CN106630104A - 高盐废水光催化装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高盐废水光催化装置及系统，属于环保技术领域。装置由内到外含第一、第二筒体及壳体。第一筒体具轴线处设发光器件的反应腔，其进料端可拆卸连第一板体并开进料口，其出料端设出料口。壳体与第一筒体形成容纳腔并固定防水轴承封闭，容纳腔内设转动连于防水轴承的转轴，转轴套齿轮。第一筒体内设多组第一光催化板组，每组包括沿第一筒体轴线方向并排的多个第一光催化板，且相邻两个之间开连通反应腔及容纳腔的安装槽。第二筒体套于第一筒体外，其内侧可拆卸连多个通过安装槽伸入反应腔的第二光催化板，其外侧设与齿轮啮合的齿槽。系统包括依次连通的预处理单元、该设备及后处理单元。大工业化反应可控，设备寿命长、成本低。
Description
技术领域
本发明涉及环保技术领域，具体而言，涉及一种高盐废水光催化装置及系统。
背景技术
化工企业特别是石化类企业在生产时产生的废水通常为含有大量有机污染物的高盐废水，其直接排放将严重影响周边的环境安全和居民的身体健康，要求企业的外排水量进一步减小甚至做到接近零排放量。光触媒在紫外光照射下能够产生具有强氧化性的空穴、羟基自由基、超氧离子自由基、超氧羟基自由基等，能快速无选择性地将大多数有机污染物氧化至最终产物CO2和H2O，该光催化处理具有反应快、矿化率高、不产生二次污染、运行简单等优势被广泛应用于高盐废水的处理中。
在大工业化的实际应用中，通常需要对反应的速度进行调节，以实现工艺的可控性。但是，高盐废水光催化反应的研究通常只注重加快反应速度，极少涉及对其反应速度的可控调节。现有技术中，采用组合灯管通过切换电路改变激发光源强度从而改变反应的速度，但是该方法存在灯管结构复杂、成本高、部分灯管损坏后需整体取出更换等缺点，且该调节性受到灯管的组数限制。此外，改变施加于光源的强度调节激发光源的强度，大工业化的变压操作能耗高且使灯管容易损坏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高盐废水光催化装置，其能够准确地调节光催化反应的速度，且操作简单、使用寿命长。
本发明的另一个目的在于提供一种高盐废水光催系统，其采用上述的高盐废水光催化装置进行高盐废水的大工业化处理，工艺简单，反应可控，能耗低，且设备成本低、使用寿命长。
本发明的实施例是这样实现的：
一种高盐废水光催化装置，包括第一筒体、第二筒体及壳体，第一筒体的内部具有反应腔，反应腔的轴线设置有发光器件，第一筒体的进料端可拆卸连接有第一板体，第一板体开设有与反应腔连通的进料口，第一筒体的出料端设置有与反应腔连通的出料口，壳体套设于第一筒体的远离反应腔的一侧并与第一筒体之间形成容纳腔，容纳腔的两端开口固定防水轴承，容纳腔内设置有转动连接于防水轴承的转轴，转轴套设有齿轮，第一筒体的远离容纳腔的一侧设置有多组第一光催化板组，每组第一光催化板组包括沿第一筒体的轴线方向并排设置的多个第一光催化板，沿第一筒体的轴线方向相邻两个第一光催化板之间开设有连通反应腔及容纳腔的安装槽，第二筒体套设于第一筒体外且位于容纳腔内，第二筒体的靠近第一筒体的一侧可拆卸连接有多个第二光催化板，每个第二光催化板滑动设置于安装槽并伸入反应腔，第二筒体的远离第一筒体的一侧设置有与齿轮啮合的齿槽。
一种高盐废水光催化系统，包括预处理单元、后处理单元及上述的高盐废水光催化装置，预处理单元与进料口连通，后处理单元与出料口连通。
本发明实施例的有益效果是：
本发明提供的高盐废水光催化装置，在第一筒体的内侧壁设置第一光催化板，在第二筒体的内侧壁连接多个伸入第一筒体的反应腔的第二光催化板，高盐废水中的有机物污染物等在第一光催化板及第二光催化板上进行光催化反应实现净化。第二筒体与壳体之间设置有和第二筒体的外侧壁设置的齿槽啮合的齿轮，其用于驱动第二筒体以其轴线为旋转轴进行转动。由于第一光催化板和第二光催化板在沿反应腔的轴线方向上并排相间设置，且第二光催化板能随第二筒体的转动在安装槽内进行滑动，通过齿轮带动第二筒体进行转动，使第一光催化板和第二光催化板的相对位置发生变化，第一光催化板和第二光催化板分别在沿第一筒体的轴线方向上的投影在重叠和错位状态之间进行变换，且在沿第一筒体的轴线方向上相邻的两个光催化板的距离发生变化。由于提供激发光源的发光器件设置于反应腔的轴线处，第一光催化板和第二光催化板的上述相对位置的变化能够对激发光源的有效利用率及光触媒的量子效率进行调节，从而可控地调节光催化反应的速度。该设置方式通过利用转轴驱动第二筒体转动调节光催化板对激发光源的有效利用率从而控制光催化反应的速度，调节稳定且调节范围大，操作方便，设备简单且使用寿命长。
本发明提供的高盐废水光催化系统，采用上述的高盐废水光催化装置进行高盐废水的大工业化光催化处理，工艺简单，反应可控，能耗低，且设备成本低、使用寿命长。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的高盐废水光催化装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的第一筒体的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的齿条与转轴的配合状态示意图；
图4为本发明实施例提供的高盐废水光催化装置第一工作状态示意图；
图5为本发明实施例提供的高盐废水光催化装置第二工作状态示意图；
图6为本发明实施例提供的高盐废水光催化装置第三工作状态示意图。
图标：100-高盐废水光催化装置；110-第一筒体；111-反应腔；112-进料端；113-第一板体；114-进料口；115-进气口；116-出料端；117-出料口；118-发光器件；119-第一光催化板；120-安装槽；121-第一止点；122-第二止点；130-第二筒体；131-齿槽；132-第二卡槽；133-第二光催化板；140-壳体；141-卡扣；150-容纳腔；151-防水轴承；152-第一卡槽；153-齿条；154-转轴；155-第一端部；156-齿轮；157-第二端部；158-驱动轮。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，“垂直”、“平行”、“重叠”、“交错”等术语并不表示要求部件之间绝对保持该相对位置关系，而是可以稍微倾斜等。如“垂直”仅仅是指其方向相对而言更加垂直，并不是表示该结构一定要完全垂直，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”等应做广义理解。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明提供一种高盐废水光催化处理系统(图未示)，包括依次连通的用于对高盐废水进行过滤等预处理的预处理单元(图未示)、进行光催化氧化的高盐废水光催化装置100及进行气液分离等后处理的后处理单元(图未示)。
请参阅图1，该高盐废水光催化装置100由内到外依次包括第一筒体110、第二筒体130及壳体140。
第一筒体110内部开设有用于进行光催化反应的反应腔111，该第一筒体110包括进料端112和出料端116，进料端112开口，出料端116封闭。进料端112的该开口处可拆卸连接有第一板体113，实现反应腔111的开闭。
在本实施例中，进料端112的外侧壁设置有外螺纹，第一板体113的靠近第一筒体110的一侧通过该外螺纹与进料端112螺纹连接。螺纹连接方式便于拆装，便于在使用前后在反应腔111内对设备进行安装、维护等操作；同时其具有连接稳定、密闭性好等优点。
可以理解的是，在本发明其他的实施中，进料端112和第一板体113还可以采用卡接等可拆卸的连接方式。此外，出料端116也可以设置为开口的形式，并通过在出料端116可拆卸连接第二板体(图未示)实现反应腔111的开闭。
在本实施例中，第一板体113开设有与反应腔111连通的进料口114和进气口115，出料端116开设有与反应腔111连通的出料口117。进料口114用于与预处理单元连通，出料口117用于与后处理单元连通。进气口115用于向反应腔111内充入氧气等，促进光催化反应的进行。
反应腔111的轴线处设置有发光器件118，发光器件118可以采用高压汞灯、中压汞灯、低压汞灯、氙灯、金卤灯等。发光器件118的两端分别固定于进料端112和出料端116，其贯穿反应腔111的设置使其发出的激发光源能够尽可能地充满整个反应腔111，利用光催化反应的进行。
请参阅图2，在本实施例中，第一筒体110的内侧壁设置有多组第一光催化板组(图未示)，多组第一光催化板组沿第一筒体110的轴线均匀分布。每组第一光催化板组包括沿第一筒体110的轴线方向并排设置的多个第一光催化板119，该多个第一光催化板119在沿第一筒体110的轴线方向的投影大致地重叠。每个第一光催化板119的表面设置有TiO2薄膜或其他形式的光触媒用于进行光催化反应。沿第一筒体110的轴线方向上，相邻两个第一光催化板119之间的距离可根据第一筒体110的直径及光触媒的种类进行设置。
在本实施例中，第一光催化板119与第一筒体110采用卡接的连接方式，该设置方式便于对第一光催化板119进行清洗、维护及更换。同时其便于根据所处理的高盐废水的不同对沿第一筒体110的轴线方向上的相邻两个第一光催化板119之间的距离进行调节，改变激发光源对第一光催化板119的照射率，从而改变第一光催化板119的料子效率及光催化反应的速率。当然，在本发明其他的实施例中，第一光催化板119和第一筒体110也可以采用螺纹连接等可拆卸的连接方式。
请一并参阅图1及图2，壳体140与第一筒体110之间形成容纳腔150，第一筒体110的侧壁开设有多个连通反应腔111及容纳腔150的安装槽120，安装槽120设置于沿第一筒体110的轴线方向上的两个第一光催化板119之间，每个安装槽120包括第一止点121和第二止点122。
容纳腔150的两端开口固定设置有用于封闭容纳腔150的防水轴承151，防水轴承151的内圈套设于第一筒体110，防水轴承151外圈设置有第一卡槽152，壳体140的内侧壁即靠近容纳腔150的一侧设置有与第一卡槽152配合的卡扣141以实现壳体140与防水轴承151卡接，从而增加防水轴承151与壳体140之间连接的稳定性及密闭性。较佳的，为了增加第一筒体110与壳体140之间的密闭性，还可以在第一筒体110的外侧壁和防水轴承151的内圈之间设置防水垫圈等防水结构。
请一并参阅图1及图3，防水轴承151设置有齿条153和转轴154。齿条153滑动连接于防水轴承151的远离容纳腔150的一侧。转轴154位于容纳腔150内并与防水轴承151转动连接。转轴154包括第一端部155和第二端部157，第一端部155位于容纳腔150内且外壁套设有齿轮156。第二端部157贯穿防水轴承151并套设有与该齿条153啮合的驱动轮158。齿条153在防水轴承151上进行往复运动的过程中通过驱动轮158带动齿轮156进行往复转动。
进一步的，请继续参阅图1，第二筒体130套设于第一筒体110的远离反应腔111的一侧即第一筒体110的外侧壁并位于容纳腔150内。
第二筒体130的外侧壁设置有齿槽131，该齿槽131与连接于转轴154上的齿轮156啮合，使第二筒体130在齿轮156的带动下在一定角度内进行往复的转动。本发明采用齿轮156带动第二筒体130进行转动，利用齿轮156传动其精确度高，稳定性好。同时齿轮156传动的方式操作便捷，设备简单且使用寿命长。
请一并参阅图4、图5及图6，第二筒体130的靠近第一筒体110的一侧开设有多个与安装槽120配合的第二卡槽132，每个第二卡槽132内可拆卸连接有第二光催化板133。每个第二光催化板133通过安装槽120伸入反应腔111用于进行光催化反应。上述可拆卸的连接方式便于将第二筒体130套设于第一筒体110后，拆除第一板体113使进料端112开口，再将第二光催化板133从进料端112伸入反应腔111中并通过安装槽120设置于第二卡槽132内。
由于大工业化的工艺需要实现反应的可控，且光催化反应过程中会有CO2等气体产生，因此需要对反应速度进行调节。本实施例中，第二光催化板133可随第二筒体130的往复转动在安装槽120的第一止点121和第二止点122之间进行滑动，从而便捷、准确地改变第二光催化板133在反应腔111内和第一光催化板119之间的相对位置，调节光催化反应的速度。
进一步的，在本实施例中，第一光催化板119与第一筒体110的连接处对应的圆周角的大小：第二光催化板133与第二筒体130的连接处所对应的圆周角的大小：安装槽120对应的圆周角的大小大致为1:1:2，且第一光催化板119和第二光催化板133到发光器件118的距离相同。
上述设置中，如图4所示，当第二光催化板133抵靠于安装槽120的第一止点121时，由于第二第一光催化板119与第一筒体110的连接处对应的圆周角的大小：第二光催化板133与第二筒体130的连接处所对应的圆周角的大小大致为1:1，第一光催化板119和第二光催化板133在沿第一筒体110的轴线方向上的投影完全重叠。此时，沿垂直于第一筒体110的轴线方向上同一平面内第一光催化板119与第二光催化板133的截面积之和最小，且沿第一筒体110的轴线方向上相邻两个光催化板之间的距离最小。该工作状态下，激发光源对光催化板的照射面积最小，其激发光源的利用率小；且光生电子和空穴的复合率提高，光催化板的量子效率低，该光催化反应的速度较慢。
如图5所示，当第二光催化板133随第二筒体130转动并抵靠于安装槽120的第二止点122时，由于第二光催化板133与第二筒体130的连接处所对应的圆周角的大小：安装槽120对应的圆周角的大小大致1:2，第一光催化板119和第二光催化板133在沿第一筒体110的轴线方向上的投影完全交错，即重叠面积为零。此时，沿垂直于第一筒体110的轴线方向上同一平面内第一光催化板119与第二光催化板133的截面积之和最大，且沿第一筒体110的轴线方向上相邻两个光催化板之间的距离最大。该工作状态下，激发光源对光催化板的照射面积最大，其激发光源的利用率高；且光生电子和空穴的复合率降低，光催化板的量子效率高，该光催化反应的速度较快。
如图6所述，当第二光催化板133随第二筒体130转动位于第一止点121及第二止点122之间时，第一光催化板119和第二光催化板133在沿第一筒体110的轴线方向上的投影部分重叠，且其重叠面积随第二光催化板133的转动而变化。该工作状态下，光催化反应的速率介于第二光催化板133位于第一止点121和第二止点122之间，并随第二筒体130的转动而变化。
需要说明的是，在本发明其他的实施例中，第一光催化板119与第一筒体110的连接处对应的圆周角的大小：第二光催化板133与第二筒体130的连接处所对应的圆周角的大小：安装槽120对应的圆周角的大小大致为1:1:1.5-2.5即可，该设置对第一光催化板119和第二光催化板133的相对位置调节性强，光催化反应速率调节效果好。
综上，本发明提供的高盐废水光催化装置100，通过调节沿第一筒体110的轴线方向上相邻的两个光催化板之间的距离，以及第一光催化板119和第二光催化板133沿第一筒体110的轴线方向上投影的重叠面积，从而调节激发光源的有效利用率及光触媒的量子效率，调节光催化反应的反应速率。本发明采用齿轮156传动的方式带动第二光催化板133在安装槽120的第一止点121和第二止点122之间进行滑动，其调节精确高，稳定性强，操作简单，且设备损耗低、使用寿命长。能够实现对大工业化反应的有效控制，同时大大地节约工业成本。
本发明提供的高盐废水光催化系统，采用上述的高盐废水光催化装置100进行高盐废水的大工业化光催化处理，工艺简单，反应可控，能耗低，且设备成本低、使用寿命长。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高盐废水光催化装置，其特征在于，包括第一筒体、第二筒体及壳体，所述第一筒体的内部具有反应腔，所述反应腔的轴线设置有发光器件，所述第一筒体的进料端可拆卸连接有第一板体，所述第一板体开设有与所述反应腔连通的进料口，所述第一筒体的出料端设置有与所述反应腔连通的出料口，所述壳体套设于所述第一筒体的远离所述反应腔的一侧并与所述第一筒体之间形成容纳腔，所述容纳腔的两端开口固定防水轴承，所述容纳腔内设置有转动连接于所述防水轴承的转轴，所述转轴套设有齿轮，所述第一筒体的远离所述容纳腔的一侧设置有多组第一光催化板组，每组所述第一光催化板组包括沿所述第一筒体的轴线方向并排设置的多个第一光催化板，沿所述第一筒体的轴线方向相邻两个所述第一光催化板之间开设有连通所述反应腔及所述容纳腔的安装槽，所述第二筒体套设于所述第一筒体外且位于所述容纳腔内，所述第二筒体的靠近所述第一筒体的一侧可拆卸连接有多个第二光催化板，每个所述第二光催化板滑动设置于所述安装槽并伸入所述反应腔，所述第二筒体的远离所述第一筒体的一侧设置有与所述齿轮啮合的齿槽。
2.根据权利要求1所述的高盐废水光催化装置，其特征在于，多组所述第一光催化板组沿所述第一筒体的轴线均匀分布。
3.根据权利要求2所述的高盐废水光催化装置，其特征在于，所述安装槽、所述第一光催化板、所述第二光催化板对应的圆周角的比值为1.5-2.5:1：1。
4.根据权利要求3所述的高盐废水光催化装置，其特征在于，所述安装槽、所述第一光催化板、所述第二光催化板对应的圆周角的比值为2:1：1。
5.根据权利要求1所述的高盐废水光催化装置，其特征在于，所述第一光催化板与所述第一筒体可拆卸连接。
6.根据权利要求1所述的高盐废水光催化装置，其特征在于，所述防水轴承的远离所述容纳腔的一侧滑动设置有齿条，所述转轴穿过所述防水轴承与所述齿条啮合。
7.根据权利要求1所述的高盐废水光催化装置，其特征在于，所述进料端与所述第一板体螺纹连接。
8.根据权利要求1所述的高盐废水光催化装置，其特征在于，所述发光器件的两端分别与所述进料端及所述出料端连接。
9.根据权利要求1所述的高盐废水光催化装置，其特征在于，所述第一板体开设有与所述反应腔连通的进气口。
10.一种高盐废水光催化系统，其特征在于，包括预处理单元、后处理单元及权利要求1-9任一项所述的高盐废水光催化装置，所述预处理单元与所述进料口连通，所述后处理单元与所述出料口连通。
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