CN102701544B

CN102701544B - 一种外挂式光催化-生物流化床反应器

Info

Publication number: CN102701544B
Application number: CN2012102190158A
Authority: CN
Inventors: 祝建中; 陈龙; 冷阳
Original assignee: Hohai University HHU
Current assignee: Hohai University HHU
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2032-06-29
Also published as: CN102701544A

Abstract

本发明公开了一种外挂式光催化-生物流化床反应器，包括生物流化床和光催化反应装置，光催化反应装置包括壳体和紫外灯，壳体与生物流化床之间形成光催化反应区，在光催化反应区的顶部与生物流化床之间设有阀门，光催化反应区的底部与生物流化床相通，紫外灯设在光催化反应区内。主要是利用光催化反应提高废水的可生化性，同时利用生物流化床生物膜方法处理难降解的印染废水。本发明克服了传统的印染废水难生物降解的缺点，以及物化处理的耗费高。本发明对难降解的工业废水有着良好的处理效果，出水水质稳定，并可根据不同回用水的回用要求，调整载体材料的负载改性，达到反应器工况的优化；在整个污水处理过程中无二次污染，做到了清洁生产。

Description

一种外挂式光催化-生物流化床反应器

技术领域

本发明涉及一种废水处理装置，具体说是一种外挂式光催化-生物流化床反应器。

背景技术

印染废水是纺织工业产生的污染最为严重的废水,其排放量占工业废水总排放量的10％以上，是当前最主要的水体污染源之一，印染废水的综合治理是一个迫切需要解决的问题。

根据污染物的不同，印染废水处理方法大致可分为生物法、化学法和物理化学法三大类。由于废水成分复杂，单一处理方法往往不能达到理想的处理效果，因此采用几种方法的组合来完成对印染废水的彻底处理。

传统的难降解有机物的处理主要有厌氧生物处理法、高级氧化法、光催化降解法、膜分离技术。传统的处理方法都有其缺点，如厌氧生物处理法水力停留时间长，去除率不高；高级氧化法耗药量大，处理成本高；光催化法处理不彻底、反应过程中吸附载体容易饱和，操作周期短；膜分离技术，各种膜的性能尚不稳定，膜孔易堵塞，膜系统成本高，使用寿命短。

为了克服传统的各种处理方法的不足，急需提出一种新的处理思路，本反应系统结合了光催化及生物膜处理两方面的优势，提出了一条可行的去除难降解的工业废水的道路。随着反应器结构的优化，去除率和产水率将有很大程度的提升。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种将生物处理和光降解集成为一体、处理难生物降解的有机废水效率高的外挂式光催化-生物流化床反应器。

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种外挂式光催化-生物流化床反应器，包括生物流化床和光催化反应装置，所述光催化反应装置包括壳体和紫外灯，所述壳体与所述生物流化床之间形成光催化反应区，在所述光催化反应区的顶部与所述生物流化床之间设有阀门，所述光催化反应区的底部与所述生物流化床相通，所述紫外灯设在光催化反应区内。

本发明是集降解与泥水分离为一体，可以将普通的生物处理难降解的污染物通过光催化反应生成易降解的小分子的有机物，再通过膜生物处理的方式去除的过程。

所述生物流化床包括床体、进水管、进气管、出水管，在床体内设置有降流区、升流区、三相分离器、导流筒、三角溢流堰，所述三相分离器设在导流筒的上方，所述三角溢流堰设在床体的顶部；所述进水管、进气管均与所述升流区相连，在所述升流区的底部设有曝气装置，所述出水管与三角溢流堰相通。

所述阀门设置在降流区。可以通过阀门开度的大小控制光催化反应区的停留时间。

所述进水管、进气管均设在所述床体的底部。

为了避免紫外光对生物膜的影响，所述紫外灯有两个并位于所述生物流化床的两侧。

有益效果：与现有技术相比，本发明的优点是：

1）结合了生物流化床技术和光催化技术，从而能解决传统的难降解有机废水难生物降解的缺陷；

2）本发明将生物流化床和光催化反应装置成功地耦合在一起，将光催化反应装置置于流化床的外边，能避免紫外光对微生物的影响；

3）载体材料可以更换，可对进水水质进行分析，根据不同的水质，对材料采用不同的改性，对污水的适应性更强，也更有针对性；

4）能克服传统生物处理对难降解物质的去除率低，同时也能克服光催化过程中载体易饱和等缺点，延长吸附材料的寿命，由于经光催化后产生的小分子有机物被微生物吸收降解，因此产泥量小。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的仰视图；

图3为图1中A-A向剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

如图1至图3所示，一种外挂式光催化-生物流化床反应器，包括生物流化床，在生物流化床两侧分别设置有光催化反应装置，生物流化床为主反应器，它包括床体，在床体内设置有降流区1、升流区2、三相分离器4、导流筒7、三角溢流堰8，三相分离器4设在导流筒7的上方，三角溢流堰8设在床体的顶部；其中降流区1和升流区2形成主反应区；进水管9、进气管10均设在床体的底部连接有进水管9、进气管10，并且进水管9、进气管10均与升流区2相通，在升流区2的底部设有曝气头12，在三角溢流堰8上连接有出水管11，出水管11与三角溢流堰8相通。每个光催化反应装置包括壳体和紫外灯5，壳体与生物流化床的床体外壁之间形成光催化反应区3，在光催化反应区3的顶部与降流区1之间设有阀门6，光催化反应区3的底部与降流区1相通，紫外灯5设在光催化反应区3内。本发明中，紫外灯5为波长为254nm的汞灯。

具体的数据参数如下表所示：

本发明中以恒流泵控制进水流量，从而控制水力停留时间；通过增氧泵调节进气量，从而控制气水比；以空气泵进行曝气，并结合空气流量计来控制空气流量，从流化床底部进水管9、进气管10进入。水流在升流区2内是向上流，在降流区1内是向下流，部分液体进水光催化反应区3，光催化反应区3的进水流量可通过阀门6控制。本发明的控制因素：通过进水量的大小来控制反应器的总水力停留时间；通过控制气量的大小来控制其流化程度和气水比；通过控制生物流化床与光催化反应装置之间的阀门6来控制光催化反应装置的水力停留时间；投加不同的生物膜载体，如活性炭、负载TiO₂活性炭、锰离子改性的负载TiO₂活性炭；载体投加量的变化。

将光催化材料负载于载体材料，光催化材料随着水流进入两侧的光反应区，达到光催化的目的。本发明的设计在很大程度上取决于主反应区的反应速率以及光催化的效率。

难降解的有机物吸附在载体材料上，流化后有部分水流进入光催化反应区3，通过光催化降解后再与主反应区的生物载体再次混合，同时在同一个单元内为这些污染物的降解提供了条件。

使用本发明时，应注意以下几点：

1、每天应该检查紫外灯5是否正常；

2、应保证进出水正常，曝气正常；

3、长时间的运行，三角溢流堰8上会产生一定的结垢，需要及时清理，保证三角溢流堰8的出水负荷正常；

4、紫外灯5运行一段时间后，光的强度会下降，当光照强度不足的时候，应及时更换。

实验条件如下：光催化采用2盏100W的紫外灯5，流化床生物填料填充比为5%，水力停留时间，主体反应器控制为6h，光催化的停留时间控制为2h，气水比为20：1，反应器进水的染料浓度为200mgL、COD为2000mg/L、苯胺的浓度为10mgL。实验结果显示：色度去除率达到96%，COD去除率达到98%，苯胺的去除率达到86%。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种外挂式光催化-生物流化床反应器，其特征在于，包括生物流化床和光催化反应装置，所述光催化反应装置包括壳体和紫外灯，所述壳体与所述生物流化床之间形成光催化反应区，在所述光催化反应区的顶部与所述生物流化床之间设有阀门，所述光催化反应区的底部与所述生物流化床相通，所述紫外灯设在光催化反应区内；所述生物流化床包括床体、进水管、进气管、出水管，在床体内设置有降流区、升流区、三相分离器、导流筒、三角溢流堰，所述三相分离器设在导流筒的上方，所述三角溢流堰设在床体的顶部；所述进水管、进气管均与所述升流区相连，在所述升流区的底部设有曝气装置，所述出水管与三角溢流堰相通。

2.根据权利要求1所述的外挂式光催化-生物流化床反应器，其特征在于，所述阀门设置在降流区。

3.根据权利要求1所述的外挂式光催化-生物流化床反应器，其特征在于，所述进水管、进气管均设在所述床体的底部。

4.根据权利要求1所述的外挂式光催化-生物流化床反应器，其特征在于，所述光催化反应装置有两个并分别位于所述生物流化床的两侧。

5.根据权利要求1所述的外挂式光催化-生物流化床反应器，其特征在于，所述紫外灯为波长为254nm的汞灯。