CN103342427B - 太阳光催化氧化-膜分离三相流化床内循环反应装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了太阳光催化氧化-膜分离三相流化床内循环反应装置，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，太阳能跟踪装置则可根据需要而不设置，膜分离器壳体可以是敞开式、或带有排气装置封闭式的；下部水箱、膜分离器壳体中可依需要而设置加热装置；本发明装置中的废水在各管式反应器之间进行内循环流动。本发明太阳光催化氧化-膜分离三相流化床内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-膜分离三相流化床内循环反应装置
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-膜分离三相流化床内循环反应装置(下述内循环反应装置)，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。
太阳能是一种资源丰富、环境友好的新型能源，尽管紫外辐射只占太阳波谱能量的3.5一8％，但其中可供二氧化钛光催化氧化应用的紫外波段能量可高达约50w/m2，太阳能光催化技术具有良好的应用前景。
在过去的十几年中，从光能利用角度看，太阳光催化反应器的发展经历了一个从聚光型反应器到非(低)聚光型反应器发展过程。且这几种反应器均有自己的优缺点：
(1)、聚光型反应器：抛物槽型反应器
抛物槽型反应器PTR由聚光器、日光跟踪装置以及反应器三部分构成，通过跟踪装置追踪太阳光，将直射光聚集到位于抛物槽焦线上的进行反应。PTC技术能够充分地利用直接照射的太阳光，水流为紊流状态，传质效率高。缺点在于：①只能利用直射的UV辐射，在阴天或多云的时候处理效果明显降低。②PTC的太阳能跟踪系统结构复杂，反应器需要特殊的材料，成本较高，难以推广。
(2)、非聚光型反应器：薄膜固定式反应器、双层薄板反应器
它们能同时吸收直射与散射光，具有较高的光子效率ζ。与PTR相比，不需要太阳跟踪装置，结构简单，投资成本和运行维护费用比较低。但这种反应器的缺点很明显：①摩尔流速慢，高去除率是建立在较低的水力负荷基础上的。②存在传质限制，研究发现反应器液膜厚度的增加，会阻碍溶液组分的扩散，液膜的厚度必须控制在100～200μm内。只有过扩大光照面积才能扩大反应体积，这将导致反应器占地面积巨大。
(3)、低聚光型反应器：复合抛物面反应器
复合抛物面反应器CPCR采光板横断面为二维复合抛物面，从理论上讲，这种采光设计可以将入射角度小于半接收角内的所有光线汇聚到位于焦线上的光接收体，即反应管上。反射光可以较均匀的照射到反应管的背面，使整个反应管都被光照亮。该类反应器兼具聚光型反应器和非聚光型反应器的双重优点：设计聚光比接近1，既能够利用直射光又能够利用散射光；与PTC反应器相比，不需要太阳跟踪装置，工程造价低；它的吸收管是圆形，管内流速快，与平板型反应器相比，可有效克服传质限制。
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。
对于悬浮型催化剂，因为存在反应后分离、回收难题，不适用于规模化、商业化推广应用，鉴于常用的TiO2粉末的粒径在10～100nm，因此，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的缺点，颗粒催化剂经膜分离装置分离后在循环水流的作用下实现分离、回收、重复利用的目的。
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)和太阳光催化氧化-膜分离三相流化床循环反应装置(专利申请号：201310182025.3；下述流化床反应装置)，这两个发明专利均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。然而，这两个发明专利所述的反应装置中均设置了循环管，即废水通过循环管在反应装置中实现循环流动；本发明专利则进一步提出了一种太阳光催化氧化-膜分离三相流化床内循环反应装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种太阳光催化氧化-膜分离三相流化床内循环反应装置，该内循环反应装置在保留了上述两种反应装置所具有的良好传质性能、催化剂循环和重复利用以及良好的光照射分布等特点的基础上，没有设置专门的循环管；而是通过调节分段曝气装置中各曝气管的孔径及其曝气量大小，从而控制各管式反应器中曝气量大小和气泡大小，实现废水在各管式反应器之间的内循环流动。
本发明的太阳光催化氧化-膜分离三相流化床内循环反应装置，它包括光催化反应区和膜分离区，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/水口以及第一曝气装置，且所述的第一曝气装置采用分段曝气方式进行曝气，即通过调节、控制各分段曝气管的孔径及其曝气量大小，使废水在各管式反应器之间实现内循环流动；所述的膜分离区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，所述的浸没式膜组件放置在膜分离壳体中，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，且管式反应器可根据需要固定在膜分离器壳体的壁面上；在下部水箱、膜分离器壳体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)当该内循环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，使该内循环反应装置保持较高的处理效率。
(3)当该内循环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与专利申请号201310182025.3所述的流化床反应装置中的膜分离器壳体功能相同，即兼具了专利申请号201210419544.2所述的多功能反应装置中上部水箱和膜分离器壳体的功能。
(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。
(10)本发明装置中没有设置循环管，而是通过调节分段曝气装置中各曝气管的孔径及其曝气量大小，从而控制各管式反应器中曝气量大小和气泡大小，实现废水在各管式反应器之间的内循环流动。
附图说明
图1(a)太阳光催化氧化-膜分离三相流化床内循环反应装置结构示意图(敞开式)；
图1(b)太阳光催化氧化-膜分离三相流化床内循环反应装置结构示意图(封闭式)；
图2(a)太阳光催化氧化-膜分离三相流化床内循环反应装置的平面示意图(敞开式)；
图2(b)太阳光催化氧化-膜分离三相流化床内循环反应装置的平面示意图(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4太阳光催化氧化-膜分离三相流化床内循环反应装置中下部水箱的结构示意图。
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)、6，12-第一曝气装置，第二曝气装置、7-进水口、8-排泥/水口、9-下部水箱、10-太阳光自动跟踪仪、11-出水口、13-支架、14-内管、15-外管为真空保温夹套层/外管为非真空保温夹套层(双光源)、16-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)、17-排气装置、18-加热装置
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例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-膜分离三相流化床内循环反应装置，它包括光催化反应区和膜分离区，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9；其中采光系统包括采光板4和太阳能跟踪装置10，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10控制的转动轴上；所述的太阳能跟踪装置10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采光板或太阳光聚能板4的中心，其特征在于：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15或单一反应管16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14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9其特征在于设置有进水口7、排泥/水口8以及第一曝气装置6，且所述的第一曝气装置6采用分段曝气方式进行曝气，即通过调节、控制各分段曝气管的孔径及其曝气量大小，使废水在各管式反应器3之间实现内循环流动；所述的膜分离区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中设置的与出水口相连通的浸没式膜组件2，所述的浸没式膜组件2放置在膜分离壳体1中，且在膜组件2底部可根据需要设置第二曝气装置12；所述的膜分离器壳体1既可以是敞开式的(如图1(a))，亦可以是带有排气装置封闭式的(如图1(b))，且管式反应器3可根据需要固定在膜分离器壳体1的壁面上；在下部水箱9、膜分离器壳体1中可根据需要设置适当的加热装置18，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。
对所述的下部水箱9中的第一曝气装置6进行分段曝气，通过调节分段曝气装置中各曝气管孔径及其曝气量大小，从而控制各管式反应器3中曝气量大小和气泡大小，实现废水在管式反应器3之间的内循环流动，且一般内循环流动的方向是从曝气量和气泡大的管式反应器3流向曝气量和气泡小的管式反应器3；其中所述的内循环反应装置中管式反应器3至少应大于或等于两个。下述以管式反应器6个时(如附图1(a)、(b))为例说明内循环反应装置中废水的内循环流动，其中a、b、c、d、e、f分别为内循环反应装置中的六个管式反应器；当a、b、e、f四个管式反应器的下部水箱中曝气管孔径和曝气量相同、而c、d两个管式反应器下部水箱中曝气管的孔径和曝气量之间亦相同，且a、b、e、f四个管式反应器下部水箱中曝气管孔径和曝气量均较c、d的大，此时废水的内循环流动方向是由a、b、e、f四个管式反应器向上流入膜分离器壳体1中，然后经c、d两个管式反应器向下流动、进入下部水箱，实现废水→下部水箱→a、b、e、f管式反应器→膜分离器壳体→c、d管式反应器→下部水箱的内循环流动。当a、c、e三个管式反应器下部水箱中曝气管孔径和曝气量相同、而b、d、f三个管式反应器下部水箱中曝气管孔径和曝气量相同，且a、c、e三个管式反应器下部水箱中曝气管孔径和曝气量均较b、d、f的大，则废水的内循环流动方向是从a、c、e三个管式反应器向上流入膜分离器壳体1中，然后经b、d、f三个管式反应器向下流动、进入下部水箱，实现废水→下部水箱→a、c、e管式反应器→膜分离器壳体→b、d、f管式反应器→下部水箱的内循环流动。如上所述的废水内循环流动方式不止以上两种方式，还可根据实际情况通过调整各分段曝气管孔径和曝气量从而实现废水在各管式反应器3之间内循环流动方向的变化，且分段曝气装置中曝气管孔径和曝气量大小相同的各分段曝气装置可用一个控制系统，亦可分别控制。
太阳光催化氧化-膜分离三相流化床内循环反应装置工作原理如下：
开启太阳光自动跟踪装置10，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10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10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6产生的曝气气流作用下，由进水口7进入下部水箱9的废水与催化剂迅速混合，在下部水箱9和管式反应器3中形成气、液、固三相流化床反应体系；且废水在曝气管孔径和曝气量较大的管式反应器3中向上流入膜分离器壳体1，之后再在曝气管孔径和曝气量较小的管式反应器3中向下流动、并进入下部水箱9，由此形成一个废水→下部水箱→曝气管孔径和曝气量较大的管式反应器→膜分离器壳体→曝气管孔径和曝气量较小的管式反应器→下部水箱的内循环流动。在在紫外光照射作用下，当本发明所述的内循环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；而当本发明所述的内循环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。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11排出；而被截留的TiO2随废水的内循环流动经曝气管孔径和曝气量较小的管式反应器3再回到下部水箱9，实现TiO2在内循环反应装置中的循环、重复利用。当在下部水箱9、膜分离器壳体1中根据需要设置适当的加热装置18时，对内循环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15或单一反应管16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-膜分离三相流化床内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)当该内循环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，使该内循环反应装置保持较高的处理效率。
(3)当该内循环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与专利申请号201310182025.3所述的流化床反应装置中的膜分离器壳体功能相同，即兼具了专利申请号201210419544.2所述的多功能反应装置中上部水箱和膜分离器壳体的功能。
(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。
(10)本发明装置中没有设置循环管，而是通过调节分段曝气装置的曝气管孔径及其曝气量大小，从而控制各管式反应器中曝气量大小和气泡大小，实现废水在各管式反应器之间的内循环流动。
本发明光催化反应区下部水箱9设置第一曝气装置6，且第一曝气装置6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6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；由第一曝气装置6曝气时产生的气泡经管式反应器3进入膜分离器壳体1后溢出、排空，且气泡在溢出、排空前使膜分离器壳体1中的膜组件2抖动而减缓膜污染。
本发明内循环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12，且与第一曝气装置6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12的曝气量，甚或还可以不设置膜底第二曝气装置12，有效地降低该内循环反应装置的运行能耗。
本发明内循环反应装置中的下部水箱9、膜分离器壳体1可根据需要设置适当的加热装置，或被处理废水在进入该内循环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 (9)

1.太阳光催化氧化-膜分离三相流化床内循环反应装置，它包括光催化反应区和膜分离区，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则既为平截式复合抛物面采光板，或太阳光聚能板，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太阳光自动跟踪装置控制的转动轴上；所述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为双层同心圆结构或双层同轴方形结构形式，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结构形式的外管或单一反应管设置为具有防止或减少热损失的真空夹套结构形式；所述的下部水箱设置有进水口、排泥/水口以及第一曝气装置，且所述的第一曝气装置采用分段曝气方式进行曝气，即通过调节、控制各分段曝气管的孔径及其曝气量大小，使废水在各管式反应器之间实现内循环流动；所述的膜分离区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，所述的浸没式膜组件放置在膜分离壳体中，且在膜组件底部设置第二曝气装置；所述的膜分离器壳体既为敞开式的，或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；在下部水箱、膜分离器壳体中设置加热装置，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-膜分离三相流化床内循环反应装置，其特征在于：所述的复合抛物面采光板或太阳光聚能板以经度为基准、且根据当地纬度呈一定倾斜角度的南北纵向放置；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-膜分离三相流化床内循环反应装置，其特征在于：在所述的下部水箱设置第一曝气装置，且第一曝气装置设置成曝气板或者曝气管形式；第一曝气装置延伸至管式反应器位置。
4.根据权利要求1所述的太阳光催化氧化-膜分离三相流化床内循环反应装置，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，其中外管为对太阳紫外辐射有很高透射率的高硅氧玻璃管，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，内管和外管亦选用紫外透射率高的材料；紫外灯紫外光源设置在所述的石英管或者石英冷阱管内部，所述的反应装置是双光源结构；所述外管为真空夹套保温结构形式。
5.根据权利要求1所述的太阳光催化氧化-膜分离三相流化床内循环反应装置，其特征在于：所述的管式反应器为单一的反应管，所述太阳光催化氧化-膜分离三相流化床内循环反应装置仅是单一太阳光光源结构；其中反应管为对太阳紫外辐射有很高透射率的高硅氧玻璃管，或紫外透射率高的材料所述单一反应管为真空夹套保温结构形式。
6.根据权利要求1所述的太阳光催化氧化-膜分离三相流化床内循环反应装置，其特征在于：对所述的下部水箱中的第一曝气装置进行分段曝气，通过调节分段曝气装置中各曝气管的孔径及其曝气量大小，从而控制各管式反应器中曝气量大小和气泡大小，实现废水在各管式反应器之间的内循环流动；其中所述的内循环反应装置中管式反应器至少应大于或等于两个。
7.根据权利要求1所述的太阳光催化氧化-膜分离三相流化床内循环反应装置，其特征在于：所述的膜分离器壳体为敞开式的，或带有一个或多个排气装置封闭结构形式的；所述膜分离器壳体中膜组件底部设置第二曝气装置。
8.根据权利要求1所述的太阳光催化氧化-膜分离三相流化床内循环反应装置，其特征在于：所述的下部水箱是采用“V”型结构，从而有效地避免第一曝气装置曝气时在下部水箱产生的憋气现象；所述的下部水箱中的进水口、排泥/水口设置一个或多个。
9.根据权利要求1所述的太阳光催化氧化-膜分离三相流化床内循环反应装置，其特征在于：在下部水箱、膜分离器壳体设置加热棒或管、以及微波加热装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021150786A1 (en) * 2020-01-21 2021-07-29 King Power Company Llc Methods for producing, storing, and using energy

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104689776A (zh) * 2015-03-06 2015-06-10 中国科学院生态环境研究中心 一种微流管式紫外反应器
CN105174361B (zh) * 2015-09-08 2018-06-19 天津工业大学 一体式光催化氧化－膜分离三相流化床反应装置
CN107804939B (zh) * 2016-09-09 2021-06-15 松下知识产权经营株式会社 光催化处理装置的控制方法和光催化处理装置
CN113249212A (zh) * 2021-05-13 2021-08-13 云南爱尔发生物技术股份有限公司 一种在微藻培养中利用太阳能资源的系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101875001A (zh) * 2009-12-10 2010-11-03 天津工业大学 光催化氧化-膜分离循环流化床反应装置
CN102180556A (zh) * 2011-03-24 2011-09-14 同济大学 一种吸附再生-光催化高级氧化水处理设备
CN102745795A (zh) * 2012-07-30 2012-10-24 天津工业大学 太阳光催化氧化-膜分离三相流化床循环反应装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101875001A (zh) * 2009-12-10 2010-11-03 天津工业大学 光催化氧化-膜分离循环流化床反应装置
CN102180556A (zh) * 2011-03-24 2011-09-14 同济大学 一种吸附再生-光催化高级氧化水处理设备
CN102745795A (zh) * 2012-07-30 2012-10-24 天津工业大学 太阳光催化氧化-膜分离三相流化床循环反应装置
CN103086495A (zh) * 2012-07-30 2013-05-08 天津工业大学 多功能太阳光催化氧化-膜分离三相流化床循环反应装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021150786A1 (en) * 2020-01-21 2021-07-29 King Power Company Llc Methods for producing, storing, and using energy

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