CN104671609A - 一种用于处理有机废水的光催化及生物处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于处理有机废水的光催化及生物处理装置，长方形箱体内部以竖直的滤网分成生物填料区和曝气区，生物填料区正上方是一个楔形箱体，生物填料区和楔形箱体之间以波纹板分隔，在波纹板的每个波纹折弯处都开有多个通孔；楔形箱体的斜面透明并设在曝气区的斜上方，在斜面上从上至下有间隔地设有与楔形箱体底面相平行的多排锯齿状凹槽；在楔形箱体的斜面的对面内壁上设LED平板式光源，LED平板式光源下方设有一个通入空气和臭氧的混合气体的气体分布管，在每排锯齿状凹槽的齿部开有多个气体能通过的小孔，每排锯齿状凹槽内放置有多个氧化锌小球；本发明将臭氧氧化、光催化和生物处理融为一体，协同处理效果明显。

Description

一种用于处理有机废水的光催化及生物处理装置

技术领域

本发明属于环境保护中污水处理技术领域，具体涉及一种用于处理有机废水的装置。

背景技术

传统的水处理方法效率低、成本高、存在二次污染等问题，污水治理一直得不到好的解决。纳米技术的发展和应用很可能彻底解决这一难题。光化学及光催化氧化法是目前研究较多的一项高级氧化技术。所谓光催化反应，就是在光的作用下进行的化学反应。光化学反应需要分子吸收特定波长的电磁辐射，受激产生分子激发态，然后会发生化学反应生成新的物质，或者变成引发热反应的中间化学产物。光化学反应的活化能来源于光子的能量，在太阳能的利用中光电转化以及光化学转化一直是十分活跃的研究领域。研究表明，目前有多种半导体纳米材料能处理多种有毒化合物，可以将水中的烃类、卤代烃、酸、表面活性剂、染料、含氮有机物、有机磷杀虫剂、木材防腐剂和燃料油等很快地完全氧化为CO₂、H₂O等无害物质。但到目前为止纳米光催化材料技术仍未在废水处理方面得到广泛应用，主要是因为纳米颗粒分离困难，没有简单适用的处理设备。

通过纳米颗粒在载体表面负载，可以解决颗粒分离的问题。但负载有纳米颗粒的载体浸泡于水中的时候，激发光必须透过较厚（往往是数厘米以上）的溶液才能照射到催化剂上。而事实上，无论是在紫外光区还是可见光区，有机物溶液（尤其是带色有机物废水）都会有不同程度的光吸收，这势必会引起激发光不同程度的光损失，使得到达催化剂表面的光强度下降，从而使得光生电子和空穴的产率下降，最终使得污染物的降解效率降低。

臭氧发生器所产生的臭氧，通过气水接触设备扩散于待处理水中，通常是采用微孔扩散器、鼓泡塔或喷射器、涡轮混合器等。臭氧的利用率要达到90%以上是比较困难的，如果不充分利用，剩余臭氧还需要继续处理。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能充分利用光能、大大提高光催化效率的用于处理有机废水的光催化及生物处理装置。

本发明采用的技术方案是：本发明的底部是一个长方形箱体，长方形箱体内部以竖直的滤网分成生物填料区和曝气区，生物填料区内充满生物填料，曝气区内设有多个曝气头；生物填料区底部一侧接排水口；生物填料区正上方是一个楔形箱体，楔形箱体顶端是尖端并设有废水水槽，生物填料区和楔形箱体之间以波纹板分隔，波纹板的上表面上固定有磷酸银催化剂，在波纹板的每个波纹折弯处都开有多个通孔；楔形箱体的斜面透明并设在曝气区的斜上方，在斜面上从上至下有间隔地设有与楔形箱体底面相平行的多排锯齿状凹槽，从水槽出来的废水沿着楔形箱体的斜面落下；在楔形箱体内，在楔形箱体的斜面的对面内壁上设LED平板式光源，LED平板式光源下方设有一个通入空气和臭氧的混合气体的气体分布管，气体分布管的管壁上设置多个气孔；在每排锯齿状凹槽的齿部开有多个气体能通过的小孔，每排锯齿状凹槽内放置有多个氧化锌小球，氧化锌小球的外表面上负载有磷酸银催化剂。

与现有技术相比，本发明的优点是：（1）光效率大大提高；（2）将臭氧氧化、光催化和生物处理融为一体，协同处理效果明显；（3）装置体积小，结构紧凑；（4）能有效利用臭氧，经过多次折返，增加气液传递效率。

附图说明

图1是本发明一种用于处理有机废水的光催化及生物处理装置的结构示意图；

图2是图1中凹槽的放大示意图；

图中：1.长方形箱体；2.楔形箱体；3.凹槽；4.小孔；5.氧化锌小球；6.水槽；7.LED平板式光源；8.气体分布管；9.波纹板；10.生物填料区；11.曝气区；12.排水口；13.曝气头；14.滤网。

具体实施方式

参见图1，本发明的底部是一个长方形箱体1，长方形箱体1内部以竖直的滤网14分成两个区，分别是左侧的生物填料区10和右侧的曝气区11，生物填料区10的容积大于曝气区11。生物填料区10内填充满了生物填料。曝气区11内安装有多个曝气头13，多个曝气头13通过曝气管相连接。在生物填料区10的底部一侧接排水口12，相对于生物填料区10来说，排水口12位于曝气区11的对面。排水口12的位置高度要低于曝气区11的底部高度，使曝气区11内的水顺利地经生物填料区10后从排水口12排出。

在生物填料区10的正上方是一个楔形箱体2，楔形箱体2的顶端是朝上的尖端，楔形箱体2底部和长方形箱体1的顶部固定联接在一起。楔形箱体2的斜面设在曝气区11的斜上方，此斜面为透明的玻璃材质制作，斜面的底端与滤网14相接。在斜面上从上至下间隔一定的距离设有多排锯齿状凹槽3，相邻两锯齿状凹槽3之间间隔的距离相同，多排锯齿状凹槽3均与楔形箱体2的底面相平行。在楔形箱体2的顶端设有水槽6，是废水经过的水槽。从水槽6出来的废水沿着楔形箱体2的斜面落下后再向下流至曝气区11内。

楔形箱体2的斜面的对面是楔形箱体2的长方形的竖直面，楔形箱体2的长方形的竖直面与长方形箱体1对应竖直面相平齐，处于同一面上。位于楔形箱体2内，在楔形箱体2的竖直面的内壁上安装有LED平板式光源7，LED平板式光源7的光照射在整个楔形箱体2内部，并且可经透明的斜面照射到斜面外。在LED平板式光源7的下方，位于楔形箱体2内设有一气体分布管8，在气体分布管8内通入空气和臭氧的混合气体，在气体分布管8的管壁上设置多个气孔，通过这些气孔向楔形箱体2内扩散混合气体。

长方形箱体1的生物填料区10和楔形箱体2之间以波纹板9分隔，也就是楔形箱体2的底面以及长方形箱体1的生物填料区10顶面是共同的一个波纹板9，波纹板9水平设置，在波纹板9的上表面上固定有磷酸银催化剂，在波纹板9的每个波纹折弯处都开有多个通孔，这些通孔连通楔形箱体2和生物填料区10，水可以经这些通孔从楔形箱体2内向下流入生物填料区10内。

与楔形箱体2的斜面相邻的两侧面是楔形箱体2的两个三角形面，两个三角形面与竖直面、斜面均封闭连接，与长方形箱体1的生物填料区10的两个侧面也封闭连接。

参见图1、2，在每排锯齿状凹槽3的齿部开有多个气体能通过的小孔4，这多个小孔4间隔一定的距离，相邻两小孔4之间间隔的距离相同。在凹槽3内放置有多个氧化锌小球5，使氧化锌小球5被夹持在凹槽3中，在氧化锌小球5的外表面上负载有磷酸银催化剂。

本发明工作时，打开LED平板式光源7，用泵将废水打入到楔形箱体2顶端的水槽6，含有污染物的废水自上而下流到楔形箱体2的斜面上的凹槽3里，气体分布管8内通入空气和臭氧的混合气体，空气从凹槽3上的小孔4往外吹，一方面，往外吹时和凹槽3里的废水接触发生有机物氧化，另一方面，凹槽3里的水和负载有磷酸银催化剂的氧化锌小球5接触，在LED平板式光源7的照射下，发生光催化反应，废水从上往下流的过程中，经过多次气液接触氧化和光催化氧化，大部分有机污染物被氧化，由于气压不均衡，可能有一部分水会从凹槽3的小孔4向下滴入楔形箱体2中，水滴滴下的同时也会和臭氧发生气液交换作用，臭氧溶解到液体中发挥氧化作用，当水滴下后，会滴在波纹板9上，在LED平板式光源7的照射下，波纹板9上的催化剂继续发挥效力，氧化其中的污染物，氧化后水通过波纹板9上的通孔向下滴到长方体箱体1中的生物填料区10中，而大部分的水会从楔形箱体2的斜面流下进入到曝气区11中，在曝气区11内的曝气头13中有空气鼓出，起曝气作用，经过曝气后，被处理的水经滤网14流入生物填料区10，经生物处理后，由排水口12排出。

Claims (5)

1.一种用于处理有机废水的光催化及生物处理装置，其底部是一个长方形箱体（1），其特征是：长方形箱体（1）内部以竖直的滤网（14）分成生物填料区（10）和曝气区（11），生物填料区（10）内充满生物填料，曝气区（11）内设有多个曝气头（13）；生物填料区（10）底部一侧接排水口（12）；生物填料区（10）正上方是一个楔形箱体（2），楔形箱体（2）顶端是尖端并设有废水水槽（6），生物填料区（10）和楔形箱体（2）之间以波纹板（9）分隔，波纹板（9）的上表面上固定有磷酸银催化剂，在波纹板（9）的每个波纹折弯处都开有多个通孔；楔形箱体（2）的斜面透明并设在曝气区（11）的斜上方，在斜面上从上至下有间隔地设有与楔形箱体（2）底面相平行的多排锯齿状凹槽（3），从水槽（6）出来的废水沿着楔形箱体（2）的斜面落下；在楔形箱体（2）内，在楔形箱体（2）的斜面的对面内壁上设LED平板式光源（7），LED平板式光源（7）下方设有一个通入空气和臭氧的混合气体的气体分布管（8），气体分布管（8）的管壁上设置多个气孔；在每排锯齿状凹槽（3）的齿部开有多个气体能通过的小孔（4），每排锯齿状凹槽（3）内放置有多个氧化锌小球（5），氧化锌小球（5）的外表面上负载有磷酸银催化剂。

2.根据权利要求1所述一种用于处理有机废水的光催化及生物处理装置，其特征是：生物填料区（10）的容积大于曝气区（11）的容积。

3.根据权利要求1所述一种用于处理有机废水的光催化及生物处理装置，其特征是：楔形箱体（2）的斜面的对面是楔形箱体（2）的长方形的竖直面，楔形箱体（2）的长方形的竖直面与长方形箱体（1）对应竖直面相平齐；与楔形箱体（2）的斜面相邻的两侧面是楔形箱体（2）的两个三角形面，两个三角形面与竖直面、斜面均封闭连接，与生物填料区（10）的两个侧面也封闭连接。

4.根据权利要求1所述一种用于处理有机废水的光催化及生物处理装置，其特征是：排水口（12）位于曝气区（11）的对面，且排水口（12）的位置高度低于曝气区（11）的底部高度。

5.根据权利要求1所述一种用于处理有机废水的光催化及生物处理装置，其特征是：相邻两锯齿状凹槽（3）之间间隔的距离相同，相邻两小孔（4）之间间隔的距离相同。