CN106044934B - 二氧化钛光触媒降解高氨氮废水的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
一种二氧化钛光触媒降解高氨氮废水的装置，包括反应器本体，进水管、出水管、内筒、紫外灯、挡板、多孔板、隔板、曝气装置，隔板倾斜布置，位于内筒下方并与内筒下端密封连接，进水管位于隔板内，使得污水首先进入内筒进行处理，多孔板位于内筒顶端，内筒处理后的污水经多孔板流入内筒与反应器本体之间的反应区，曝气装置位于隔板上方，紫外灯固定于内筒外壁，内筒为不透光材料，反应器内上部设有倾斜布置挡板，处理后的排水从挡板顶部流出，经出水管排出反应器，二氧化钛光触媒材料位于内筒与反应器本体之间。利用上述装置进行的二氧化钛光触媒降解高氨氮废水的方法。该方法处理效率高，并且有效回收光触媒材料。
Description
技术领域
本发明涉及属水处理技术领域，具体涉及一种光催化方法和装置在污水处理方面的应用，特别是高氨氮污水方面上的应用。
背景技术
随着工农业的迅速发展，水体污染成为国际社会共同面对的危机。水中的污染物，尤其是一些难生物降解的污染物，种类多、危害大，在自然界中的积累转化必会严重影响到人类的生存环境。由于这些污染物难以被生物降解，且对生化反应有抑制和毒害作用，单纯生物处理无法使其得到降解，于是人们采用一些高级氧化技术对其进行处理。高级氧化技术AOP又称深度氧化技术，是20世纪80年代开始形成的处理难降解有机物污水的技术。该技术运用光、电、氧化剂、催化剂等在反应中产生活性极强的羟基自由基，羟基自由基可与污水中的化合物进行反应，从而将废水中难降解的污染物直接降解，达到排放标准。
光催化氧化技术是水处理领域常见的AOP技术的一种，是指污染物在光照下，通过催化剂实现分解。利用光催化降解手段消除污染物是近年发展起来的一项新技术，在常温常压下即可进行，不会产生二次污染，应用范围相当广泛，因其具有其它处理方法难以比拟的优越性，该技术也已成为国际上环境治理的前沿性研究课题，备受世界各国重视，并尝试用于饮用水和废水的深度处理研究。二氧化钛由于其独特的光催化特性，作为新一代的最有开发前途的绿色环保型催化剂在水环境净化处理、大气污染治理、抗菌材料中有着广泛的应用而成为研究的热点。但是，目前将光催化技术用于高浓度氨氮废水处理的较少，其效率较低，并且难以回收粉状二氧化钛。
发明内容
发明的目的在于提供一种结构紧凑、处理效率高的二氧化钛光触媒降解高氨氮废水的装置。
本发明的又一目的在于提供一种利用微生物法与高级氧化联合处理高氨氮废水的方法。为实现上述目的，本发明提供的二氧化钛光触媒降解高氨氮废水的装置，包括反应器本体，进水管、出水管、内筒、紫外灯、挡板、多孔板、隔板、曝气装置，隔板倾斜布置，位于内筒下方并与内筒下端密封连接，进水管位于隔板内，使得污水首先进入内筒进行处理，多孔板位于内筒顶端，内筒处理后的污水经多孔板流入内筒与反应器本体之间的反应区，曝气装置位于隔板上方，紫外灯固定于内筒外壁，内筒为不透光材料，反应器内上部设有倾斜布置挡板，处理后的排水从挡板顶部流出，经出水管排出反应器，二氧化钛光触媒材料位于内筒与反应器本体之间。
优选地，所述隔板截面为V字型。
本发明还提供一种利用上述装置进行的二氧化钛光触媒降解高氨氮废水的方法，包括进行厌氧处理和二氧化钛高级氧化处理，废水经反应器内筒厌氧微生物降解后，进行紫外光照射的光催化氧化反应，净化后水从反应器上方排出。
所述二氧化钛光触媒材料采用如下方法制备：(1)将纳米二氧化钛加入乙醇中，于超声频率10-15kHz、功率100W下超声处理4-6min；(2)在氮气保护活化炉中在温度为800-900℃下处理市售活性碳颗粒载体；(3)将步骤(1)制得的溶液喷洒于步骤(2)处理后的活性碳颗粒载体表面，并将所述载体浸于步骤(1)制得的溶液中30-60min；(4)浸渍完毕后送入冷冻干燥机进行干燥，干燥后放入饱和硼酸溶液中浸泡20-30h后取出，(5)经干燥后，球磨至细度小于0.1mm，然后过120-140目筛即可得到高负载量的二氧化钛光触媒材料。
本发明的有益效果：
(1)高氨氮废水一直是水处理领域难以有效处理的污水，本发明通过厌氧和好氧的多次循环处理，高效地除去废水中的氨氮和其他难降解污染物。
(2)传统的光催化法处理废水时处理废水的整个过程中二氧化钛的损失严重，而本发明将光催化剂二氧化钛负载在载体上，不易脱落，并且采用多孔板、挡板、隔板的设置使得二氧化钛光触媒材料易于回收和重复利用。
(3)本发明可以广泛用于湖泊、海洋、城市污水或工业废水等水处理领域。
附图说明
图1是本发明二氧化钛光触媒降解高氨氮废水的装置主视图。
附图标记：1进水管，2出水管，3内筒，4紫外灯，5挡板，6多孔板，7出水口，8隔板，9曝气装置，10出水阀，11反应器本体
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进一步阐释，但并不限制本发明。
本发明所用的污水水质：COD 500～800，氨氮25～45，pH8.0～8.5。利用本发明装置进行污水处理的过程：污水经进水管1进入隔板8区域内，向上进入内筒3进行厌氧/缺氧处理，内筒3内具有厌氧微生物对污水进行降解，污水经多孔板6流出内筒3，进入内筒3与反应器本体11之间的反应区，二氧化钛光触媒材料位于反应区内，反应区内具有好氧微生物菌群，曝气装置9对该反应区进行曝气，固定于内筒3外壁的紫外灯4照射紫外光，对污水进行净化，污水可沿反应器本体11与隔板8之间的缝隙流过，进入内筒3进行循环处理，净化后的排水从挡板5顶部流出，经出水管2排出反应器。二氧化钛光触媒材料由挡板进行阻截，并在曝气停止时沉积于V字形隔板底部，将二氧化钛光触媒材料进行回收。
| 高氨氮污水(mg/L) | 出水氨氮浓度(mg/L) |
| 45 | 3 |
| 30 | 1.7 |
| 25 | 1.6 |
Claims (4)
1.一种二氧化钛光触媒降解高氨氮废水的装置，包括反应器本体，进水管、出水管、内筒、紫外灯、挡板、多孔板、隔板、曝气装置，隔板倾斜布置，位于内筒下方并与内筒下端密封连接，进水管位于隔板内，使得污水首先进入内筒进行处理，多孔板位于内筒顶端，内筒处理后的污水经多孔板流入内筒与反应器本体之间的反应区，曝气装置位于隔板上方，紫外灯固定于内筒外壁，内筒为不透光材料，反应器内上部设有倾斜布置挡板，处理后的排水从挡板顶部流出，经出水管排出反应器，二氧化钛光触媒材料位于内筒与反应器本体之间。
2.如权利要求1所述的装置，所述隔板截面为V字型。
3.一种采用如权利要求1或2所述的装置降解高氨氮废水的方法，包括进行厌氧处理和二氧化钛高级氧化处理，废水经反应器内筒厌氧微生物降解后，进行紫外光照射的光催化氧化反应，净化后水从反应器上方排出。
4.如权利要求3所述的方法，所述二氧化钛光触媒材料采用如下方法制备：(1)将纳米二氧化钛加入乙醇中，于超声频率10-15kHz、功率100W下超声处理4-6min；(2)在氮气保护活化炉中在温度为800-900℃下处理市售活性碳颗粒载体；(3)将步骤(1)制得的溶液喷洒于步骤(2)处理后的活性碳颗粒载体表面，并将所述载体浸于步骤(1)制得的溶液中30-60min；(4)浸渍完毕后送入冷冻干燥机进行干燥，干燥后放入饱和硼酸溶液中浸泡20-30h后取出，(5)经干燥后，球磨至细度小于0.1mm，然后过120-140目筛即可得到高负载量的二氧化钛光触媒材料。
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