光催化氧化反应装置的制作方法

1.本发明属于废水处理领域，特别是涉及一种光催化氧化反应装置。


背景技术：

2.随着工业经济的繁荣发展，用水量日益剧增，与之相应的废水量也急剧增加，水污染物主要来源于工业、农业、医疗、生活废水。大量有毒有害的物质对环境和生态安全造成了严重的危害，水环境污染也越来越严重，水体的承载能力受到严重的挑战。传统的废水处理采用吸附、萃取、混凝沉淀、化学沉淀及膜分离等方法处理，只能起到相态分离的作用，不能彻底清除污染物。高级氧化技术是强化废水处理的有效手段，近几年内倍受水处理领域的关注。由于难降解的污染物化学相对性质稳定，常见的化学氧化剂不能将其完全矿化，所以必须采用具有更高氧化能力的自由基才能将污染物彻底去除。
3.现有用于进行废水处理的高级氧化技术包括芬顿氧化技术、臭氧氧化技术等，但是由于芬顿氧化技术对双氧水的利用率不到50％，且反应过程中有机物矿化不充分将形成毒性更大的中间产物，如fe(oh)3。且反应过程中fe(oh)3形成的污泥将导致严重的二次污染，对废水生化性提高的效果有限。而臭氧氧化对臭氧利用效率低，制备成本过高，适用于低浓度废水尾端处理，针对高浓度难降解废水处理效率低下。


技术实现要素：

4.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种光催化氧化反应装置，以在满足不产生大量污泥的条件下快速分解水中有机物和臭味物质。
5.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种光催化氧化反应装置，包括用于对废水进行净化的光催化氧化反应器，所述光催化氧化反应器上设置有紫外灭菌灯组以及用于提供臭氧的第二曝气装置，所述第二曝气装置设置在光催化氧化反应器底部并从下往上曝气，所述紫外灭菌灯组设置在第二曝气装置之上的光催化氧化反应器内，所述紫外灭菌灯组内包括若干紫外灭菌灯，所述紫外灭菌灯均匀分布在光催化氧化反应器内。
6.进一步地，所述光催化氧化反应器上还连通设置有臭氧尾气破坏器，所述臭氧尾气破坏器和光催化氧化反应器顶端连通。
7.进一步地，所述第二曝气装置包括第二曝气盘，所述第二曝气盘设置在紫外灭菌灯组下的光催化氧化反应器内，所述第二曝气盘上连通有臭氧发生器，所述臭氧发生器设置在光催化氧化反应器外。
8.进一步地，所述第二曝气盘四周设置有臭氧氧化催化剂和集水器，所述集水器设置在臭氧氧化催化剂下。
9.进一步地，所述集水器上连通有稳压管，所述稳压管一端和光催化氧化反应器内的集水器连通，所述稳压管另一端向上到达光催化氧化反应器内所需水位高度后弯折向下出水。
10.进一步地，所述光催化氧化反应器内还设置有布水堰槽，所述布水堰槽位于光催
化氧化反应器的进水口位置，所述紫外灭菌灯组设置在竖直方向上并贯穿布水堰槽。
11.进一步地，所述紫外灭菌灯呈直条状，所述紫外灭菌灯顶端设置有上稳定板，所述紫外灭菌灯底端设置有下稳定板，所述上稳定板和下稳定板均和光催化氧化反应器内壁固定，紫外灭菌灯固定在上稳定板和下稳定板之间，所述下稳定板上均匀开设有若干布水孔。
12.进一步地，所述紫外灭菌灯顶端和底端之间还设置有固定板，所述紫外灭菌灯贯穿固定板，所述固定板上凸出设置有扰流板，所述扰流板倾斜固定在固定板上，所述固定板上均匀分布有若干布水孔。
13.进一步地，还包括进水装置和预处理反应器，所述进水装置包括提升泵、药箱、加药泵和混合器，所述加药泵和药箱连通，且所述加药泵和提升泵均与混合器的进水口连通，所述药箱内放置有用于调节废水ph值的药液，所述混合器的出水口上连通有进水管，所述进水管和预处理反应器连通。
14.进一步地，所述预处理反应器内设置有预反应池、收集槽和第一曝气装置，所述进水管和预反应池连通，所述收集槽设置在预反应池顶端一侧并和预反应池连通，所述进水管上设置有流量计和ph检测仪，所述ph检测仪位于预反应池内，所述预反应池的出水口低于预反应池与收集槽的连通位置；所述第一曝气装置设置在预反应池内。
15.如上所述，本发明的光催化氧化反应装置，具有以下有益效果：
16.本方案中以臭氧为氧化剂，紫外灭菌灯的光为催化剂，通过光化学协同氧化技术实现废水的净化处理，能无选择的将废水中的污染物最终矿化为二氧化碳、水和无机盐，不会产生污泥也不会产生二次污染。
附图说明
17.图1为本发明实施例中光催化氧化反应装置的结构示意图。
18.图2为本发明实施例中光催化氧化反应器的内部结构示意图。
19.图3为本发明实施例中固定板的结构示意图。
20.图4为本发明实施例中第二曝气盘和集水器在底板上的分布示意图。
21.图5为本发明实施例中扰流板的结构示意图。
具体实施方式
22.说明书附图中的附图标记包括：提升泵1、混合器2、加药泵3、药箱4、进水管5、预处理反应器6、收集槽7、预反应池8、ph检测仪9、流量计10、第一曝气盘11、气泵12、连通管13、光催化氧化反应器14、臭氧尾气破坏器15、电线16、紫外灭菌灯17、布水堰槽18、固定板19、上稳固板20、下稳固板21、臭氧氧化催化剂22、第二曝气盘23、臭氧发生器24、稳压管26、集水器28、底板29、气管30、扰流板31、布水孔32。
23.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
24.实施例
25.如图1至图5所示，本实施例提供了一种光催化氧化反应装置，包括：进水装置、预处理反应器6和光催化氧化反应器14。
26.进水装置包括提升泵1、药箱4、加药泵3和混合器2，提升泵1用于将积存的废水抽
出，加药泵3和药箱4连通，加药泵3用于将药箱4中的药液抽出，药箱4中的药液为酸性或碱性溶液，用于调整废水的ph值；提升泵1和加药泵3均和混合器2的进水口连通，混合器2将提升泵1抽出的废水和加药泵3抽出的药液进行混合，然后从混合器2的出水口出去。混合器2的出水口上连接有进水管5，进水管5和预处理反应器6连通。
27.进水管5上设置有阀门，用于控制废水从进水管5进入到预处理反应器6内。进水管5上还设置有流量计10和ph检测仪9，流量计10用于统计进入预处理反应器6内的废水流量，ph检测仪9用于检测预处理反应器6内废水的ph值。
28.预处理反应器6内包括预反应池8和收集槽7，收集槽7位于预反应池8顶部一侧且和预反应池8连通。本方案中进水管5在预处理反应器6上的进水口高度高于收集槽7和预反应池8连通位置高度。
29.预反应池8底部设置有第一曝气装置，第一曝气装置包括气泵12和第一曝气盘11，第一曝气盘11位于预反应池8的底部且和气泵12之间连通，气泵12设置在预处理反应器6外。第一曝气装置的设置是为了增加预处理反应器6内废水的溶氧量。收集槽7的设置，是为了便于气泡和浮渣从预反应池8溢出到收集槽7内，以进行预反应池8内气泡和浮渣的清理。收集槽7底部设置有用于和外界连通的管道，管道上设置有阀门，以便于进行收集槽7内浮渣和气泡的清理。且本方案中的预处理反应器6用于进行废水的预氧化，其目的在于让混合有药剂的废水能在预处理反应器6内更好的混合，对废水的ph值进行调整控制，同时通过第一曝气装置向预反应池8内通入空气以增加预反应池8内废水的溶氧量，为后续的废水净化做准备。
30.光催化氧化反应器14和预处理反应器6之间通过连通管13连通，以便于预处理反应器6内的废水能够进入到光催化氧化反应器14内。光催化氧化反应器14内设置有布水堰槽18，连通管13和布水堰槽18的侧壁连通。布水堰槽18为圆盘状。布水堰槽18内均匀开设有若干的孔，以便于废水从布水堰槽18内出去。垂直穿过布水堰槽18设置有紫外灭菌灯组，紫外灭菌灯组由多根紫外灭菌灯17组成，每个紫外灭菌灯17外的灯管采用的是石英套管。紫外灭菌灯17竖向排列在光催化氧化反应器14内，紫外灭菌灯17顶端设置有上稳固板20，上稳固板20和预处理反应器6内部固定连接，且下稳固板20位于布水堰槽18上方，以避免被废水淹没。上稳固板20上开设有紫外灭菌灯17的安装口，紫外灭菌灯17安装在对应的安装口内。紫外灭菌灯17的电线16从安装口出去以便于对紫外灭菌灯17进行通电。本实施例中的紫外灭菌灯17的辐照波长为172nm-254nm。
31.紫外灭菌灯组底端设置有用于安装紫外灭菌灯17的下稳固板21，下稳固板21和光催化氧化反应器14固定连接，且下稳固板21上设置有紫外灭菌灯17的安装口，紫外灭菌灯17插入在安装口内。紫外灭菌灯17顶端和底端之间还设置有固定板19，固定板19和光催化氧化反应器14内壁固定，固定板19上凸出固定有扰流板31，扰流板31和风扇扇叶形状相似。紫外灭菌灯17在固定板19上的分布如图3所示，一个紫外灭菌灯17设置在固定板19圆周位置，其余紫外灭菌灯17以中间一个紫外灭菌灯17为圆心一圈一圈的设置，每圈内相邻两个紫外灭菌灯17之间的间距为114.8mm，相邻两圈紫外灭菌灯17之间的间距为110mm；紫外灭菌灯17穿过固定板19，且固定板19和下稳固板21上均开设有若干布水孔32，布水孔32的开设主要是为了废水流通以及气体通过。扰流板31的设置，是为了扰乱水流，形成湍流，以增大废水和紫外灭菌灯17的接触面积和接触时间，以增加氧化效果。本方案中的紫外灭菌灯
17之间间距合理，采用环形布局的方式，使得紫外光照强度分布均匀，实现污染物的高效、快速分解。而紫外灭菌灯17设置在竖直方向上，避免沉淀物在紫外灭菌灯17外堆积。
32.光催化氧化反应器14的底板29上安装有第二曝气装置，第二曝气装置设置在下稳固板21之下的光催化氧化反应器14内，第二曝气装置包括第二曝气盘23，第二曝气盘23上通过气管3连通有臭氧发生器24(如图4所示)，臭氧发生器24产生的臭氧通过第二曝气盘23进入到光催化氧化反应器14内。本实施例中第二曝气盘23共设置有七个，其中一个第二曝气盘23设置在底板29圆心位置，其余第二曝气盘23围绕中心的第二曝气盘23均匀设置。底板29上还设置有用于光催化氧化反应器14出水的集水器28。集水器28和第二曝气盘23四周设置有臭氧氧化催化剂22。本实施例中第二曝气盘23设置在光催化氧化反应器14底部，而连通管13的出水位置靠近光催化氧化反应器14顶部，使得臭氧和废水成对流混合，让臭氧和水有充分混合面积和混合时间，实现臭氧的高效利用，极大提高了反应器氧化效率，臭氧氧化催化剂22的设置则进一步增加了臭氧的利用率。由于本方案中的臭氧氧化催化剂22为现有产品，在此不再进行叙述。
33.集水器28上连接有稳压管26，稳压管26的左端和集水器28连接，稳压管26右端向上弯折到布水堰槽18之下水位高度(光催化氧化反应器14内的水位高度低于布水堰槽18)后向下弯折。稳压管26的设置，其和光催化氧化反应器14之间的形成u型管状结构，以增加光催化氧化反应器14内水压的稳定性，同时，增加水在光催化氧化反应器14内的停留时间，以增加废水在光催化氧化反应器14内的处理时间，给废水和臭氧具有充分的融合时间，使得氧化反应更加彻底，废水处理得更加干净。
34.光催化氧化反应器14顶端还连通有臭氧尾气破坏器15，臭氧尾气破坏器15的设置是为了避免臭氧臭味溢出到空气中。
35.具体实施时，提升泵1将废水抽入混合器2，加药泵3将药箱4内的药液抽入到混合器2，废水和药液在混合器2内进行混合后通过进水管5进入到预处理反应器6内。药液起到调节预处理反应器6内废水的ph值的作用同时，第一曝气装置将空气通入到预处理反应器6内，以增加预处理反应器6内废水的含氧量，调节废水ph值，为后续废水在光催化氧化反应器14内的废水处理做准备。当预处理反应器6内废水水位到达收集槽7顶部时，废水中的气泡和浮渣溢入收集槽7内，然后打开收集槽7底端的阀门使收集槽7内的浮渣和气泡排出。
36.经过预处理反应器6进行预处理的废水从连通管13进入到光催化氧化反应器14内，然后经布水堰槽18均匀布水，使得废水均匀分布在光催化氧化反应器14内，以便于进行氧化处理。光催化氧化反应器14内通过第二曝气装置使得臭氧进入到光催化氧化反应器14内，臭氧为氧化剂，紫外灭菌灯17的紫外光为催化剂，为了增加臭氧的利用率而增加了臭氧氧化催化剂22，通过光催化氧化技术实现废水的净化处理，能无选择的将废水中的污染物最终矿化为二氧化碳、水和无机盐，不会产生二次污染。残留的臭氧从光催化氧化反应器14顶端进入到臭氧尾气破坏器15内进行处理，而经过光催化氧化反应器14进化后的水从集水器28进入到稳压管26并从稳压管26出去，以供使用。
37.另外，本方案中的第二曝气盘23采用钛板布气，其布气孔孔径为5-20um，臭氧能被充分的切割成小气泡，提高了臭氧利用率。
38.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因
此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。