CN103274542B - 太阳光催化氧化-膜分离三相流化床循环反应装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了太阳光催化氧化-膜分离三相流化床循环反应装置，它包括由采光板(平截式复合抛物面采光板或太阳光聚能板)、太阳能跟踪装置、管式反应器、下部水箱、第一曝气装置组成的光催化反应区和由膜分离器壳体、膜组件组成的膜分离器2部分，膜组件底部可根据需要而设置第二曝气装置，且太阳能跟踪装置可根据需要而不设置，膜分离器壳体是敞开式、或带有排气装置封闭式的；下部水箱、膜分离器壳体、循环管中可依需要而设置加热装置。本发明太阳光催化氧化-膜分离三相流化床循环反应装置既可进行光催化氧化反应，亦可进行光、热协同催化氧化反应。

Description

太阳光催化氧化-膜分离三相流化床循环反应装置
技术领域
本发明涉及一种反应装置，本发明尤其涉及一种不受天气影响的太阳光催化氧化废水处理装置：太阳光催化氧化-膜分离三相流化床循环反应装置(下述反应装置)，该装置既可应用于有毒有害难降解有机废水的预处理或深度处理，亦可应用于微污染饮用水的深度处理。
背景技术
随着我国社会经济的迅速发展，不可避免的产生大量废弃污染物，这导致了严重的环境污染和生态破坏。传统的处理方法不能彻底消除降解污染物，而且容易造成二次污染，使用范围窄，能耗高。近些年来，利用光催化氧化技术降解污染物得到了人们的广泛关注。
光催化氧化技术以其氧化能力强、无二次污染、反应条件温和、操作简单容易控制等优点，成为废水处理尤其是难降解有机废水处理的有效方法，其中尤以TiO2光催化技术的研究和应用较多；而TiO2光催化技术所面临的主要问题之一是在机理和实际废水催化氧化动力学研究的基础上开发新型集成式光催化反应器以及对所开发的反应器进行优化设计。因此，高效多功能集成式实用光催化反应器的开发，将会促进TiO2光催化技术在废水处理领域的应用，特别是在难降解有机废水处理及饮用水中三致物质的去除方面具有重要的应用前景。
目前集成式光反应装置的种类按催化剂存在状态分为3种，且这几种反应装置均有各自的优、缺点。
(1)悬浮式光催化反应装置：这类反应装置通常是将光催化剂粉末加到所要处理的溶液中，它的优点是在反应中污染物容易和光催化剂接触，不存在质量传输的限制，但也存在不足，即处理效率不高，当提高催化剂的浓度时会造成悬浮液浑浊，影响光的穿透，降低光效率；并且难以实现催化剂的分离、回收和重复利用，废水处理成本昂贵。
(2)镀膜催化剂反应装置：这类反应装置的催化剂主要是以膜的形式存在，如将二氧化钛光催化剂涂抹在反应装置的内外壁、灯管壁、光导纤维材料等上面，催化剂膜在紫外光的照射下，将吸附在膜表面的污染物降解、矿化。它的最大特点就是不需要对催化剂进行分离，但是传质受到限制，反应器处理能力小。
(3)填充床式光催化反应装置：这类反应装置通常是反应装置内填充二氧化钛颗粒或者表面涂有二氧化钛膜的硅胶、氧化铝、石英砂和玻璃珠等，可以有效地让光通过，并且有较高比表面积，反应可不受传质的限制，但不足之处是颗粒之间的碰撞可能会造成膜的脱落，光的利用率较低，且催化剂的更换非常困难。
一些研究者通过将光催化氧化与膜技术耦合用于解决悬浮式光催化反应装置在应用过程中所面临的催化剂分离、回收难问题，以期推动技术优点突出、应用前景明显的该类反应器的实际应用。然而，由于有机膜表面长时间被紫外灯照射并在光催化剂作用下会造成膜材料的分解，使得有机膜分离与光催化耦合工艺一般为分置式的，而一体式耦合工艺中则普遍采用无机膜。
基于CPCR和悬浮型光催化反应器的优点，我们提出、并申请了发明专利：多功能太阳光催化氧化-膜分离三相流化床循环反应装置(专利申请号：201210419544.2)(下述多功能反应装置)，该发明专利实现了太阳光催化氧化和膜分离技术的耦合，具有光催化氧化反应速度快、易于实现工业化推广和应用等优点；同时该发明专利多功能反应装置中的上部水箱、下部水箱、膜分离器壳体、循环管以及连通管可根据需要设置适当的加热装置，或被处理废水在进入多功能反应装置中时可被预热至适当的温度，从而使废水在管式反应器中进行光催化降解反应时能够同时发生热反应，实现光热催化协同反应。然而，该反应装置中分别设置了上部水箱和膜分离器壳体，使得该反应装置结构较为复杂；而且膜组件底部需设置第二曝气装置，以减缓或防止膜污染，致使能耗较高。为优化该多功能反应装置的结构、并减小膜底曝气量或不设置膜底第二曝气装置，从而有效地降低能耗，我们进一步提出了本发明专利，即提出了一种太阳光催化氧化-膜分离三相流化床循环反应装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种太阳光催化氧化-膜分离三相流化床循环反应装置，该反应装置在保留了多功能反应装置所具有的良好传质性能、催化剂能有效地被分离、回收和重复利用以及良好的光照射分布等特点的基础上，还实现了膜分离器壳体兼具多功能反应装置中上部水箱和膜分离器壳体的功能，即本发明反应装置中的膜分离器壳体既可以实现在膜出水过程中使催化剂循环、重复利用的目的，从而具有多功能反应装置中膜分离器壳体的功能；同时还可以使下部水箱中第一曝气装置曝气时产生的气泡溢出、排空，具有多功能反应装置中上部水箱的作用，使反应装置在结构上更加简单；此外，该反应装置中的膜分离器壳体还具有能够充分利用下部水箱第一曝气装置曝气气泡在溢出、排空前，与膜底第二曝气装置联合作用减缓或防止膜污染的功能，进而大大减小膜底第二曝气装置的曝气量，甚或还可以不设置膜底第二曝气装置，从而有效地降低反应装置的运行能耗。
本发明的太阳光催化氧化-膜分离三相流化床循环反应装置，它包括光催化反应区和膜分离器，所述的光催化反应区包括采光系统、管式反应器和下部水箱；其中采光系统包括采光板和太阳能跟踪装置，而其中所述的采光板则既可以是平截式复合抛物面采光板，亦可以是太阳光聚能板，且所述的平截式复合抛物面采光板或太阳光聚能板设置在根据需要而设置的由太阳光自动跟踪装置控制的转动轴上；所述的太阳能跟踪装置亦可根据需要而不设置，这时采光系统仅为平截式复合抛物面采光板或太阳光聚能板；所述的管式反应器设置在所述的平截式复合抛物面采光板或太阳光聚能板的中心，其特征在于：所述的管式反应器既可以是双层同心圆结构(或双层同轴方形等其它结构形式)，亦可仅仅由单一的反应管构成，其中双层同心圆结构(或双层同轴方形等其它结构形式)的外管或单一反应管还可以根据需要而设置为具有防止或减少热损失的真空夹套结构形式；所述的下部水箱其特征在于设置有进水口、排泥口以及第一曝气装置；所述的膜分离器包括设置在所述的光催化反应区上部的膜分离器壳体，以及在膜分离器壳体中设置的与出水口相连通的浸没式膜组件，且在膜组件底部可根据需要设置第二曝气装置；所述的膜分离器壳体既可以是敞开式的，亦可以是带有排气装置封闭式的，且管式反应器的可根据需要固定在膜分离器壳体的壁面上；所述的膜分离器壳体底部与下部水箱通过循环管相连通，所述的循环管可根据需要设置一个或多个水冲洗或气冲洗装置；在下部水箱、膜分离器壳体以及循环管中可根据需要设置适当的加热装置，保证光催化反应时废水温度能够维持在较为适宜的光催化反应温度，实现光、热协同催化氧化反应。
采用本发明装置在废水处理时能达到以下效果：
(1)复合抛物面采光板或太阳能聚光板根据需要一般以经度为基准、且根据当地纬度呈一定倾斜角度(一般情况下应等于当地纬度)的南北纵向放置，同时当设置太阳光自动跟踪装置时能够在一定范围内跟踪收集太阳光，从而能够有效地收集太阳光能，使管式反应器能够最大程度的接收到太阳光，以充分利用太阳光进行光催化反应。
(2)当该反应装置根据需要而设计为双光源(太阳光和人工光源)结构时，阴雨天太阳光强较弱时，可开启人工光源，主要利用人工光源进行光催化降解使装置实现全天候运转；晴天时太阳光和人工光源则可互为补充，使该反应装置保持较高的处理效率。
(3)当该反应装置根据需要而设计为单一太阳光光源结构时，其具有结构更加简单、且更加方便操作和维修，同时可在一定程度上增大废水处理量等优点。
(4)在曝气气流的作用下，催化剂、废水、气泡在光催化反应器中可实现充的混合与接触，并在紫外光的作用下污染物被有效地分解，因而具有较高的传质效率和光能利用率，大大提高光催化氧化反应的效率。
(5)膜分离器中采用适当类型的膜组件(如采用能够截留废水中某一污染组分的微滤膜、超滤膜和纳滤膜等膜组件)，使其能够截留光催化剂，或还可同时截留未被降解的污染物。
(6)通过循环管将膜分离器壳体中被截留的催化剂和污染物返回光催化反应器，实现催化剂在反应系统中的循环利用，且可通过循环管中设置的一个或多个气冲洗或水冲洗装置促进这种循环；通过控制适当的光催化氧化预处理时间和膜出水通量等操作条件，有利于实现控制光催化反应器中污染物的适宜浓度，以期提高反应速度。
(7)本发明装置既可间歇运行，亦可连续运行。
(8)本发明装置中的膜分离器壳体兼具专利申请号：201210419544.2多功能反应装置中上部水箱和膜分离器壳体的功能，可有效地减小膜底第二曝气装置的曝气量，甚或还可以不设置膜底第二曝气装置，降低反应装置的运行能耗，而反应器的处理能力可有效地被提高。
(9)通过在下部水箱、膜分离器壳体中设置适当的加热装置，有利于光热催化氧化协同反应。
附图说明
图1(a)太阳光催化氧化-膜分离三相流化床循环反应装置结构示意图(示例一：敞开式)；
图1(b)太阳光催化氧化-膜分离三相流化床循环反应装置的平面示意图(示例一：敞开式)。
图2(a)太阳光催化氧化-膜分离三相流化床循环反应装置结构示意图(示例二：封闭式)；
图2(b)太阳光催化氧化-膜分离三相流化床循环反应装置的平面示意图(示例二：封闭式)。
图3(a)平截式复合抛物面采光板和管式反应器结构示意图(双光源)(A-A剖面示意图)；
图3(b)平截式复合抛物面采光板和管式反应器结构示意图(单光源)(A-A剖面示意图)；
图3(c)太阳能聚光板和管式反应器结构示意图(双光源)(A-A剖面示意图)；
图3(d)太阳能聚光板和管式反应器结构示意图(单光源)(A-A剖面示意图)；
图3(e)带有加热装置的循环管结构示意图(B-B剖面示意图)。
图4(a)太阳光催化氧化-膜分离三相流化床循环反应装置的侧面示意图(一)；
图4(b)太阳光催化氧化-膜分离三相流化床循环反应装置的侧面示意图(二)；
图4(c)太阳光催化氧化-膜分离三相流化床循环反应装置的侧面示意图(三)；
图4(d)太阳光催化氧化-膜分离三相流化床循环反应装置的侧面示意图(四)。
附图中的标号说明如下：
1-膜分离器壳体、2-膜组件、3-管式反应器、4-采光板(平截式复合抛物面采光板/太阳光聚能板)、5-紫外灯(双光源)/加热装置(单光源)、6-循环管、7-加热装置、8-气或水冲洗装置、9，13-第一曝气装置，第二曝气装置、10-排泥口、11-进水口、12-下部水箱、14-太阳光自动跟踪仪、15-出水口、16-支架、17-内管、18-外管为真空保温夹套层/外管为非真空保温夹套层(双光源)、19-反应管为真空保温夹套层/反应管为非真空保温夹套层(单光源)、20-排气装置
具体实施方式
下面结合示例一和示例二具体实施对本发明作详细描述。
如说明书附图所示的本发明太阳光催化氧化-膜分离三相流化床循环反应装置，它包括光催化反应区和膜分离器，所述的光催化反应区包括采光系统、管式反应器3和下部水箱12；其中采光系统包括采光板4和太阳能跟踪装置14，而其中所述的采光板4则既可以是平截式复合抛物面采光板，亦可以是太阳光聚能板，且所述的平截式复合抛物面采光板或太阳光聚能板4设置在根据需要而设置的由太阳光自动跟踪装置14控制的转动轴上；所述的太阳能跟踪装置14亦可根据需要而不设置，这时采光系统仅由平截式复合抛物面采光板(或太阳光聚能板)4组成；所述的管式反应器3设置在所述的平截式复合抛物面或太阳光聚能板4的中心；所述的管式反应器3既可以是双层同心圆结构(或双层同轴方形等其它结构形式)，亦可仅仅由单一的反应管构成，其中双层同心圆结构(或双层同轴方形等其它结构形式)的外管18或单一反应管19还可以根据需要而设置为具有防止或减少热损失的真空夹套结构形式；所述的内管17中可根据需要而设置紫外灯5等紫外光源；所述的下部水箱12其特征在于设置有进水口11、排泥口10以及第一曝气装置9；所述的膜分离器包括设置在所述的光催化反应区上部的膜分离器壳体1、以及在膜分离器壳体1中设置的与出水口15相连通的浸没式膜组件2，且在膜组件2底部可根据需要设置第二曝气装置13，所述的膜组件2可采用帘式膜或者U形膜等膜组件；所述的膜分离器壳体1可以是敞开式的(如图1(a)、(b))，还可以是封闭式的(如图2(a)、(b))。所述的膜分离器壳体1与下部水箱12之间通过循环管6相连通，所述的循环管6中可根据需要设置一个或多个水冲洗或气冲洗装置8，循环管6中还可根据需要设置有适当的加热装置7(如图3(e))。
所述的膜分离器壳体1的结构及其与管式反应器3之间的连接在双光源时至少有四种连接方式：其一，如图4(a)所示的用于固定管式反应器3的内管和外管的膜分离器壳体1的2个壁面为竖直的，底面则与水平呈一定角度，使经过膜分离器壳体1的内管尽可能紧贴膜分离器壳体1的底面，膜组件2则设置在通过膜分离器壳体1中内管的上面；其二，如图4(b)所示的用于固定管式反应器3的内管和外管的膜分离器壳体1的2个壁面为竖直的，底面可根据需要而呈一定的角度或呈水平，经过膜分离器壳体1的内管在膜分离器壳体1的适当位置，膜组件2则设置在通过膜分离器壳体1中的内管与膜分离器壳体底面之间；其三，如图4(c)所示的用于固定管式反应器3的内管和外管的膜分离器壳体1的2个壁面的下部呈一定角度，使管式反应器3与膜分离器壳体1壁面之间垂直连接，且经过膜分离器壳体1的内管尽可能紧贴膜分离器壳体1的底面，而这2个壁面的上部则为竖直的，膜组件2设置在通过膜分离器壳体1中的内管上面；其四，如图4(d)所示的用于固定管式反应器3的内管和外管的膜分离器壳体1的2个壁面的上部呈一定角度，使管式反应器3与膜分离器壳体1壁面之间垂直连接，而这2个壁面的下部则为竖直的，底面可根据需要而呈一定的角度或呈水平，膜组件2设置在通过膜分离器壳体1的内管和膜分离器壳体1底面之间。
单光源时，由于管式反应器3仅需固定于膜分离器壳体1紧邻管式反应器侧的壁面，与双光源时管式反应器3固定于膜分离器壳体1的两个壁面不同，使得所述的膜分离器壳体1的结构及其与管式反应器3之间的连接至少应有三种连接形式，且三种连接形式时本发明太阳光催化氧化-膜分离三相流化床循环反应装置的功能及特点与如上所述双光源时四种连接形式的本发明太阳光催化氧化-膜分离三相流化床循环反应装置的功能及特点相近；其一，反应装置中用于固定单一反应管19的膜分离器壳体1的壁面与其对应的另一壁面均是竖直的，底面可根据需要而呈一定的角度或呈水平，单一反应管19固定于壁面的适当位置，膜组件2则设置在膜分离器壳体1中的适当位置；其二，反应装置中固定单一反应管19的膜分离器壳体1的壁面下部呈一定角度，使单一反应管19与膜分离器壳体1壁面之间垂直连接，而该壁面的上部则为竖直的，底面可根据需要而呈一定的角度或呈水平，膜组件2设置在膜分离器壳体1下部的适当位置；第三种连接形式的反应装置中用于固定单一反应管19的膜分离器壳体1的壁面的上部呈一定角度，使单一反应管19与膜分离器壳体1壁面之间在膜分离器壳体1的上部垂直连接，而这个壁面的下部则为竖直的，底面可根据需要而呈一定的角度或呈水平，膜组件2则设置在膜分离器壳体1下部的适当位置。
太阳光催化氧化-膜分离三相流化床循环反应装置工作原理如下：
开启太阳光自动跟踪装置14，使平截式复合抛物面采光板(或太阳能聚光板)4在太阳光自动跟踪装置14的带动下转动，直到平截式复合抛物面(或太阳能聚光板)4与阳光垂直，实现自动跟踪收集太阳光；当不设置太阳光自动跟踪装置14时，平截式复合抛物面采光板(或太阳能聚光板)4根据需要一般以经度为基准、且根据当地纬度呈一定倾斜角度(一般情况下应等于当地纬度)的南北纵向放置，以最大利用太阳光。在第一曝气装置9产生的曝气气流作用下，由进水口11进入下部水箱12的废水与催化剂迅速混合，在下部水箱12和管式反应器3中形成气、液、固三相流化床反应体系；在紫外光照射作用下，当本发明所述的反应装置为双光源结构时，流经管式反应器3套管之间的废水发生光催化降解反应；而当本发明所述的反应装置为单一太阳光光源结构时，废水则流经管式反应器3、并发生光催化降解反应。被降解的废水进入膜分离器壳体1，之后经循环管6由膜分离器壳体1回流至反应装置的下部水箱12，由此形成一个废水→下部水箱→管式反应器→膜分离器壳体→循环管→下部水箱的内循环流动。膜组件2将进入膜分离器壳体1中的TiO2截留，被处理的水由出水口15排出；而被截留的TiO2随废水的内循环流动经循环管6再回到下部水箱12和管式反应器3中，实现TiO2在反应装置中的循环、重复利用。循环管6中设置的气冲洗装置8使沉积于其中的TiO2返回至循环体系中，避免因TiO2在循环管6中发生沉积而导致其在反应装置中悬浮浓度的不断降低。当在下部水箱12、膜分离器壳体1以及循环管6中根据需要设置适当的加热装置时，对反应装置中的废水进行加热，使废水温度维持在较为适宜的光催化反应温度，有利于光、热协同催化氧化反应；同时当双层结构的外管18或单一反应管19设置为真空夹套结构形式时，还可以较好地对废水起到一定的保温作用，更有利于光、热协同催化氧化反应。双光源结构时的人工光源将作为太阳光辅助光源，可确保光催化氧化反应在阴天或者晚上也能够顺利进行，同时亦可在晴天时与太阳光同时发挥作用，提高降解效率。
本发明提出的太阳光催化氧化-膜分离三相流化床循环反应装置的特征为：
(1)复合抛物面采光板或太阳能聚光板根据需要一般以经度为基准、且根据当地纬度呈一定倾斜角度(一般情况下应等于当地纬度)的南北纵向放置，同时当设置太阳光自动跟踪装置时能够在一定范围内跟踪收集太阳光，从而能够有效地收集太阳光能，使管式反应器能够最大程度的接收到太阳光，以充分利用太阳光进行光催化反应。
(2)当该反应装置根据需要而设计为双光源(太阳光和人工光源)结构时，阴雨天太阳光强较弱时，可开启人工光源，主要利用人工光源进行光催化降解使装置实现全天候运转；晴天时太阳光和人工光源则可互为补充，使该反应装置保持较高的处理效率。
(3)当该反应装置根据需要而设计为单一太阳光光源结构时，其具有结构更加简单、且更加方便操作和维修，同时可在一定程度上增大废水处理量等优点。
(4)在曝气气流的作用下，催化剂、废水、气泡在光催化反应器中可实现充的混合与接触，并在紫外光的作用下污染物被有效地分解，因而具有较高的传质效率和光能利用率，大大提高光催化氧化反应的效率。
(5)膜分离器中采用适当类型的膜组件(如采用能够截留废水中某一污染组分的微滤膜、超滤膜和纳滤膜等膜组件)，使其能够截留光催化剂，或还可同时截留未被降解的污染物。
(6)通过循环管将膜分离器壳体中被截留的催化剂和污染物返回光催化反应器，实现催化剂在反应系统中的循环利用，且可通过循环管中设置的一个或多个气冲洗或水冲洗装置促进这种循环；通过控制适当的光催化氧化预处理时间和膜出水通量等操作条件，有利于实现控制光催化反应器中污染物的适宜浓度，以期提高反应速度。
(7)本发明装置既可间歇运行，亦可连续运行。
(8)本发明装置中的膜分离器壳体兼具专利申请号：201210419544.2多功能反应装置中上部水箱和膜分离器壳体的功能，可有效地减小膜底第二曝气装置的曝气量，甚或还可以不设置膜底第二曝气装置，降低反应装置的运行能耗，而反应器的处理能力可有效地被提高。
(9)通过在下部水箱、膜分离器壳体中设置适当的加热装置，有利于光热催化氧化协同反应。
本发明反应装置的循环管6上可根据需要设置阀门，以控制本发明反应装置运行时废水的内循环流动。
本发明光催化反应区下部水箱12设置第一曝气装置9，且第一曝气装置9可根据需要设置成曝气板或者曝气管等形式，且第一曝气装置9还可根据实际情况延伸至管式反应器3中的适当位置，从而在光催化反应区中更好地形成气(气泡)、液(废水)、固(催化剂)三相流化床反应体系，并为光催化氧化反应提供氧气。此外，由下部水箱12第一曝气装置9曝气时产生的气泡经管式反应器3、最后进入膜分离器壳体1后溢出、排空，在溢出、排空前能够充分利用下部水箱12第一曝气装置9的曝气而使膜分离器壳体1中设置的膜组件2抖动而减缓膜污染。
本发明反应装置的膜分离器壳体1中浸没式膜组件2底部适当位置还可根据需要而设置第二曝气装置13，且与第一曝气装置9在膜分离器壳体1溢出的气体联合作用使膜丝抖动而减缓膜污染，从而大大减小膜底第二曝气装置13的曝气量，甚或还可以不设置膜底第二曝气装置13，有效地降低该反应装置的运行能耗。
本发明反应装置中的下部水箱12、膜分离器壳体1以及循环管6可根据需要设置适当的加热装置，或被处理废水在进入该反应装置中时可被预热至适当的温度，从而使废水在管式反应器中进行光催化降解反应时能够同时发生热反应，实现光热催化协同反应。

Claims (8)

1.太阳光催化氧化-膜分离三相流化床循环反应装置，它包括光催化反应区和膜分离器，所述的光催化反应区包括采光系统、管式反应器和下部水箱；其中采光系统包括采光板和太阳光自动跟踪装置，而其中所述的采光板为平截式复合抛物面采光板或太阳光聚能板，所述的平截式复合抛物面采光板或太阳光聚能板设置在由太阳光自动跟踪装置控制的转动轴上；所述的管式反应器设置在所述的平截式复合抛物面采光板或太阳光聚能板的中心，其特征在于：所述的管式反应器为双层同心圆结构或双层同轴方形结构形式，或者为单一反应管；所述的下部水箱设置有进水口、排泥口以及第一曝气装置；所述的膜分离器包括设置在所述的光催化反应区上部的膜分离器壳体，以及在膜分离器壳体中设置的与出水口相连通的浸没式膜组件，且在膜组件底部设置第二曝气装置；所述的膜分离器壳体为敞开式的，或是带有排气装置封闭式的，且管式反应器固定在膜分离器壳体的壁面上；所述的膜分离器壳体底部与下部水箱通过循环管相连通，所述的循环管中设置一个或多个水冲洗或气冲洗装置；在下部水箱、膜分离器壳体以及循环管中设置加热装置，保证光催化反应时废水温度能够维持较为适宜的光催化反应温度，实现光、热协同催化氧化反应。
2.根据权利要求1所述的太阳光催化氧化-膜分离三相流化床循环反应装置，其特征在于：所述的复合抛物面采光板或太阳光聚能板是以经度为基准、且根据当地纬度呈一定倾斜角度南北纵向放置；当设置太阳光自动跟踪装置时，通过太阳光自动跟踪装置的调节使复合抛物面采光板或太阳光聚能板与太阳光垂直，使管式反应器能够最大程度地接收太阳光，提高光催化反应的效率。
3.根据权利要求1所述的太阳光催化氧化-膜分离三相流化床循环反应装置，其特征在于：所述的管式反应器为双层同心圆结构或双层同轴方形结构形式时，外管为对太阳紫外辐射有很高透射率的高硅氧玻璃管，或为真空夹套保温结构形式的高硅氧玻璃管，内管为对短波紫外光透射率达90％以上的石英管或者石英冷阱管，所述的紫外灯光源设置在所述的石英管或者石英冷阱管内部。
4.根据权利要求1所述的太阳光催化氧化-膜分离三相流化床循环反应装置，其特征在于：所述单一反应管为对太阳紫外辐射有很高透射率的高硅氧玻璃管或为真空夹套保温结构形式的高硅氧玻璃管。
5.根据权利要求1所述的太阳光催化氧化-膜分离三相流化床循环反应装置，其特征在于：在所述的下部水箱设置第一曝气装置，或者在所述的下部水箱设置延伸至管式反应器中的第一曝气装置，且第一曝气装置设置成曝气板或者曝气管形式。
6.根据权利要求1所述的太阳光催化氧化-膜分离三相流化床循环反应装置，其特征在于：所述加热装置为加热棒、加热管或微波加热装置。
7.根据权利要求1所述的太阳光催化氧化-膜分离三相流化床循环反应装置，其特征在于：所述的膜分离器壳体结构与管式反应器之间的连接在双光源时有以下四种方式：其一，用于固定管式反应器内管和外管的膜分离器壳体的2个壁面为竖直的，底面则与水平呈一定角度，使经过膜分离器壳体的内管尽可能紧贴膜分离器的底面，膜组件则设置在通过膜分离器壳体中内管的上面；其二，用于固定管式反应器内管和外管的膜分离器壳体的2个壁面为竖直的，底面可根据需要而呈一定的角度或呈水平，但经过膜分离器壳体的内管连接在膜分离器壳体壁面中间的适当位置，膜组件则设置在通过膜分离器壳体中内管与膜分离器壳体底面之间；其三，用于固定管式反应器内管和外管的膜分离器壳体2个壁面的下部呈一定角度，使管式反应器与膜分离器壳体壁面之间垂直连接；底面则与水平呈一定角度，使经过膜分离器壳体的内管尽可能紧贴膜分离器壳体的底面，而这2个壁面的上部则为竖直的，膜组件设置在通过膜分离器壳体中内管的上面；其四，用于固定管式反应器内管和外管的膜分离器壳体的2个壁面的上部呈一定角度，使管式反应器与膜分离器壳体壁面之间垂直连接，而这2个壁面的下部则为竖直的，底面呈一定的角度或呈水平，膜组件设置在通过膜分离器壳体的内管和膜分离器底面之间。
8.根据权利要求1所述的太阳光催化氧化-膜分离三相流化床循环反应装置，其特征在于：所述的膜分离器壳体结构与管式反应器之间的连接在单光源时有以下三种方式：其一，用于固定单一反应管的膜分离器壳体壁面与其对应的另一壁面均为竖直的，底面呈一定的角度或呈水平，单一反应管固定于壁面位置，膜组件设置在膜分离器壳体位置；其二，用于固定单一反应管的膜分离器壳体壁面的下部呈一定角度，使单一反应管与膜分离器壳体壁面之间垂直连接，而该壁面的上部则为竖直的，底面呈一定的角度或呈水平，膜组件设置在膜分离器壳体下部位置；其三，用于固定单一反应管的膜分离器壳体壁面的上部呈一定角度，使单一反应管与膜分离器壳体壁面之间在膜分离器壳体的上部垂直连接，而这2个壁面的下部则为竖直的，底面呈一定的角度或呈水平，膜组件设置在膜分离器壳体下部的位置。
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