一種深度處理地表水中微量有機物的光催化降解裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種深度處理地表水中微量有機物的光催化降解裝置，包括光催化反應罐，光催化反應罐內(nèi)設有紫外光源和盤式曝氣管，光催化反應罐底部的排污口與第三閥門的進口連通，第三閥門的出口分別與第四閥門的進口和射水器的出口連通，光催化反應罐的出水口通過第一閥門與水泵連通，水泵的出水口分別與第二閥門和第五閥門連通，第二閥門與射水器的進口連通，第五閥門與精密過濾器的進水口連通；使用時，將光催化復合材料加入光催化反應罐，注入待處理的地表水，形成水體，紫外光源覆埋于水體中，光催化復合材料以懸浮態(tài)的形式進行反應。該光催化降解裝置光照均勻，光損耗小，光利用率和反應效率高；且光催化復合材料重復使用，利用率高。
【專利說明】
一種深度處理地表水中微量有機物的光催化降解裝置
技術領域
[0001]本實用新型屬于光催化技術領域，涉及一種深度處理地表水中微量有機物的光催化降解裝置。
【背景技術】
[0002]地表水中腐殖酸的存在，一方面使水中金屬離子和微量元素含量下降，礦化度降低，破壞人體Ca、Mg、Mn、V、Mo、S(k2+等元素的吸附和平衡；另一方面，可以影響金屬離子的毒性和生物有效性;腐殖質(zhì)極易在水廠加氯過程中形成致癌物，是導致大骨節(jié)病的主要環(huán)境因素之一。
[0003]目前，對地表水的深度處理技術主要有活性炭吸附法、臭氧氧化法、臭氧活性炭法、生物活性炭法、吹脫法等?；钚蕴课絻H能吸附不能降解，一定時間后活性炭就會失活；臭氧在距地面10?10m的范圍內(nèi)就會對人強烈刺激人的呼吸道，造成咽喉腫痛、胸悶咳嗽、引發(fā)支氣管炎和肺氣腫;會造成人的神經(jīng)中毒，頭暈頭痛、視力下降、記憶力衰退，還會破壞人體的免疫機能，誘發(fā)淋巴細胞染色體病變，加速衰老，致使孕婦生畸形兒，因此國外不使用臭氧消毒;其他方法存在效果差，工藝復雜等問題。光催化氧化法具有反應條件溫和、綠色環(huán)保、壽命長、可重復使用等優(yōu)點。對微量有機物的深度處理具有明顯的優(yōu)勢，且和別的方法相比具有強去除性，耗能少，沒有二次污染等優(yōu)點。
[0004]納米Ti02光催化劑的粒徑小，在反應體系中容易流失，存在難分離和難回收等問題，使得處理成本增加，從而限制了 T12光催化劑實現(xiàn)工業(yè)化的進程。
[0005]專利《一種有機污染物紫外光催化降解裝置》(專利號ZL201320093606.5，公告號〇吧030956661]，公告日2013.07.30)公開的反應器僅僅只有紫外光源在進行反應，反應效率低；專利《一種用于處理DMF廢水的固定床光催化反應器K專利號ZL201420487127.6，公告號CN204039098U，公告日2014.12.24)公開的光催化反應器是將負載材料固定在反應器中，催化劑與反應液接觸時間短，不能更好的進行反應;專利《利用納米晶二氧化鈦纖維光催化反應器的循環(huán)水處理裝置及工藝》(專利號ZL201010503062.6，公告號CN102001724B，公告日2012.07.04)公開的反應器將水流的截面積擴大，使水流流速降低，存在大量的反應液未能參與到光催化反應過程中的問題;專利《一種光催化處理器》(專利號ZL201520794054.X，公告號0吧050459411]，公告日2016.02.24)公開的反應器利用活性炭的吸附性與光催化性能對污染物降解處理，但活性炭超強吸附性使得光催化劑無法有效參與到反應當中，長期降解反應后，污染物會被吸附到活性炭表面，最后將光催化劑完全包裹，使得紫外光無法透過污染物與光催化劑反應，復合材料會失活，成為廢品；專利申請《一種污水處理復合催化劑、其制備方法及污水處理工藝》(申請?zhí)?01410243540.2，公布號CN105268447A，公布日2016.01.27)公開的污水處理工藝，將釩鈦磁鐵礦、凹凸棒土、膨潤土相結合，在光催化反應后通過磁性物質(zhì)快速沉降，適用于對廢水的處理，但釩鈦磁鐵礦具有毒性，不適合處理地表飲用水。現(xiàn)有的光催化反應裝置多是降解生活廢水和其他工業(yè)廢水、有機物廢水以及染料廢水，不適用于深度處理地表水，而且這些反應器整體存在結構復雜、成本高等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型的目的是提供一種能有效降解地表水中微量有機物，且反應完成后能在短時間內(nèi)完成復合光催化劑沉降，上層清液經(jīng)精密過濾，出水COD值達到國家飲用水標準要求的光催化降解裝置。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所采用的技術方案是:一種深度處理地表水中微量有機物的光催化降解裝置，包括光催化反應罐，光催化反應罐內(nèi)設有紫外光源和盤式曝氣管，光催化反應罐底部的排污口與第三閥門的進口連通，第三閥門的出口分別與第四閥門的進口和射水器的出口連通，光催化反應罐的出水口通過第一閥門與水栗連通，水栗的出水口分別與第二閥門和第五閥門連通，第二閥門與射水器的進口連通，第五閥門與精密過濾器的進水口連通;使用時，將光催化復合材料加入光催化反應罐內(nèi)，光催化反應罐內(nèi)注入待處理的地表水，形成水體，紫外光源位于水體中，光催化復合材料以懸浮態(tài)的形式進行反應。
[0008]本實用新型光催化降解裝置具有如下優(yōu)點:
[0009]I)光催化復合材料是由N-T12負載于凹凸棒石上以懸浮態(tài)的形式進行反應，存在有機物吸附和光催化降解的協(xié)同作用，反應充分;完成反應后能在Ih內(nèi)沉降，完成固液分離，光催化復合材料重復使用，利用率高。
[0010]2)將紫外光源覆埋于水體中，所發(fā)出的紫外光呈輻射狀射出，光照均勻，光損耗小，光利用率高。
[0011 ] 3)通過射水器將空氣抽入到光催化反應罐進行曝氣充氧，富含溶解氧的地表水再進行光催化反應，反應效率顯著提高;對混合有光催化材料2的水體進行曝氣，使其形成懸浮態(tài)，進一步提尚反應效率
[0012]4)結構簡單、裝配方便、反應效率高，造價和運行成本低，實用價值較高。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型光催化降解裝置的示意圖。
[0014]圖2是本實用新型光催化降解裝置中盤式曝氣管的示意圖。
[0015]圖3是用本實用新型光催化降解裝置對地表水中腐殖酸光催化降解效果圖。
[0016]圖中:1.光催化反應罐，2.光催化復合材料，3.紫外光源，4.盤式曝氣管，5.第一閥門，6.水栗，7.第二閥門，8.射水器，9.第三閥門，10.第四閥門，11.第五閥門，12.精密過濾器，13.第六閥門，14.進水口，15.曝氣管本體，16.曝氣孔。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和具體實施方法對本實用新型進行詳細說明。
[0018]如圖1所示，本實用新型光催化降解裝置，包括光催化反應罐I，光催化反應罐I上部設有進水口 14，光催化反應罐I底部設有排污口，光催化反應罐I側壁上設有出水口，光催化反應罐I內(nèi)設有紫外光源3和盤式曝氣管4，盤式曝氣管4設置于光催化反應罐I底部，光催化反應罐I的排污口與第三閥門9的進口連通，第三閥門9的出口分別與第四閥門1的進口和射水器8的出口連通，光催化反應罐I的出水口與第一閥門5連通，第一閥門5與水栗6連通，水栗6的出水口分別與第二閥門7和第五閥門11連通，第二閥門7與射水器8的進口連通，第五閥門11與精密過濾器12的進水口連通，精密過濾器12的出水口與第六閥門13連通。
[0019]紫外光源3由兩根紫外燈組成，該兩根紫外燈水平設置，該兩根紫外燈呈“十”字形設置，該兩根紫外燈的交叉點位于光催化反應罐I的軸線上。
[0020]精密過濾裝置12中的濾芯采用孔徑ΙΟμπι的聚丙烯濾芯。
[0021]如圖2所示，本實用新型光催化降解裝置中的盤式曝氣管4，包括螺旋線形的曝氣管本體15，曝氣管本體15的側壁上設有多個曝氣孔16。
[0022]$1」備N-T12/凹凸棒石光催化復合材料:將1mL鈦酸丁酯、7mL乙醇和ImL 二乙醇胺的混合相，在冰水浴和強力攪拌的條件下，加入到乙酸和去離子水的混合液中(去離子水和乙酸的水體積比為I?30:1)，繼續(xù)攪拌形成溶膠-凝膠溶液;再加入I?30g提純后的凹凸棒，持續(xù)攪拌0.5?24h，陳化12?48h后;置于溫度為100°C的干燥箱中烘干，研磨后置于馬弗爐中；在150?600°C溫度下煅燒I?6h;煅燒后的粉末再次研磨，過100目篩，制得N-T12/凹凸棒石光催化復合材料。該制得的N-T12/凹凸棒石光催化復合材料為光催化復合材料2。
[0023]使用本實用新型光催化降解裝置時:將光催化復合材料2加入光催化反應罐I內(nèi)，將射水器8與氣栗相連;關閉第四閥門10和第五閥門11，打開第一閥門5、第二閥門7和第三閥門9，將待處理的地表水通過進水口 14栗入光催化反應罐I，開啟水栗6、紫外光源3、射水器8和氣栗，進入光催化反應罐I的地表水依次經(jīng)過第一閥門5、第二閥門7、射水器8、第三閥門9和盤式曝氣管4，再流入光催化反應罐I內(nèi)，第一閥門5、水栗6、第二閥門7，射水器8、第三閥門9和盤式曝氣管4組成循環(huán)回路。地表水在該循環(huán)回路內(nèi)流動時，盤式曝氣管4在光催化反應罐I內(nèi)曝氣，使光催化復合材料2以懸浮態(tài)形式在水體內(nèi)進行反應，降解水體內(nèi)的腐殖酸，使得反應充分;運行2h后，關停水栗6，靜置Ih后，光催化復合材料2沉降，完成固液分離。關閉第二閥門7，打開第五閥門11，并開啟水栗6，將光催化反應罐I內(nèi)的上層清液打入精密過濾器12，打開第六閥門13，精密過濾器12過濾出水，經(jīng)檢測，精密過濾器12出水的COD值達到國家飲用水標準要求。經(jīng)過多次使用后，打開第三閥門9和第四閥門10，將光催化反應罐I底部的沉積雜物通過第三閥門9和第四閥門10排出。
[0024]本實用新型光催化降解裝置使用時，光催化復合材料直接浸入地表水中，以懸浮態(tài)的形式參與反應，紫外光源3是覆埋于光催化反應罐I內(nèi)待處理的地表水中，產(chǎn)生的紫外光呈輻射狀射出，光照均勻，光利用率較高。射水器8將空氣直接注入盤式曝氣管4進行曝氣充氧，經(jīng)過2h的光催化降解后，靜置Ih，將上層清液栗入精密過濾器12過濾，出水COD值達到國家飲用水的標準要求。
[0025]光催化復合材料2是由N-T12負載于凹凸棒石上以懸浮態(tài)的形式進行反應，對腐殖酸的降解是由凹凸棒的吸附性能與光催化劑的光催化性能協(xié)同作用下完成的，反應充分;在完成反應后能在I h內(nèi)沉降，完成固液分離，光催化復合材料2重復使用，利用率高。
[0026]例如:將質(zhì)量體積濃度為25mg/L的腐殖酸溶液加入光催化反應罐I內(nèi)，通過2h的光催化降解，出水COD低于3mg/L，達到國家生活飲用水水質(zhì)的要求，相比于單純靠凹凸棒石的吸附作用，效率提高3.5倍，如圖3所示。
【主權項】
1.一種深度處理地表水中微量有機物的光催化降解裝置，其特征在于，包括光催化反應罐(I)，光催化反應罐(I)內(nèi)設有紫外光源(3)和盤式曝氣管(4)，光催化反應罐(I)底部的排污口與第三閥門(9 )的進口連通，第三閥門(9 )的出口分別與第四閥門(1 )的進口和射水器(8)的出口連通，光催化反應罐(I)的出水口通過第一閥門(5)與水栗(6)連通，水栗(6)的出水口分別與第二閥門(7)和第五閥門(11)連通，第二閥門(7)與射水器(8)的進口連通，第五閥門(11)與精密過濾器(12)的進水口連通;使用時，將光催化復合材料(2)加入光催化反應罐(I)內(nèi)，光催化反應罐(I)內(nèi)注入待處理的地表水，形成水體，紫外光源(3)位于水體中，光催化復合材料(2 )以懸浮態(tài)的形式進行反應。2.根據(jù)權利要求1所述的深度處理地表水中微量有機物的光催化降解裝置，其特征在于，所述的盤式曝氣管(4)包括螺旋線形的曝氣管本體(15)，曝氣管本體(15)的側壁上設有多個曝氣孔(16)。3.根據(jù)權利要求1所述的深度處理地表水中微量有機物的光催化降解裝置，其特征在于，所述的紫外光源(3)由兩根水平設置、且呈“十”字形設置的紫外燈組成，使用時，該兩根紫外燈位于水體中。4.根據(jù)權利要求1所述的深度處理地表水中微量有機物的光催化降解裝置，其特征在于，所述精密過濾器(12)中的濾芯采用孔徑ΙΟμπι的聚丙烯濾芯。
【文檔編號】C02F1/32GK205687602SQ201620547663
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年6月7日 公開號201620547663.X, CN 201620547663, CN 205687602 U, CN 205687602U, CN-U-205687602, CN201620547663, CN201620547663.X, CN205687602 U, CN205687602U
【發(fā)明人】安興才, 劉剛, 陳作雁, 韓立娟, 賈玲萍, 馬征
【申請人】安興才, 劉剛, 陳作雁, 韓立娟, 賈玲萍, 馬征