[發(fā)明專利]一種復(fù)合式臭氧光催化反應(yīng)裝置

有效

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• 申請日: 2014-05-28
• 公開（公告）號: CN103964614A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪宏梅
• 申請（專利權(quán)）人: 南京麥得文環(huán)保科技有限公司
• 主分類號: C02F9/04
• 分類號: C02F9/04
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟;楊晞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及有機(jī)廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合式臭氧光催化反應(yīng)裝置。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展和人類物質(zhì)消費(fèi)水平的提高，水環(huán)境的污染問題已日益突出。在過去十年，許多國家都制定了十分嚴(yán)格的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，我國對不同行業(yè)排放的廢水也制定了相應(yīng)的水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)都特別要求對生態(tài)系統(tǒng)有毒害影響的污染物實(shí)施嚴(yán)格監(jiān)控，而對那些有毒且難以生物降解的污染物，則需要用非生物降解的其它處理方法來去除。針對這些生物難降解污染物，高級氧化技術(shù)是目前常用的方法。

臭氧催化氧化技術(shù)是近年發(fā)展起來的一種新型的可在常溫常壓下將那些難以生物降解的污染物去除的方法。該方法是利用臭氧或反應(yīng)過程中生成的強(qiáng)氧化性自由基(羥基自由基·OH和氧原子O)來氧化分解水中的有機(jī)物從而達(dá)到水質(zhì)凈化。臭氧催化氧化技術(shù)具有反應(yīng)迅速，處理時(shí)間短，并可處理多種污染物等優(yōu)勢，但也存在去除有機(jī)污染物的成本較高，并且容易生成有毒副產(chǎn)物醛類化合物等問題。

針對單一臭氧處理技術(shù)以上缺點(diǎn)，通過在臭氧處理過程中引入另一類高級氧化技術(shù)—光催化技術(shù)，將臭氧與光催化技術(shù)耦合處理難降解有機(jī)廢水成為近年來難降解有機(jī)廢水處理方面的研究熱點(diǎn)。臭氧深度氧化與光催化的聯(lián)合使用，即解決了單一臭氧氧化技術(shù)成本過高的問題，也彌補(bǔ)了單一光催化反應(yīng)速率過慢的缺陷，因此該技術(shù)在難降解有機(jī)廢水的處理中具有良好的應(yīng)用前景。而隨著技術(shù)的發(fā)展，目前在光催化處理中，通過采用紫外燈代替?zhèn)鹘y(tǒng)的日光，進(jìn)一步解除了光催化技術(shù)受日光條件的限制，同時(shí)也進(jìn)一步提高了光催化處理效率，進(jìn)而提高了臭氧光催化技術(shù)的競爭力。

盡管臭氧光催化技術(shù)在難降解有機(jī)廢水處理中具有諸多優(yōu)勢，但在實(shí)際工程中的應(yīng)用仍然較少，仍存在以下問題制約了該技術(shù)的工程化應(yīng)用。這些問題包括：

1、臭氧光催化設(shè)備相對復(fù)雜：由于目前的臭氧光催化處理技術(shù)中需要向廢水投加臭氧，因此在廢水處理設(shè)備中必須含有臭氧發(fā)生單元，從而增加了設(shè)備的功能單元，增加了設(shè)備集成難度，同時(shí)也使得廢水成套處理設(shè)備的體積與規(guī)模增大，增加了設(shè)備投資成本；

2、臭氧與光催化過程相應(yīng)影響：在光催化過程中，紫外燈的輻射強(qiáng)度與廢水的氧化效率具有直接關(guān)系，而由于臭氧本身對紫外光具有一定的吸收能力，從而使紫外燈的輻射強(qiáng)度下降。

因此，開發(fā)合理的臭氧光催化設(shè)備，充分發(fā)揮臭氧和光催化兩種深度氧化技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢，同時(shí)降低廢水的設(shè)備投資和處理成本是加快臭氧光催化技術(shù)工業(yè)化進(jìn)程的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種復(fù)合式臭氧光催化反應(yīng)裝置，將臭氧處理和光催化處理兩種深度氧化處理技術(shù)耦合在同一反應(yīng)器中，充分利用紫外燈產(chǎn)臭氧的技術(shù)特性，克服了常規(guī)臭氧光催化反應(yīng)裝置需要額外增設(shè)臭氧發(fā)生單元的缺陷，從而極大的簡化了設(shè)備，降低了設(shè)備投資成本。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種復(fù)合式臭氧光催化反應(yīng)裝置，所述反應(yīng)裝置的下部中心設(shè)有紫外光源，由中心向外依次為臭氧反應(yīng)室和光催化反應(yīng)室；反應(yīng)裝置的上部為氣液分離室；所述臭氧反應(yīng)室與光催化反應(yīng)室之間通過石英玻璃相隔開。

在本發(fā)明中，待處理廢水首先進(jìn)入臭氧反應(yīng)室，設(shè)置的紫外光源激發(fā)空氣原位生成臭氧，以氧化廢水中的有機(jī)物，然后廢水流入氣液分離室進(jìn)行氣體與液體的分離，液體進(jìn)入光催化反應(yīng)室，氣體排出。由于紫外光可以透過石英玻璃，在光催化反應(yīng)室中發(fā)生光催化氧化反應(yīng)，最后排出反應(yīng)裝置。

以下為本發(fā)明所述復(fù)合式臭氧光催化反應(yīng)裝置的優(yōu)選形式。

所述氣液分離室為內(nèi)外兩室結(jié)構(gòu)，內(nèi)室下部與臭氧反應(yīng)室連通，外室下部與光催化反應(yīng)室相連；內(nèi)室與外室間通過出水孔連通。從臭氧反應(yīng)室進(jìn)入氣液分離室的廢水主要在內(nèi)室中進(jìn)行氣液分離，分離出的液體通過出水孔進(jìn)入外室，從而進(jìn)入光催化反應(yīng)室繼續(xù)處理。

所述氣液分離室的下部為錐形，上部為圓柱形，讓氣液混合流體的流動(dòng)截面逐漸變大，促使流體的流速逐漸下降，提高氣液分離效果；所述錐形的錐角為45°。

所述氣液分離室內(nèi)室的圓柱形上部的截面積是其底部截面積的3倍。

所述反應(yīng)裝置的底部設(shè)有進(jìn)料口，與臭氧反應(yīng)室連通；反應(yīng)裝置的頂部設(shè)有排氣口，與氣液分離室的內(nèi)室連通；反應(yīng)裝置的下部設(shè)有出水口，與光催化反應(yīng)室連通。

反應(yīng)裝置的頂部設(shè)有放空口，與氣液分離室的外室連通。

所述紫外光源為低壓汞燈，其功率為40W，可產(chǎn)生185nm和254nm雙波長紫外線。所述“可”表示能夠。

所述臭氧反應(yīng)室的內(nèi)壁與紫外光源的外壁距離小于50mm。