[發明專利]一種水處理中光催化臭氧接觸池

在審

• 申請號: 201710145048.5
• 申請日: 2017-03-10
• 公開（公告）號: CN106745674A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 袁蓉芳;周北海;汪少娜
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C02F1/78
• 分類號: C02F1/78;C02F1/32;B01J23/745
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司11237
• 代理人: 張仲波

技術領域

本發明涉及水處理設備技術領域，特別是指一種水處理中光催化臭氧接觸池。

背景技術

近年來，由于工農業廢水和生活污水大量排放，湖泊、水庫等水體有機物含量增高，水污染嚴重。

臭氧作為一種強氧化劑，可與水中的有機和無機化合物發生直接或間接的化學反應，被廣泛用于水的消毒、嗅味和色度的去除以及水中有機污染物的去除。臭氧在水中的溶解度較小，因此需要特殊的混合技術，使臭氧與水得到充分接觸并發生反應。臭氧接觸池是指通過一定方式使臭氧擴散到處理水中，與水全面接觸并高效完成預期反應的裝置，以“隔板式”最為常見。

光催化臭氧化技術可以產生具有極強的氧化能力的活性羥基自由基(·OH)，可顯著提高臭氧化效果。光催化劑中，以TiO₂最為常見。TiO₂光催化法具有如下優點：常溫常壓下即可催化降解有機物；對污染物選擇性低，分解徹底，不產生二次污染；可去除低濃度有機污染物；顆粒比表面積大，吸附點位多，對污染物去除率高。此外，TiO₂本身不具毒性，價格低廉，具有較強的抗腐蝕能力，廣泛應用于水處理領域。然而，TiO₂的禁帶寬度較寬，光反應中電子與空穴較易復合，從而抑制了TiO₂的光催化性能。向TiO₂中摻雜金屬離子，則能夠有效改變TiO₂的光催化效率。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種水處理中光催化臭氧接觸池。

該臭氧接觸池包括進水口、曝氣區I、反應區I、曝氣區II、反應區II、曝氣區III、反應區III、反應區IV、反應區V、出水口、曝氣頭、尾氣破壞器和紫外燈，進水口與臭氧發生器相連，曝氣區I和進水口之間設置擋板，臭氧接觸池內沿長度方向依次設置曝氣區I、反應區I、曝氣區II、反應區II、曝氣區III、反應區III、反應區IV和反應區V，且曝氣區I、反應區I、曝氣區II、反應區II、曝氣區III、反應區III(9)、反應區IV(10)和反應區V依次由擋板隔開，出水口位于反應區V末端，反應區V設置尾氣破壞器，曝氣后臭氧通過擋板間連通孔進入反應區V，經尾氣破壞器后排出；曝氣區I、曝氣區II和曝氣區III內各設置一組曝氣頭，反應區I、反應區II和反應區III中央各設置一對紫外燈，反應區IV和反應區V內各布置兩對紫外燈，反應區內壁均附著活性炭負載Fe摻雜TiO₂光催化劑。

其中，臭氧接觸池為長方體，長1460mm、寬500mm、高350mm；曝氣區I、曝氣區II和曝氣區III的長度分別為135mm、90mm和90mm，反應區I、反應區II、反應區III反應區IV和反應區V的長度分別為90mm、90mm、90mm、280mm和280mm；臭氧接觸池內擋板厚15mm，擋板與池底垂直，沿光催化臭氧接觸池長度方向平行設置，池內水呈S形流向。

曝氣頭為玻璃砂芯，曝氣頭直徑20mm、孔徑4-7μm、孔隙率30-50％，每個曝氣區內平均分布10個曝氣頭；曝氣區內三點曝氣，臭氧投加總量為2mg/L，投加比為3:3:1。

紫外燈長280mm，功率為25W。

活性炭負載Fe摻雜TiO₂光催化劑采用如下方法制備：

將鈦酸四丁酯和FeCl₃滴入無水乙醇中，勻速攪拌30min，制成A溶液；向無水乙醇中加入乙酸和蒸餾水，制成B溶液；將B溶液勻速滴入A溶液中，邊滴加邊攪拌，形成溶膠；將活性炭纖維用蒸餾水清洗后在pH值為4的溶液中浸泡24h，用蒸餾水清洗至中性，105℃烘干備用；將預處理后的活性炭纖維浸入制備TiO₂的溶膠中15min，使其均勻負載；使用浸漬提拉鍍膜機以900μm/s的速度勻速提拉；將提拉獲得的顆粒105℃烘干，制得負載1層的負載TiO₂；重復浸漬、提拉和烘干過程，得到一層以上負載的Fe摻雜TiO₂；將負載型Fe摻雜TiO₂置于馬弗爐中，500℃煅燒，獲得制備完成的負載型催化劑。

活性炭負載Fe摻雜TiO₂光催化劑中Fe摻雜量為0.001％，負載層數為15層。

水在上述臭氧接觸池中的停留時間為15min。

本發明的上述技術方案的有益效果如下：