CN108751343A - 一种滴流式紫外光催化反应器 - Google Patents
一种滴流式紫外光催化反应器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108751343A CN108751343A CN201810868051.4A CN201810868051A CN108751343A CN 108751343 A CN108751343 A CN 108751343A CN 201810868051 A CN201810868051 A CN 201810868051A CN 108751343 A CN108751343 A CN 108751343A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ultraviolet lamp
- ultraviolet
- water tank
- lamp tube
- dribble
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 title claims abstract description 50
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 182
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims abstract description 59
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 claims abstract description 37
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 26
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000003973 paint Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000005273 aeration Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 30
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 21
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical group O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 abstract description 17
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 abstract description 17
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 abstract description 13
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 9
- 239000010453 quartz Substances 0.000 abstract description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 8
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 6
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 5
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- -1 hydroxyl radical free radical Chemical class 0.000 description 4
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 4
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 4
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 4
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 3
- 238000006213 oxygenation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 3
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 2-butoxyethanol Chemical compound CCCCOCCO POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 229940028356 diethylene glycol monobutyl ether Drugs 0.000 description 2
- 230000008676 import Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 2
- JCGNDDUYTRNOFT-UHFFFAOYSA-N oxolane-2,4-dione Chemical compound O=C1COC(=O)C1 JCGNDDUYTRNOFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 241000894007 species Species 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- MIJDSYMOBYNHOT-UHFFFAOYSA-N 2-(ethylamino)ethanol Chemical class CCNCCO MIJDSYMOBYNHOT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCAHUFWKIQLBNB-UHFFFAOYSA-N 3-(3-methoxypropoxy)propan-1-ol Chemical compound COCCCOCCCO QCAHUFWKIQLBNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- 241001269238 Data Species 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 241001251094 Formica Species 0.000 description 1
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UEEJHVSXFDXPFK-UHFFFAOYSA-N N-dimethylaminoethanol Chemical compound CN(C)CCO UEEJHVSXFDXPFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000061458 Solanum melongena Species 0.000 description 1
- OUUQCZGPVNCOIJ-UHFFFAOYSA-M Superoxide Chemical compound [O-][O] OUUQCZGPVNCOIJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002671 adjuvant Substances 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000006184 cosolvent Substances 0.000 description 1
- 229960002887 deanol Drugs 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 231100000463 ecotoxicology Toxicity 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 1
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 1
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 1
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 1
- JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N h2o hydrate Chemical compound O.O JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002920 hazardous waste Substances 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TUJKJAMUKRIRHC-UHFFFAOYSA-N hydroxyl Chemical compound [OH] TUJKJAMUKRIRHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 239000013461 intermediate chemical Substances 0.000 description 1
- 239000010985 leather Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 238000010525 oxidative degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006552 photochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000036299 sexual function Effects 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 125000003698 tetramethyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- PHYFQTYBJUILEZ-IUPFWZBJSA-N triolein Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(=O)OCC(OC(=O)CCCCCCC\C=C/CCCCCCCC)COC(=O)CCCCCCC\C=C/CCCCCCCC PHYFQTYBJUILEZ-IUPFWZBJSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
- C02F1/32—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
- C02F1/325—Irradiation devices or lamp constructions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/725—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation by catalytic oxidation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/78—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation with ozone
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
- C02F2201/32—Details relating to UV-irradiation devices
- C02F2201/322—Lamp arrangement
- C02F2201/3227—Units with two or more lamps
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
- C02F2201/78—Details relating to ozone treatment devices
- C02F2201/782—Ozone generators
Abstract
本发明公开了一种滴流式紫外光催化反应器,包括滴流水箱、紫外灯箱和循环水箱;所述滴流水箱位于紫外灯箱的上方,所述循环水箱位于紫外灯箱的下方,所述滴流水箱内设有进水导向管,所述紫外灯箱内设有至少一组紫外灯管,每组紫外灯管包含至少一根紫外灯管,所述循环水箱底部设有曝气供氧系统。本发明所述滴流式光催化反应器主要针对设备涂装水性面漆工艺有机废水的处理,为解决废水浊度对紫外线的遮蔽,影响光催化反应速率问题,使废水液体从顶部滴流而下形成薄层液体,在每只紫外线灯管的表面流淌一周,多次循环光催化处理,增加废水经紫外线灯管直接照射的机会和时间,更有效地利用光子能量,能够有效避免或减小废水浊度对光催化反应速率的不良影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种紫外线光催化装置,具体涉及一种滴流式紫外光催化反应器。
背景技术
设备采用水性面漆涂装过程中会产生大量有机废水,例如汽车水性面漆涂装有机废水主要包含高分子有机树脂混合物、易挥发和难挥发性的混合有机溶剂(其中又以低挥发速率的醇类和醚类溶剂为主)、特种添加剂、各种助溶剂、各种颜填料固体等混合污染物,有机类物质包含但不限于以下成分:水溶性丙烯酸树脂,2-丁氧基乙醇,二甘醇一丁醚,石油精,聚丙二醇,四甲基葵二醇,2-丙醇,1-甲基-2-吡咯烷酮,正丁醇,5-氯-2-甲基-3(2H)异噻唑酮,乙二醇单丁醚,二甲氨基乙醇,二甘醇单丁醚,N.N-二甲基乙醇胺,1.2-乙二醇,2-氨基乙醇,一缩二丙二醇一甲醚。在具有代表性的典型汽车制造厂水性面漆涂装工艺末端,从不同批次废水中取样检测的结果,COD值1.9×105-2.9×105mg/l,平均2.4×105mg/l,生化需氧量(BOD5)平均1.52×104mg/l,平均色度6400倍,完全没有透明度并接近紫红色,有机树脂和颜填料固体份平均含量14%,PH平均值8.80,废水粘度平均16.8(涂4#杯25±1℃,不同的储存时间段数据有变化),溶剂气味刺鼻,微生物毒性高,属于难生化、高浓度有机废水。在2016年8月1日起施行的《国家有机废水名录》中,废物类别确定为HW06废有机溶剂与含有机溶剂废物,行业来源为非特定行业,废物代码包括:900-402-06、900-403-06、900-404-06,以及处理前述废物产生的浮渣和污泥,废物代码:900-409-06,900-410-06。
目前,一间典型汽车制造厂水性面漆涂装工艺车间,每天产生的超高COD浓度有机废水为10吨-20吨,全部委托外运处理,而外运处理带来诸如道路危险品运输、危废处理公司的容量、危废处理公司是否遵守环保法律等风险,实际情况是已经发生过因危废处理公司原因造成了汽车制造厂的停产事故。因此,这是一项目前已建成和正在建设的汽车涂装生产车间急待解决的环保问题。
利用现有技术对汽车水性面漆涂装有机废水进行处理,难度在于有机废水中所含难降解有机树脂及有机溶剂,反映污水可生化降解性功能指标的BOD5/COD=0.063,而0.3为污水可生化降解的下限。废水原水持续不断的释放VOC气体,并且有可能一直持续到整个危废处理全流程,废水中存在的固体悬浮物,平均粒径几百纳米到十几微米,特别是其中的珠光颜料粒子,从出厂时的粒径状态经过涂料分散、喷涂、清洗到成为废物,粒子更加碎化变得更加细小,属于滤布的穿滤物,在原废水中基本不沉降,如采用絮凝剂(化学絮凝、电絮凝)和机械方法进行固液分离,会产生高含水污泥(约占25%),还要对污泥进行脱水处理,最后的脱水污泥(约占17-18%)仍然属于危险废物(含有未处理的有机树脂和有机溶剂),无论是进一步无害化处理还是委外处理,都会付出较高的刚性处理成本。此外,珠光颜料的制造流程也是重金属离子富集的过程,包含游离酸根,亚稳态金属离子等,对环境构成一些未知的影响。
无论是已建成运行或者是在建的汽车制造厂涂装车间,其用于废水处理的工业用地都极为有限,无法进行大型厌氧生化池与好氧生化池的建设,设施高度也被限高。
无论是已建成运行或者是在建的汽车制造厂涂装车间,其用于废水处理的工业用地都极为有限,无法进行大型厌氧生化池与好氧生化池的建设,设施高度也被限制。
所谓光催化反应,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,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。光催化氧化技术利用光激发氧化将O2、H2O2等氧化剂与光辐射相结合。所用光主要为紫外光,包括uv-H2O2、uv-O2等工艺,可以用于处理污水包括有机废水难降解物质。当能量高于半导体禁带宽度的光子照射半导体时,半导体的价带电子发生带间跃迁,从价带跃迁到导带,从而产生带正电荷的光致空穴和带负电荷的光生电子。光致空穴的强氧化能力和光生电子的还原能力导致半导体光催化剂引发一系列光催化反应的发生。当TiO2等半导体粒子与水接触时,半导体表面产生高密度的羟基。由于羟基的氧化电位在半导体的价带位置以上,而且又是表面高密度的物种,因此光照射半导体表面产生的空穴首先被表面羟基捕获,产生强氧化性的羟基自由基。光催化氧化技术是在光化学氧化技术的基础上发展起来的。光化学氧化技术是在可见光或紫外光作用下使有机污染物氧化降解的反应过程。但由于反应条件所限,光化学氧化降解往往不够彻底,成为光化学氧化需要克服的问题,而通过和光催化氧化剂的结合,可以显著提高光化学氧的效率。
光催化目前的技术,需要针对处理目标物所适用的催化剂进行研究,合成光催化剂或者购买,需要设计预混、投入等流程装置及工艺,需要专有技术研发、设计能力,装备和人员实施均需要成本支出。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种滴流式紫外光催化反应器。
为实现上述目的,本发明采取的技术方案为:一种滴流式紫外光催化反应器,包括滴流水箱、紫外灯箱和循环水箱;所述滴流水箱位于紫外灯箱的上方,所述循环水箱位于紫外灯箱的下方,所述滴流水箱内设有进水导向管,所述紫外灯箱内设有至少一组紫外灯管,每组紫外灯管包含至少一根紫外灯管,所述循环水箱底部设有曝气供氧系统;所述循环水箱上设有循环出水口,滴流水箱上设有循环入水口,所述循环入水口与进水导向管相连通,所述循环出水口与循环入水口相连。
本发明所述滴流式紫外光催化反应器尤其适用于设备涂装水性面漆工艺有机废水的处理,其中设备可以为汽车、轨道车辆、工程车辆、摩托车、自行车等运输设备,可以为家具、乐器、皮革以及通讯设备,也可以是工业机械设备、农业机械设备及矿山机械设备等。
根据光催化机理的研究,氧气在光催化反应降解有机物的过程中起到重要作用,氧通过与光生电子反应生成超氧离子,一方面抑制了光生电子与光生空穴的复合,另一方面,超氧离子在溶液中通过一系列反应形成臭氧O3,而臭氧再生成羟基自由基-OH,有机物的降解正是利用羟基自由基的强氧化性而进行氧化反应。所以,如何在光催化反应时同步供氧,成为影响光催化反应速率的重要因素。
采用成熟的液氧储存及纯氧供给方式,是目前最有效的技术措施之一,但液氧的制备、储存和使用设施需要较高的可靠性保证和安全管理要求,因此,液氧供给方式,在本技术方案中没有成为优选技术方案。后期如果有更好的、满足各项要求的液氧供氧条件,也可以考虑。本发明采用一种滴流式光催化反应设备,利用底部水箱加强曝气增氧,优选增设压缩空气增氧方式强化氧气的供给。
根据以往的研究,废水浊度对紫外线光具有遮蔽作用,使紫外线照射强度下降,成为影响光催化速率较为重要的因素。设备涂装水性面漆工艺有机废水中所含的涂料颜填料既可以作为光催化辅助剂,又使液体呈现高色度、高浑浊度,遮挡了紫外光的穿透性,这会不同程度的降低紫外光催化反应速率。本发明所述滴流式光催化反应器主要针对设备涂装水性面漆工艺有机废水的处理,为解决废水浊度对紫外线的遮蔽,影响光催化反应速率问题,使废水液体从顶部滴流而下,形成薄层液体,在每只紫外线灯管的表面流淌一周,多次循环光催化处理,增加废水经紫外线灯管直接照射的机会和时间,更有效的利用光子能量,能够有效避免或减小废水浊度对光催化反应速率的不良影响。
当处理的废物为设备涂装水性面漆工艺有机废水时,有机废水中含有涂料用的钛白粉(微米级二氧化钛)与珠光颜料(为云母基金属氧化物),可以直接利用作为光催化辅助剂,无需在废水中添加光催化剂,也无需在紫外灯管表面涂覆光催化剂材料。
滴流水箱、紫外灯箱和循环水箱各为独立箱体,滴流水箱、紫外灯箱和循环水箱可以采用螺栓依次连接安装。实际应用中,可以根据场地空间、废水处理量和处理能力等因素采用多个滴流式紫外光催化反应器串联或/和并联。
待处理的废水从循环入水口通过循环水泵进入进水导向管中,从进水导向管的出水口流出,在重力的作用下,废水流至位于进水导向管出口下方的紫外灯管表面,形成环绕水膜,经过光催化反应,其中的有机树脂、溶剂等有机物得到分解,废水流过紫外灯箱后,进入循环水箱,循环水箱中的废水可以进入同一个反应器的滴流水箱上的循环入水口继续进行循环处理,也可以输送至下一个串联的反应器的循环入水口,进行多级废水处理。
作为本发明所述滴流式紫外光催化反应器的优选实施方式,所述循环出水口设于循环水箱的底部。
作为本发明所述滴流式紫外光催化反应器的优选实施方式,所述紫外灯管垂直于水流方向设置。
作为本发明所述滴流式紫外光催化反应器的优选实施方式,所述紫外灯管外设有同轴玻璃套管,所述玻璃套管的外管直径为50~150mm,所述紫外灯管的直径为20~50mm。
作为本发明所述滴流式紫外光催化反应器的优选实施方式,所述玻璃套管的外管直径为100mm,所述紫外灯管的直径为32mm。废水从进水导向管的出水口重力自流,均匀环绕玻璃套管相对缓慢流过整组套管,套管直径越大流速越慢,同时直径越大,废水与套管接触表面积越大,相对小直径的套管增加了照射时间;由于液体只有套管表面一层,相对其他光催化系统要考虑光穿透效果而采用大功率灯管方案,本发明采用上述直径的玻璃套管可相对降低功耗,提高照射效率。
作为本发明所述滴流式紫外光催化反应器的优选实施方式,每组紫外灯管中的紫外灯管沿水流方向呈纵列布置,每组紫外灯管包含至少一纵列紫外灯管,每纵列紫外灯管包括至少两根紫外灯管。
为了保证光催化反应的充分进行,每纵列紫外灯管可以设置多根紫外灯管,设置多个纵列紫外灯管,一般而言,每纵列灯管设置数目越多,反应进行越充分,也可以在同一反应器内设置多组紫外灯管,多组紫外灯管同时进行光催化反应,对反应器进行充分利用,具体设置情况可以根据水流的速度、待处理废物的浓度、处理成本等综合设定。所述灯管的数目也可以根据需求设置。
作为本发明所述滴流式紫外光催化反应器的优选实施方式,同一纵列的紫外灯管在同一竖直平面上,紫外灯管之间平行,紫外灯管的两端端口竖直对齐,紫外灯管垂直于废水水流方向。可以将同一纵列紫外灯管的两端固定于紫外灯管架上。
作为本发明所述滴流式紫外光催化反应器的优选实施方式,每纵列中,相邻的玻璃套管管壁之间最近的距离为10mm。
所述玻璃套管可以相互接触,也可以有一定的距离,考虑玻璃套管与箱体固定卡位装置的加工公差原因,以及密封套件结构设计安装的原因,优选为15mm距离,该距离空间、垂直中心线(原0mm接触线位置)加装等距高、等距长、15mm宽的定位装置,以保证套管两侧水膜自流时互不干扰。
作为本发明所述滴流式紫外光催化反应器的优选实施方式,每组紫外灯管包含至少一纵列紫外灯管,每纵列紫外灯管包括至少5根紫外灯管。
作为本发明所述滴流式紫外光催化反应器的优选实施方式,每组紫外灯管包含两纵列紫外灯管,每纵列紫外灯管包括10根紫外灯管。一般的处理设备涂装水性面漆工艺有机废水采用该灯管数目设置时,处理效率较高。
作为本发明所述滴流式紫外光催化反应器的优选实施方式,所述每根紫外灯管的功率为40~200W。
作为本发明所述滴流式紫外光催化反应器的优选实施方式,所述每根紫外灯管的功率为60W。
作为本发明所述滴流式紫外光催化反应器的优选实施方式,所述紫外灯管产生的紫外光为双波段紫外光,波长分别为185nm和254nm。
所述紫外光的波长可以选择波长254nm的紫外线灯或者双波段185nm和254nm紫外线灯,由于双波段185nm和254nm中,185nm波长紫外线会产生臭氧,对形成羟基自由基更加有利,对有机物产生更强的氧化作用,所以优选双波段185nm和254nm紫外光。
作为本发明所述滴流式紫外光催化反应器的优选实施方式,所述玻璃套管的管壁厚度为3mm。管壁越厚,光照效果递减,因此,管壁越薄越好,但大直径玻璃管制品要兼顾结构强度,因此本发明优选为3mm,如有更优质的玻璃套管产品可满足设计要求,可选择更薄的管壁厚度。
作为本发明所述滴流式紫外光催化反应器的优选实施方式,所述滴流水箱下方设有至少一个弧形的集水器,所述集水器的底部设有开口,所述开口上设有滴流控制器,所述开口位于紫外灯管的正上方。所述弧形的集水器向下凸起,所述滴流控制器用来调节出水的水量,达到以水膜厚度尽量薄且均匀环绕所有玻璃套管并自流而下的目的。
作为本发明所述滴流式紫外光催化反应器的优选实施方式,所述集水器的出水口与最上层的紫外灯管相接触。
作为本发明所述滴流式紫外光催化反应器的优选实施方式,所述集水器的底部开口上设有废水流速控制装置。水流流速影响因素:废水的粘度(反比)、温度(正比)、水膜厚度(正比),玻璃套管直径(反比)。本发明控制水流流速的目的是确保水膜均匀环绕玻璃套管的前提下,水流速越慢越好,本发明中,废水粘度、温度相对稳定并可控,因此通过集水器的底部开口上设置废水流速的调节结构设计控制出水量进而实现玻璃套管水膜厚度的控制。
作为本发明所述滴流式紫外光催化反应器的优选实施方式,所述滴流水箱的箱体上设有溢流口,所述溢流口位于集水器的上方,所述溢流口与所述循环水箱相连通;所述紫外灯箱的箱体上设有出气口和进气口。
溢流口的设置可以保证反应器内水位恒定。循环进入滴流水箱内超量的废水通过溢流口流出,顺紫外灯箱两侧内壁自流回到循环水箱,以此来保证集水器内水位恒定。在光催化反应进行的过程中,废水中可能会溢出含有VOC的废气,紫外灯箱的箱体上设有出气口将含有VOC的废气导出。导出的VOC的废气送至下一个串联的反应器的进气口,进行多级处理。优选地,所述进气口设于紫外灯箱的下箱体上,所述出气口设于紫外灯箱的上箱体上。
作为本发明所述滴流式紫外光催化反应器的优选实施方式,所述循环水箱上设有溢流入水口和溢流出水口。所述溢流入水口和溢流出水口用于滴流式紫外光催化反应器之间的废水输送,其中溢流出水口为溢流口,当循环水箱中的废水量增加至一定程度时,通过溢流出水口流出至下一单元的溢流入水口。
作为本发明所述滴流式紫外光催化反应器的优选实施方式,所述曝气供氧系统为纯氧供氧系统和/或压缩空气供氧系统。
作为本发明所述滴流式紫外光催化反应器的优选实施方式,所述曝气供氧系统为压缩空气供氧系统。
作为本发明所述滴流式紫外光催化反应器的优选实施方式,所述循环水箱的循环出水口和滴流水箱的循环入水口之间设有循环水泵。
作为本发明所述滴流式紫外光催化反应器的优选实施方式,所述紫外灯管的接线端和玻璃套管开口端均设于紫外灯箱箱体的外部。该结构设计上有利于维护维修,采用嵌入式安装,维修的时候可迅速停机更换灯管及套管,无需复杂的拆装作业。
本发明的另一目的在于提供所述滴流式紫外光催化反应器在处理设备涂装水性面漆工艺有机废水中的应用。
本发明的有益效果在于:本发明提供了一种滴流式紫外光催化反应器,本发明所述滴流式光催化反应器主要针对设备涂装水性面漆工艺有机废水的处理,为解决废水浊度对紫外线的遮蔽,影响光催化反应速率问题,使废水液体从顶部滴流而下,形成薄层液体,在每只紫外线灯管的表面流淌一周,多次循环光催化反应处理,增加废水经紫外线灯管直接照射的机会和时间,更有效的利用光子能量,能够有效避免或减小废水浊度对光催化反应速率的不良影响。
附图说明
图1为本发明实施例所述滴流式紫外光催化反应器的结构示意图;其中,1、滴流水箱;2、紫外灯管;3、循环水箱;4、曝气供氧系统;5、循环水泵;6、输水管道。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点,下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例
本发明所述滴流式紫外光催化反应器的一种实施例,如图1所示,本实施例所述滴流式紫外光催化反应器2内设有滴流水箱1、紫外灯箱和循环水箱2;所述滴流水箱1位于紫外灯箱的上方,所述循环水箱2位于紫外灯箱的下方,所述滴流水箱1设有进水导向管;
所述紫外灯箱设有一组紫外灯管2,该组紫外灯管2包含沿水流方向呈纵列布置,包括两纵列紫外灯管,每纵列紫外灯管包括10根紫外灯;所述紫外灯管外设有同轴玻璃套管,所述紫外灯管的接线端和玻璃套管开口端均设于紫外灯箱箱体的外部。
所述滴流水箱下方设有至少一个集水器,所述集水器的底部设有开口,所述开口上设有滴流控制器,所述开口位于紫外灯管的正上方。所述集水器的出水口与最上层的紫外灯管相接触。
所述滴流水箱的箱体上设有溢流口,所述溢流口位于集水器的上方,所述溢流口与所述循环水箱相连通;所述紫外灯箱的箱体上设有出气口和进气口。所述循环水箱两侧设有溢流出水口和溢流入水口,用于连接相邻的滴流式紫外光催化反应器。所述进气口设于紫外灯箱的下箱体上,所述出气口设于紫外灯箱的上箱体上。所述出气口用于排出含VOC的废气,所述进气口用于接收上一单元反应器输送来的含VOC的废气。
所述循环水箱3底部设有曝气供氧系统4;所述曝气供氧系统为采用中空纤维膜的供氧系统;所述循环水箱3的底部设有循环出水口,滴流水箱设有循环入水口,所述循环入水口与进水导向管相连通,本实施例中所述循环水箱的底部的循环出水口通过循环水泵5通过输水管道6与循环入水口相连通。
本实施例中,滴流式紫外光催化反应器的箱体参数外尺寸为:长/宽/高:900mm/500mm/2150mm,由上下对口两个箱体组成,其中上箱体(高1450mm)为滴流水箱1和紫外灯箱,下箱体为循环水箱(高700mm),上下箱体装配及维修时螺栓连接固定密封。上箱体的上部为滴流水箱(高200mm),上箱体的下部为紫外灯箱(高1250mm)。
滴流水箱1内紫外灯箱处设有两个集水器,集水器的底部设有两个开口,所述开口上设有滴流控制器,滴流控制器用来控制所述集水的出水口,两个出水口的中心线分别与两纵列紫外灯管的中心线对齐,且出水口与最上层的玻璃套管相接触,滴流控制器调节水量以水膜厚度尽量薄且均匀环绕所有玻璃套管并自流而下为准,循环水流量控制以集水器两侧溢流口的出口水量刚好顺箱体两侧内壁顺流而下为准,整个箱体刚好形成两纵列玻璃套管两侧、紫外灯箱内壁两侧共六层水膜。依据套管外径曲面角度,曲面顶端两侧分别设计0.5-1mm厚、900mm长线状出水口,两侧出水量平均。溢流口和滴流控制器的设置可以使除循环水箱2底部增氧外,循环水流动过程中也保证了水膜与氧气充分接触,可有效控制VOC挥发,紫外光如穿透玻璃套管水膜,也可继续作用在箱体内壁两侧水膜,提高反应效率。
循环入水口位于箱体顶部,距离滴流水箱1顶部30mm处(低于进水口)设溢流口,回流至循环水箱2,以保证水位恒定。
紫外灯箱距离上箱体顶部200mm处设出气口,出气通过管路连接导入下一单元进气口。
紫外光灯管参数:
1、灯管:长900mm、外直径32mm、功率60W;185nm和254nm波段。
2、玻璃套管:长950mm、外直径100mm、管壁厚3mm,单头平底封闭。
3、套管间距:每纵列的玻璃套管之间有15mm的距离;两纵列之间的中心最短距离为200mm。
循环水箱上距箱底600mm处设有溢流入水口和溢流出水口,循环水箱底部设有进气口,所述进气口与增氧进气泵相连。
所述滴流式紫外光催化反应器工作时,废水从循环入水口通过循环水泵进入滴流水箱的进水导向管中,从进水导向管的出水口流出,在重力的作用下,废水流至两个弧形的集水器中,废水通过集水器底部的滴流控制器的调节,以一定的流量从出水口流出,至出水口下方的紫外灯管的玻璃套管表面,经过光催化反应,其中的有机树脂、溶剂等有机物得到分解,废水流过紫外灯箱后,进入循环水箱,循环水箱中的废水水位达到溢流出水口的位置时可以从循环水箱的溢流出水口流出输送至下一个串联的反应器的溢流入水口,进行多级废水处理,也可以继续通过循环水泵输送至同一个反应器的滴流水箱上的循环入水口继续进行循环处理。集水器中的水位达到溢流口的位置时,则可以从溢流口在重力的作用下顺箱体内壁两侧流入循环水箱,保证反应器内水位恒定。在光催化反应进行的过程中,废水中会逸出含有VOC的废气,从紫外灯箱的箱体上部的出气口导出,导出的VOC的废气送至下一个串联的反应器的紫外灯箱的箱体下部的进气口,进行多级处理。
将本实施例所述滴流式紫外光催化反应器采用6个反应器单元串联,每组规格相同,废水由上一处理系统通过单元1溢流入水口流入,通过单元1溢流出水口接入单元2溢流入水口,依次连接至单元6;单元1紫外灯箱顶部出气口管路连接至单元2紫外灯箱底部进气口,单元2紫外灯箱顶部出气口通过管路连接至单元3紫外灯箱底部进气口,依次连接至单元6,最后导入下一处理系统进气口。
应用于汽车涂装水性面漆工艺有机废水的处理,不同单元处理后出口处的废水中的COD含量见表1。
表1不同单元处理后的废水中的COD含量
单元 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
COD(ml/L) | 2×105 | 1.8×105 | 1.4×105 | 1.1×105 | 7.2×104 | 4.8×104 |
最后所应当说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种滴流式紫外光催化反应器,其特征在于,包括滴流水箱、紫外灯箱和循环水箱;所述滴流水箱位于紫外灯箱的上方,所述循环水箱位于紫外灯箱的下方,所述滴流水箱内设有进水导向管,所述紫外灯箱内设有至少一组紫外灯管,每组紫外灯管包含至少一根紫外灯管,所述循环水箱底部设有曝气供氧系统;所述循环水箱上设有循环出水口,滴流水箱上设有循环入水口,所述循环入水口与进水导向管相连通,所述循环出水口与循环入水口相连。
2.如权利要求1所述滴流式紫外光催化反应器,其特征在于,所述紫外灯管外设有同轴玻璃套管,所述玻璃套管的外管直径为50~150mm,所述紫外灯管的直径为20~50mm;优选地,所述玻璃套管的外管直径为100mm,所述紫外灯管的直径为32mm。
3.如权利要求1所述滴流式紫外光催化反应器,其特征在于,每组紫外灯管中的紫外灯管沿水流方向呈纵列布置,每组紫外灯管包含至少一纵列紫外灯管,每纵列紫外灯管包括至少两根紫外灯管;优选地,每组紫外灯管包含至少一纵列紫外灯管,每纵列紫外灯管包括至少5根紫外灯管;更优选地,每组紫外灯管包含两纵列紫外灯管,每纵列紫外灯管包括10根紫外灯管。
4.如权利要求1所述滴流式紫外光催化反应器,其特征在于,每根紫外灯管的功率为40~200W;优选地,所述每根紫外灯管的功率为60W。
5.如权利要求1所述滴流式紫外光催化反应器,其特征在于,所述紫外灯管产生的紫外光为双波段紫外光,波长分别为185nm和254nm。
6.如权利要求1所述滴流式紫外光催化反应器,其特征在于,所述滴流水箱下方设有至少一个弧形的集水器,所述集水器的底部设有开口,所述开口上设有滴流控制器,所述开口位于紫外灯管的正上方。
7.如权利要求6所述滴流式紫外光催化反应器,其特征在于,所述滴流水箱的箱体上设有溢流口,所述溢流口位于集水器的上方,所述溢流口与所述循环水箱相连通;所述紫外灯箱的箱体上设有出气口和进气口。
8.如权利要求1所述滴流式紫外光催化反应器,其特征在于,所述曝气供氧系统为纯氧供氧系统和/或压缩空气供氧系统;优选地,所述曝气供氧系统为压缩空气供氧系统。
9.如权利要求1所述滴流式紫外光催化反应器,其特征在于,所述紫外灯管的接线端和玻璃套管开口端均设于紫外灯箱箱体的外部。
10.如权利要求1~9中任一项所述滴流式紫外光催化反应器在处理设备涂装水性面漆工艺有机废水中的应用。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810868051.4A CN108751343B (zh) | 2018-08-01 | 2018-08-01 | 一种滴流式紫外光催化反应器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810868051.4A CN108751343B (zh) | 2018-08-01 | 2018-08-01 | 一种滴流式紫外光催化反应器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108751343A true CN108751343A (zh) | 2018-11-06 |
CN108751343B CN108751343B (zh) | 2019-05-21 |
Family
ID=63968535
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201810868051.4A Active CN108751343B (zh) | 2018-08-01 | 2018-08-01 | 一种滴流式紫外光催化反应器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108751343B (zh) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
CN103183432A (zh) * | 2011-12-30 | 2013-07-03 | 宁波惠士康健康科技有限公司 | 一种饮用水自制机及饮用水的制备方法 |
CN103999814A (zh) * | 2014-06-12 | 2014-08-27 | 宁德市富发水产有限公司 | 一种鱼贝藻共生循环水处理系统 |
CN206570055U (zh) * | 2016-11-18 | 2017-10-20 | 天津城建大学 | 一种多相内循环紫外光反应器 |
-
2018
- 2018-08-01 CN CN201810868051.4A patent/CN108751343B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
CN103183432A (zh) * | 2011-12-30 | 2013-07-03 | 宁波惠士康健康科技有限公司 | 一种饮用水自制机及饮用水的制备方法 |
CN103999814A (zh) * | 2014-06-12 | 2014-08-27 | 宁德市富发水产有限公司 | 一种鱼贝藻共生循环水处理系统 |
CN206570055U (zh) * | 2016-11-18 | 2017-10-20 | 天津城建大学 | 一种多相内循环紫外光反应器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN108751343B (zh) | 2019-05-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102603103B (zh) | 复杂重金属废水应急快速处理方法 | |
CN102730906B (zh) | 一种组合型深度处理高浓度有机废水的装置 | |
CN108911023B (zh) | 一种循环式异相光催化氧化处理系统及处理方法 | |
CN102260003A (zh) | 工业废水微波无极紫外光催化-双膜分离耦合处理装置 | |
CN104496094B (zh) | 一种实验室高危废水处理仪及处理方法 | |
CN101402484B (zh) | 一种自由基深度氧化反应器 | |
CN106363016A (zh) | 一体化土壤修复光催化反应器 | |
CN207659245U (zh) | 一种芬顿-光催化膜反应器废水处理装置 | |
CN109020058B (zh) | 一种设备涂装水性面漆工艺有机废水处理系统和方法 | |
CN112159011A (zh) | 一种紫外/臭氧耦合催化剂的高级氧化系统及污水处理工艺 | |
CN106396191A (zh) | 一种高cod高nh3‑n废水的应急处理工艺及装置 | |
CN109052550B (zh) | 一种过流式紫外光催化反应装置 | |
CN106673295A (zh) | 一种处理高浓度甲醛废水的方法 | |
CN111484176A (zh) | 一种双波段紫外光催化高级氧化装置与工艺 | |
Hekmatshoar et al. | Using ZnO based on Bentonite as a nano photocatalyst for degradation of Acid Red 114 in synthetic wastewater | |
CN108751343B (zh) | 一种滴流式紫外光催化反应器 | |
CN204265477U (zh) | 一种光导介质负载催化剂的光催化水处理设备 | |
CN1528513A (zh) | 可见光敏化光催化剂及列灯式填充床反应装置 | |
CN104925897B (zh) | 一种磁场感应式光催化反应器及其降解使用方法 | |
CN106044934A (zh) | 二氧化钛光触媒降解高氨氮废水的方法和装置 | |
KR101915261B1 (ko) | 이산화탄소 환원조를 포함하는 하폐수처리시설에서의 에너지 생산방법 | |
CN1123542C (zh) | 可连续均相光氧化净化含有机污染物废水的方法及设备 | |
CN102976567A (zh) | 一种紫外—可见光多级光催化处理油漆废水的工艺 | |
CN104370328A (zh) | 光导介质负载催化剂的光催化水处理设备及其处理方法 | |
CN115367934A (zh) | 一种微电解耦合光芬顿氧化处理制药废水的方法及系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 510000 Wanshou Village Committee of Taihe Town, Qingxin District, Qingyuan City, Guangdong Province Patentee after: Guangdong Lihao Ecological Technology Co.,Ltd. Address before: 510000 Wanshou Village Committee of Taihe Town, Qingxin District, Qingyuan City, Guangdong Province Patentee before: QINGXIN LIHAO CHEMICAL Co.,Ltd. |
|
CP01 | Change in the name or title of a patent holder |