一种可连续运行光催化污水处理装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种可连续运行光催化污水处理装置，属于水处理领域。


背景技术：

2.污水中所含的氨氮是指以氨或铵离子形式存在的化合氮，即水中以游离氨(nh3)和铵离子(nh4 )形式存在的氮。氨氮是“十二五”全国污染物排放总量控制的指标之一，是水环境监测的基本项目。水中氨氮的来源主要为生活污水中含氮有机物受微生物作用的分解产物、焦化、合成氨等工业废水以及农田排水。氨氮对水生物起危害作用的主要是游离氨，其毒性比铵盐大几十倍，并随碱性的增强而增大。氨氮毒性与池水的ph值及水温有密切关系，一般情况，ph值及水温愈高，毒性愈强，对鱼的危害类似于亚硝酸盐。氨氮对水生物的危害有急性和慢性之分。慢性氨氮中毒危害为：摄食降低，生长减慢，组织损伤，降低氧在组织间的输送。鱼类对水中氨氮比较敏感，当氨氮含量高时会导致鱼类死亡。急性氨氮中毒危害为：水生物表现亢奋、在水中丧失平衡、抽搐，严重者甚至死亡。水中的氨氮可以在一定条件下转化成亚硝酸盐，如果长期饮用，水中的亚硝酸盐将和蛋白质结合形成亚硝胺，这是一种强致癌物质，对人体健康极为不利。
3.虽然有许多方法都能有效地去除氨，如物理方法有反渗透、蒸馏、土壤灌溉；化学法有离子交换法、氨吹脱、化学沉淀法、折点氯化、电渗析、电化学处理、催化裂解；生物方法有硝化及藻类养殖。但应用于工业废水的处理方式，必须具有应用方便、处理性能稳定、适应于废水水质及比较经济等优点，因此，目前氨氮处理实用性较好的技术为：生物脱氮法；氨吹脱、汽提法；折点氯化法；离子交换。
4.生物脱氮法：生物脱氮即是a/o脱氮工艺，在好氧阶段将氨氮硝化为硝酸盐氮，在厌氧段将硝酸盐氮反硝化成为氮气，完成脱氮过程。生物脱氮在运行过程中有一定的要求，需要控制ph、稳定、溶解氧、c/n比等条件，对于有生物毒性或者高盐高氯的废水在没有进行预处理的情况下则不适于用生物法去除氨氮。
5.氨吹脱、汽提法：氨吹脱、汽提工艺具有流程简单、处理效果稳定等优点，但其缺点是运行费用较高，同时容易生成水垢，在大规模的氨吹脱、汽提塔中，生成水垢严重影响后续的稳定运行。
6.离子交换法：离子交换法具有投资省、工艺简单、操作较为方便的优点，但对于高浓度的氨氮废水，会使树脂再生频繁而造成操作困难，且再生液仍为高浓度氨氮废水，需要再处理，增加处理难度。
7.在处理含氨氮废水时，最简单的方法就是折点氯化的方法，即往废水中加入过量的次氯酸钠，次氯酸钠与氨氮经过一系列反应最终把氨氮变成氮气达到去除氨氮的目的。折点氯化的反应过程如下：
8.naclo h2o
→
naoh hclo
9.nh
4
hclo
→
nh2cl h

h2o
10.nh2cl hclo
→
nhcl2 h2o
11.2nh2cl hclo
→
n2↑
3h

3cl- h2o
12.但是在实际过程中，单纯加入次氯酸钠反应效率较低，同时有余氯残余的问题。
13.当前环保形势仍然严峻，水源敏感地环保要求越来越高，不少政府及企业相关废水面临提标改造的问题，尤其对cod的排放要求越来越高。
14.目前已有相关技术可以实现cod提标排放，如高级氧化法(包括臭氧催化氧化、芬顿试剂法、电化学氧化法)、活性炭吸附法、离子交换法。这些方法虽然能实现cod的提标排放，但是都存在一些不足之处，例如臭氧催化氧化法催化剂使用寿命较短；芬顿试剂法会产生污泥，带来新的问题；电化学氧化法投资成本相对较高，活性炭吸附法会产生大量固废，且运行成本高；离子交换法受限于废水中所含的盐分浓度，盐分浓度过高时，处理效果大打折扣。
15.在本实用新型之前，已有光催化处理废水相关技术专利，如专利号为cn201220501206.9，该装置利用紫外光与次氯酸钠的协同作用，有效去除废水中的氨氮与污染物。但是该实用新型专利技术尚有几点不足之处。例如：1，该装置是间断式进水，导致单套设备不能连续运行，处理能力不大；2，装置密封方式未提及，因为对于紫外光照与次氯酸钠协同反应的装置密封性能好坏关系到装置能否成功稳定运行；3，该装置未对末端出水余氯进行实时监测，有余氯超标的隐患；4，该装置未提及防腐材质的选择，而对于紫外光照和次氯酸钠同时存在的体系，防腐材质选择的好坏可以决定装置的寿命的长短。


技术实现要素：

16.为克服上述已有技术的不足，本实用新型装置旨在提供一种可连续运行光催化污水处理装置。选择合适的光照强度及波长，使用本实用新型的装置，可以大大加速次氯酸钠与氨氮的折点反应效率。实验结果显示，通过光催化反应器的作用，反应速度可提高20倍以上，同时多余的余氯被有效分解，解决了余氯残余的问题。
17.一种可连续运行光催化污水处理装置，包括反应槽和电源，所述反应槽内安装有多根折流隔板，折流隔板之间安装有灯管支架，所述灯管支架上布置有多根发紫外光的灯管，所述灯管与外部的电源连接，所述反应槽上部外壁上有水封槽，所述水封槽与顶部封盖相配合起到密封作用，所述反应槽的前部与进水管连接，所述反应槽的后部与出水管连接，所述进水管通过侧线依次与计量泵和次氯酸钠储药罐相连。
18.所述进水管主线用于与废水连通。在所述进水管上安装有流量计。
19.进一步地，所述反应槽和顶部封盖采用钛材制备，用于防止紫外光和次氯酸钠的腐蚀。
20.本实用新型在使用时，在紫外光照与次氯酸钠的作用下可产生大量活性原子氧及少量羟基自由基，反应过程如下面的反应式(1)-(3)所示，活性原子氧及少量羟基自由基具有很强的氧化性，能够去除废水中的有机物，从而降低废水水中cod及bod，实现污水厂提标改造的要求。
21.naclo h2o
→
nacl [o] [
·
oh]
ꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0022]
r-h [
·
oh]
→
p
‑‑‑‑→
co2 h2o
ꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0023]
r-h [o]
→
p
‑‑‑‑→
co2 h2o
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0024]
上式中r-h
‑‑‑
有机物；p
‑‑‑
有机物分解产物。
[0025]
所述反应槽内部，被折流隔板大致分割成三个区域，折流隔板分布的区域，安装有发出紫外光的灯管，称为光反应区，光反应区之前的区域为进水区域，光反应区之后的区域为出水区域。
[0026]
本实用新型具有连续进出水的功能，光反应区利用折流隔板进行逐级反应。本装置顶部采用水封的密封方式，往水封槽中(如附图1)注入水后，直接加顶部封盖，使顶部封盖完全被水覆盖，从而达到密封的效果。本装置末端加装余氯在线检测仪，可实时监测出水余氯浓度，保证最终出水效果。反应槽采用钛材制作，有效解决防腐防紫外的问题。此外，本装置光反应单元在一定范围内可灵活增减，从而满足不同水量的处理需求。
附图说明
[0027]
图1，一种可连续运行光催化污水处理装置的结构示意图。
[0028]
图2，灯管分布局部示意图。
[0029]
其中，次氯酸钠储药罐1、计量泵2、流量计3、进水管4、顶部封盖5、水封槽6、灯管支架7、灯管8、石英套管9、电源10、进水区域11、光反应区12、出水区域13、排空阀门14、出水管15、余氯在线检测设备16、折流隔板17、反应槽18。
具体实施方式
[0030]
参见附图1，本实用新型装置包括。
[0031]
一种可连续运行光催化污水处理装置，包括反应槽18和电源10，所述反应槽18内安装有多根折流隔板17，折流隔板17之间安装有灯管支架7，所述灯管支架7上布置有多根发紫外光的灯管8，所述灯管8与外部的电源10连接，所述反应槽18上部外壁上有水封槽6，所述水封槽6与顶部封盖5相配合起到密封作用，所述反应槽18的前部与进水管4连接，所述反应槽18的后部与出水管15连接，所述进水管4通过侧线依次与计量泵2和次氯酸钠储药罐1相连。
[0032]
所述进水管4主线用于与废水储罐连通。在所述进水管4上安装有流量计3。
[0033]
进一步地，所述反应槽18和顶部封盖5采用钛材制备，用于防止紫外光和次氯酸钠的腐蚀。
[0034]
所述灯管8外套有石英套管9，起到保护灯管8，延长使用寿命的作用。
[0035]
进一步地，所述出水管15上安装有余氯在线监测设备16。
[0036]
所述反应槽18的底部还安装有排空阀门14，便于设备进行检修。
[0037]
所述反应槽内部，被折流隔板17大致分割成三个区域，折流隔板分布的区域，安装有发出紫外光的灯管，称为光反应区12，光反应区12之前的区域为进水区域11，光反应区12之后的区域为出水区域13。
[0038]
次氯酸钠储药罐1放置在进水一侧，上端装有控制加药量的计量泵2，进水管4连接待处理的污水，通过流量计3控制进水流量。废水通过进水区域11溢流进入光反应区12，光反应区里均匀布置灯管8，每根灯管外面均套有石英套管9，石英套管起到保护灯管的作用。进入光反应区的废水通过折流隔板17(如附图2)逐级反应，连续进水的同时且可实现均匀反应，反应结束后废水溢流进入出水区域13，通过出水管15排放，最终出水口装有余氯在线检测设备，实时监控最终出水余氯浓度。本装置设有排空阀门14，方便设备进行检修。本装
置密封采用水封形式进行密封，密封效果好。
[0039]
实施例一:
[0040]
某炸药企业废水经过物化及生化工艺后，氨氮出水不达标，出水氨氮在90-100mg/l波动，直接加入大量次氯酸钠出水氨氮为30-40mg/l，仍然不达标，且有大量次氯酸钠残余。采用本实用新型所述的工艺流程进行处理后，氨氮可稳定降至10mg/l以内，cod也有一定的去除率，由70-80mg/l降至40mg/l左右，处理结果如下表1所示：
[0041]
表1
[0042][0043]
实施例二：
[0044]
某金属冶炼废水采用直接加次氯酸钠的方法除氨氮，原水氨氮为120-150mg/l，需要将氨氮降至10mg/l以下，分两次加入大量次氯酸钠后，出水氨氮在10mg/l左右，不能稳定达标排放，采用本实用新型所述的工艺流程进行处理后，次氯酸钠加入量减少一半，出水氨氮可稳定控制在3mg/l以下。此外cod也能从100mg/l左右降至30mg/l以内。实验结果如下表2所示：
[0045]
表2
[0046]