[發明專利]一種耦合光與粒子響應水處理設備及光反應器及處理方法

在審

• 申請號: 202010192537.8
• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN111320233A
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 吳敏;凌立巍;劉穎;張仲琨;孫岳明;何風
• 申請（專利權）人: 東南大學;南京威安新材料科技有限公司
• 主分類號: C02F1/32
• 分類號: C02F1/32;C02F1/72
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 蔣昱

本發明涉及一種耦合光與粒子響應水處理設備，包括內膽反應器，所述內膽反應器內部設有UVC紫外燈，四周設有反應槽并負載有鈣鈦礦LaCo_0.8Mn_0.2O₃光催化劑，所述反應槽并列設置，所述內膽反應器的頂部設有出水口；該設備包括廢液池、內膽反應器、氣液分離器、出水回收池，其中，所述氣液分離器的氣體出口連接廢液池，液體出口連接COD在線檢測系統。該設備利用光感應與粒子響應耦合技術原理，既強化消毒，又催化氧化降解毒性污染物，無需增設處理鐵泥的設備，能耗低，處理成本降低，工藝流程簡單，設備可移動，響應及時，避免交叉污染與擴散污染。

技術領域

本發明涉及一種高危廢水處理機動化設備，尤其涉及一種耦合光與粒子響應水處理設備，包含該催化反應器的廢水處理設置以及處理方法，屬于污水處理領域。

背景技術

傳統的污水處理設備需要進行選址并將污水收集至定點位置進行處理，無法及時、安全、有效開展對污水的無害化處理，帶來交叉污染與擴散污染。如液體推進劑殘液，危化品泄漏液，醫療消毒沖洗液，含病原微生物源的污水，含放射性同位素源污水等需要靈活機動處理的情況，無法得到解決。醫療廢水含有病原性微生物、有毒、有害的物理化學污染物和放射性污染等，具有空間污染、急性傳染和潛伏性傳染等特征，不經有效處理會成為一條疫病擴散的重要途徑，造成嚴重環境危害。急需一種高效方便移動的污水處理設備解決以上問題。

光催化技術最早見諸報道是在1972年，Fujishima A等采用TiO₂光電極和鉑電極組成光電化學體系使水分解為氫氣和氧氣。1977年，Frank SN等首先驗證了用半導體TiO₂光催化降解水中氰化物的可能性，由此光催化技術在廢水處理領域掀開了新的篇章。

光催化降解廢水的原理可分為兩個方面：一種在廢水中加入空氣或其他富氧物質如臭氧、過氧化氫等作為氧化劑，在光的輻射作用下產生羥基自由基，強氧化去除高危毒性有機污染物；另一種則是基于光催化劑在紫外光或可見光的照射下，能夠產生具有氧化還原能力的電子-空穴對，光生空穴具有強氧化性，同時光生空穴與H₂O作用可產生羥基自由基，羥基自由基的氧化還原電位高于臭氧與氧氣。

光催化降解廢水輔助UVC紫外光，利用真空的低壓環境中，激發作用而產生的小于300 nm深紫外光，既強化消毒，同時在降解有機物過程中，有機物可以直接吸收光子的能量而達到激發、亞穩定的狀態，亦或者由水、氧氣等氧化物吸收深紫外能量而產生活性自由基，進一步與有機物作用發生斷鍵分解達到降解效果。

光催化降解廢水輔助鈣鈦礦光催化劑，鈣鈦礦光催化劑從結構上具有可以調整的載流子濃度、能帶寬度、離子價態和空位數量，進一步引發整個反應體系中更多羥基自由基的產生，可以使自由基鏈式順利進行，從而實現污染物的徹底氧化分解，光感應與粒子響應耦合催化技術，具備工藝簡單、反應條件溫和，無二次污染、能耗低等顯著優點。本發明采用光感應與粒子響應耦合催化氧化技術，既強化消毒，又增強氧化能力，減少試劑消耗，可以用于國家火箭、導彈、衛星、石化和醫藥化工等重點行業的高危廢水處理，本發明結合光感應與粒子響應耦合的原理設計了一套移動式污水處理設備來高效處理突發應急情況。

發明內容

為了解決以上問題，本發明提供一種耦合光與粒子響應水處理設備及光反應器及處理方法，以光感應與粒子響應耦合催化氧化技術為核心，以毒性減排、高效無二次污染為目標，響應及時、運轉高效、專業隔離的可移動式應急處理設備，為達此目的，本發明提供一種耦合光與粒子響應水處理設備，包括廢水池、光反應器、氣液分離器、回收池和COD檢測系統，所述氣液分離器的氣體出口連接廢水池，所述氣液分離器的液體出口連接COD檢測系統，所述COD檢測系統將檢測達標的處理廢水通過回收管路與出水回收池連通，所述COD檢測系統將檢測不達標的處理廢水通過循環管路與廢水池連通再次進行處理，所述廢水池的出水管接光反應器底部的進液口，所述光反應器的出液口接氣液分離器的氣液混相進口；