃內(nèi)管下部與磨砂面接觸的部分的內(nèi)壁為凹形外膜口，且具有與圓形孔錐度向吻配的錐度，使用時(shí)，可以避免漏水情況的發(fā)生，以滿足工業(yè)廢水處理需要，同時(shí)使得拆卸、清洗、更換更方便。所述石英玻璃內(nèi)管兩端設(shè)有卡箍，紫外燈通過卡箍固定在石英玻璃內(nèi)管中，卡箍上開設(shè)有通風(fēng)口，既可保證紫外燈的通風(fēng)，使紫外燈常時(shí)間工作溫度不會升高，又可防止廢水在石英玻璃內(nèi)管的外壁結(jié)垢。光催化板是將泡沫金屬網(wǎng)升溫后用光催化劑或其前驅(qū)體溶膠進(jìn)行復(fù)合、焙燒后所得的泡沫金屬網(wǎng)。所用的光催化劑為Ti02、CdS、MoO3> V2O5、或ZnO，或者它們以任意比例的混合物。光催化板固定在支架上，支架包括三根或三根以上支柱，以及固定在支柱上下兩端的上圓形板、下圓形板，下圓形板與玻璃罐底部有一定空隙，上圓形板和下圓形板的周邊均勻分布有通過螺栓和螺母固定于圓形板上的卡槽，使用時(shí)，可通過插入、拔出的方式固定或取出光催化板，也可以通過調(diào)整螺栓和螺母來調(diào)整卡槽的方向，以調(diào)整光催化板的受光角度和面積。上圓形板和下圓形板上各開設(shè)有一個(gè)小孔，下圓形板上還開設(shè)有曝氣孔，其上設(shè)有單向閥的導(dǎo)氣管從小孔穿過，用螺母固定，導(dǎo)氣管上部與供氣系統(tǒng)連接，下部通過支導(dǎo)氣管與曝氣孔相通。單向閥可以保證氣體單向通入廢水中，氣體從底部曝氣孔進(jìn)入廢水，可起到攪拌加速反應(yīng)的作用。供水系統(tǒng)包括儲水箱、水泵和流量計(jì)，儲水箱上部設(shè)有進(jìn)水管和進(jìn)水控制閥，下部有放空閥和出水管，出水管與水泵連接，水泵出口通過一個(gè)三通、兩個(gè)閥門分為兩路，一路與儲水箱連接，另一路與固定膜光催化氧化反應(yīng)器的進(jìn)水口連接。工作時(shí)，通過開關(guān)放空閥可以方便的排水除污；當(dāng)進(jìn)水速度大于廢水處理速度時(shí)，通過閥門可調(diào)節(jié)適量的廢水一路回流到儲水箱中，另一路經(jīng)流量計(jì)進(jìn)入固定膜光催化氧化反應(yīng)器內(nèi)。固定膜光催化氧化反應(yīng)器的出水口，經(jīng)一個(gè)三通分為兩路，一路經(jīng)閥門通過一個(gè)三通與供水系統(tǒng)相連，另一路與出水系統(tǒng)相連。當(dāng)處理不符合要求時(shí)，可將廢水回流到供水系統(tǒng)，然后進(jìn)行二次處理。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
1.本發(fā)明使用紫外燈作為光源進(jìn)行廢水的光催化氧化處理，解決了利用自然光進(jìn)行反應(yīng)造成的成本高、反應(yīng)效率低，和運(yùn)行不穩(wěn)定的問題。2.采用固定膜光催化板來催化反應(yīng)，消除了使用懸浮式催化反應(yīng)器所存在的催化劑分離、回收困難的缺點(diǎn)，結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行費(fèi)用低、操作簡便、運(yùn)行穩(wěn)定。3.所用到的光催化板為多塊插拔式，可以方便的對局部或全部光催化板進(jìn)行替換，光催化板可通過固定卡槽的旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)其受光角度與受光面積。
4.本發(fā)明所用的玻璃罐及石英玻璃內(nèi)管通過磨口相連接，便于安裝、更換和清洗。5.紫外燈卡箍上開設(shè)有通風(fēng)孔，便于及時(shí)降低紫外燈周圍的溫度，有效的防止了石英管玻璃內(nèi)壁的結(jié)垢現(xiàn)象。6.本發(fā)明可根據(jù)處理水量、水質(zhì)特性靈活調(diào)節(jié)供水與排水，本發(fā)明裝置可以串聯(lián)或并聯(lián)使用，也可與其它廢水處理裝置聯(lián)用，尤其適于對低濃度難降解有機(jī)廢水的催化氧化處理。


圖1本發(fā)明一種固定膜光催化氧化廢水處理裝置的結(jié)構(gòu)示意2為圖1中固定膜光催化氧化反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖
圖3為圖2中支架的結(jié)構(gòu)示意4為玻璃罐與石英內(nèi)管連接放大圖
圖中1-固定膜光催化氧化反應(yīng)器、2-儲水系統(tǒng)、3-供氣系統(tǒng)、4-出水系統(tǒng)、11-玻璃罐、12-石英玻璃內(nèi)管、13-支架、14-光催化板、15-紫外燈、16-蓋子、17-卡箍、18-進(jìn)水口、 19-凸形外磨口、20-凹形內(nèi)磨口、21-出水口、22-支柱、23-上圓形板、24-卡槽、25-導(dǎo)氣管、26-單向閥、27-支導(dǎo)氣管、28-曝氣孔、29-下圓形板。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖1、2、3、4所示，一種固定膜光催化氧化廢水處理裝置，包括固定膜光催化氧化反應(yīng)器1、供水系統(tǒng)2、出水系統(tǒng)4和進(jìn)氣系統(tǒng)3，固定膜光催化氧化反應(yīng)器為底部設(shè)有進(jìn)水口 18，上部設(shè)有出水口 21，內(nèi)部設(shè)有導(dǎo)氣管25和光催化板14的玻璃罐11，進(jìn)水口 18與供水系統(tǒng)2相連，出水口 21與出水系統(tǒng)4相連，進(jìn)氣系統(tǒng)3與導(dǎo)氣管25連接，其中固定膜光催化氧化反應(yīng)器1的底部中央設(shè)有一個(gè)圓形孔，其內(nèi)安裝有紫外燈15的石英玻璃內(nèi)管12 通過圓形孔貫穿固定于固定膜光催化氧化反應(yīng)器中央，圓形孔的內(nèi)壁與石英玻璃內(nèi)管的外壁密封連接。固定膜光催化氧化反應(yīng)器1底部的圓形孔凸起的外壁為凸形外磨口 19，且具有一定錐度，石英玻璃內(nèi)管下部與磨砂面接觸的部分的內(nèi)壁為凹形外膜口 20，且具有與圓形孔錐度向吻配的錐度。石英玻璃內(nèi)管兩端設(shè)有卡箍17，紫外燈15通過卡箍固定在石英玻璃內(nèi)管中，卡箍上開設(shè)有通風(fēng)口。光催化板14是將泡沫金屬網(wǎng)升溫后用光催化劑或其前驅(qū)體溶膠進(jìn)行復(fù)合、焙燒后所得的泡沫金屬網(wǎng)。光催化劑可以為Ti02、CdS、Mo03、V205、或ZnO2,或者它們以任意比例的混合物。如圖3所示，光催化板固定在支架13上，所述的支架13包括4根(也可以是3、或 5、或6根)支柱22，以及固定在支柱上下兩端的上圓形板23、下圓形板29，下部圓形板29 與玻璃罐底部有一定空隙，上圓形板和下圓形板的周邊均勻分布有通過螺栓和螺母固定于圓形板上的卡槽24。上圓形板23和下圓形板29上各開設(shè)有一個(gè)小孔，下圓形板29上還開設(shè)有曝氣孔28，其上設(shè)有單向閥26的導(dǎo)氣管25從小孔穿過，用螺母固定，導(dǎo)氣管25上部與供氣系統(tǒng)連接，下部通過支導(dǎo)氣管27與曝氣孔28相通。支導(dǎo)氣管27為4 (或3根、5根、6 根)根，曝氣孔28與支導(dǎo)氣管27的數(shù)量一致。 供水系統(tǒng)2包括儲水箱、水泵和流量計(jì)，儲水箱上部設(shè)有進(jìn)水管和進(jìn)水控制閥，下部有放空閥和出水管，出水管與水泵連接，水泵出口通過一個(gè)三通、兩個(gè)閥門分為兩路，一路與儲水箱連接，另一路與與固定膜光催化氧化反應(yīng)器的進(jìn)水口連接。固定膜光催化氧化反應(yīng)器的出水口 21，經(jīng)一個(gè)三通分為兩路，一路經(jīng)閥門通過一個(gè)三通與供水系統(tǒng)相連，另一路與出水系統(tǒng)相連。
權(quán)利要求
1.一種固定膜光催化氧化廢水處理裝置，包括固定膜光催化氧化反應(yīng)器(1)、供水系統(tǒng)(2)、出水系統(tǒng)(4)和進(jìn)氣系統(tǒng)(3)，固定膜光催化氧化反應(yīng)器為底部設(shè)有進(jìn)水口(18)，上部設(shè)有出水口(21)，內(nèi)部設(shè)有導(dǎo)氣管(25)和光催化板(14)的玻璃罐(11)，進(jìn)水口(18)與供水系統(tǒng)(2)相連，出水口(21)與出水系統(tǒng)(4)相連，進(jìn)氣系統(tǒng)(3)與導(dǎo)氣管(25)連接，其特征是固定膜光催化氧化反應(yīng)器的底部中央設(shè)有一個(gè)圓形孔，其內(nèi)安裝有紫外燈(15)的石英玻璃內(nèi)管(12)通過圓形孔貫穿固定于固定膜光催化氧化反應(yīng)器中央，圓形孔的內(nèi)壁與石英玻璃內(nèi)管的外壁密封連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固定膜光催化氧化廢水處理裝置，其特征是所述固定膜光催化氧化反應(yīng)器(1)底部的圓形孔凸起的外壁為凸形外磨口(19)，且具有一定錐度，石英玻璃內(nèi)管下部與磨砂面接觸的部分的內(nèi)壁為凹形外膜口(20)，且具有與圓形孔錐度向吻配的錐度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種固定膜光催化氧化廢水處理裝置，其特征是所述的石英玻璃內(nèi)管兩端設(shè)有卡箍(17)，紫外燈(15)通過卡箍固定在石英玻璃內(nèi)管中，卡箍上開設(shè)有通風(fēng)口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種固定膜光催化氧化廢水處理裝置，其特征是所述的光催化板是將泡沫金屬網(wǎng)升溫后用光催化劑或其前驅(qū)體溶膠進(jìn)行復(fù)合、焙燒后所得的泡沫金屬網(wǎng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種固定膜光催化氧化廢水處理裝置，其特征是所述的光催化劑可以為Ti02、CdS、MoO3J2O5、或ZnO，或者它們以任意比例的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種固定膜光催化氧化廢水處理裝置，其特征是所述的光催化板固定在支架(13)上，所述的支架(13)包括三根或三根以上支柱(22)，以及固定在支柱上下兩端的上圓形板(23)、下圓形板(29)，下部圓形板(29)與玻璃罐底部有一定空隙，上圓形板和下圓形板的周邊均勻分布有通過螺栓和螺母固定于圓形板上的卡槽(24)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種固定膜光催化氧化廢水處理裝置，其特征是所述的上圓形板(23)和下圓形板(29)上各開設(shè)有一個(gè)小孔，下圓形板上還開設(shè)有曝氣孔(28)，其上設(shè)有單向閥(26)的導(dǎo)氣管(25)從小孔穿過，用螺母固定，導(dǎo)氣管(25)上部與供氣系統(tǒng)連接， 下部通過支導(dǎo)氣管(27)與曝氣孔(28)相通。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種固定膜光催化氧化廢水處理裝置，其特征是所述的支導(dǎo)氣管(27)為3 6條，曝氣孔(28)與支導(dǎo)氣管(27)的數(shù)量一致。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種固定膜光催化氧化廢水處理裝置，其特征是所述的供水系統(tǒng)(2)包括儲水箱、水泵和流量計(jì)，儲水箱上部設(shè)有進(jìn)水管和進(jìn)水控制閥，下部有放空閥和出水管，出水管與水泵連接，水泵出口通過一個(gè)三通、兩個(gè)閥門分為兩路，一路與儲水箱連接，另一路與與固定膜光催化氧化反應(yīng)器的進(jìn)水口連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種固定膜光催化氧化廢水處理裝置，其特征是所述的固定膜光催化氧化反應(yīng)器的出水口(21)，經(jīng)一個(gè)三通分為兩路，一路經(jīng)閥門通過一個(gè)三通與供水系統(tǒng)相連，另一路與出水系統(tǒng)相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種固定膜光催化氧化廢水處理裝置，解決現(xiàn)有固定膜式的光催化氧化反應(yīng)裝置結(jié)構(gòu)不合理，存在反應(yīng)效率低，成本高、清洗更換不方便的問題。包括固定膜光催化氧化反應(yīng)器、供水系統(tǒng)，出水系統(tǒng)和進(jìn)氣系統(tǒng)，固定膜光催化氧化反應(yīng)器為底部設(shè)有進(jìn)水口，上部設(shè)有出水口，內(nèi)部設(shè)有導(dǎo)氣管的玻璃罐，進(jìn)水口與供水系統(tǒng)相連，出水口與出水系統(tǒng)相連，進(jìn)氣系統(tǒng)與導(dǎo)氣管連接，其中固定膜光催化氧化反應(yīng)器的底部中央設(shè)有一個(gè)圓形孔，其內(nèi)安裝有紫外燈的石英玻璃內(nèi)管通過圓形孔貫穿固定于固定膜光催化氧化反應(yīng)器中央，圓形孔的凸起的外壁與石英玻璃內(nèi)管的內(nèi)壁密封連接，固定膜光催化氧化反應(yīng)器內(nèi)還固定有光催化板。本發(fā)明使用紫外燈為光源，成本低，反應(yīng)快且穩(wěn)定，易于分離。
文檔編號C02F1/32GK102303919SQ20101029192
公開日2012年1月4日 申請日期2010年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月26日
發(fā)明者景紅霞, 李巧玲, 李延斌, 李建強(qiáng), 楊曉峰, 陳志萍 申請人:中北大學(xué)