CN111153463A - 一种基于紫外光及催化剂催化的氧化反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于紫外光及催化剂催化的氧化反应器，其特征在于，包括筒形罐体和两端封头组成的设备本体，封头上设置有光源安装管和连通管，光源安装管设置在封头的中心，密封压盖安装在光源安装管的端部；罐体的下端侧壁上设置有进液管；曝气板安装在设备本体内且位于进液管的下方，曝气板上均匀设置有多个曝气头且在中心设置有中孔；玻璃管安装在罐体内并穿过曝气板的中孔，玻璃管的两端分别插装在光源安装管内且由密封压盖固定；下方封头处的玻璃管内安装灯座，紫外光源插装在玻璃管内的灯座上。本申请的设备结构简单，可以保证紫外灯在加压条件下使用，并解决紫外灯发热散热问题，延长光源的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于紫外光及催化剂催化的氧化反应器，属于废水处理设备技术领域。
背景技术
催化湿法氧化法是在高温(80-180℃)、高压(1-5MPa)及有催化剂存在的条件下，在液相中使用氧气或空气作为氧化剂，将水中溶解态或者悬浮态的有机物或还原型无机物氧化分解为二氧化碳、水、氮气等无毒无害的物质的方法。该技术虽然具有处理效率高，反应时间短、氧化速度快，无二次污染等特点，但对于设备、操作及催化剂选择上要求较高，整体运行费用偏高。
光催化氧化法是紫外光激发产生电子/空穴对，空穴与水相作用形成·OH自由基，攻击水中有机物基团，使有机或无机高分子恶臭化合物分子链，在高能紫外线光束照射下，降解转变成低分子化合物，并最终完全被氧化生成CO2和H2O。该技术具有反应条件温和、氧化能力强的优点，但缺点也较为明显，其一为紫外光的吸收范围较窄，光能利用率较低，其二为透光度较差，某些废水(如印染废水)中的一些悬浮物和较深的色度都不利于光线的透过，会影响光催化效果。
因此，如何更有效的将光催化和催化剂催化结构，应用在废水处理中，是本领域的技术人员要解决的技术问题。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提供一种基于紫外光及催化剂催化的氧化反应器。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于紫外光及催化剂催化的氧化反应器，其特征在于，包括竖直放置的筒形罐体和两端封头组成的设备本体，封头上设置有光源安装管和连通管，光源安装管设置在封头的中心且光源安装管的端部设置有连接法兰，带有连接法兰的密封压盖安装在光源安装管的端部开口处；罐体的下端侧壁上设置有进液管；曝气板安装在设备本体内且位于进液管的下方，曝气板上均匀设置有多个曝气头且在中心设置有中孔；玻璃管安装在罐体内并穿过曝气板的中孔，玻璃管的两端分别插装在光源安装管内且由密封压盖固定；下方封头处的玻璃管内安装灯座，紫外光源插装在玻璃管内的灯座上。上述技术方案中，废水由进液管进入和上方封头上的连通管流出，下方封头上的连通管通入气体后由曝气头曝气产生大量的气泡，同时紫外光源通电，紫外光源受到玻璃管保护，既可以向玻璃管中充气降低紫外光源的温度也可以自然降温，且不影响紫外光源作用。玻璃管上下口与大气相连通，一侧可用于给紫外灯供电，并通入压缩空气用于给紫外灯降温，热空气可从石英管上方出口排出。
在上述技术方案的基础上，本发明为了达到使用的方便以及装备的稳定性，还可以对上述的技术方案作出如下的改进：
进一步，所述的灯座下方安装软支撑结构，软支撑结构为弹簧或者弹性橡胶。因为设备较长，紫外光源安装到灯座上的时候，在灯座下放设置弹性的软支撑结构可以起到保护的作用。
进一步，所述的封头中的下方封头上固定安装托架。托架可以对灯座及其下方的软支撑起到支撑限位的作用。
进一步，所述的托架包括桶形的托架本体，托架本体的桶底设置有电线孔。
进一步，所述的光源安装管和玻璃管之间设置静态填料。
进一步，所述的静态填料为石棉织物、碳纤维、橡胶、柔性石墨和/或工程塑料。静态填料通过预紧或介质压力的自紧作用使填料与转动件或固定件之间产生压紧力，密封效果好，对设备的碳钢与玻璃制光源保护罩连接处进行密封，且不会对玻璃制光源保护罩有硬性损伤及使用性磨损，并且可以根据压力调节螺栓压紧力，达到更好的密封效果以及对光源保护罩的固定作用。
进一步，所述的密封压盖和玻璃管之间接触位置采用软化处理。软化处理是为了保护玻璃管。
进一步，所述的软化处理为在玻璃管上包覆四氟软带。
进一步，所述的玻璃管为石英玻璃管。
进一步，所述的罐体上设置用于安装支撑罐体的支架的支撑套件。
本发明的优点在于：设备结构简单，可以保证紫外灯在加压条件下使用，并在发生作用时实现较大的光照面积，提高紫外线对废水的催化氧化能力。同时该设备结构能够很好的解决紫外灯发热散热问题，通过自然降温或者向玻璃管中通入压缩空气，从而将紫外灯使用中产生的热量及时带走，延长光源的使用寿命。
附图说明
图1为本申请的一种基于紫外光及催化剂催化的氧化反应器的结构示意图；
图2为图1中的A处放大图；
图3为图1中的B处放大图。
附图标记记录如下：1-罐体，2-封头，3-曝气板，4-曝气头，5-光源安装管，6-密封压盖，7-托架，8-玻璃管，9-紫外光源，10-灯座，11-静态填料，12-进液管，13-连通管，14-支撑套件。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
一种基于紫外光及催化剂催化的氧化反应器(参见图1-3)，包括竖直放置的筒形罐体1和两端封头2组成的设备本体，封头2上设置有光源安装管5和连通管13，光源安装管5设置在封头2的中心且光源安装管2的端部设置有连接法兰，带有连接法兰的密封压盖6安装在光源安装管5的端部开口处；罐体1的下端侧壁上设置有进液管12；曝气板3安装在设备本体内且位于进液管12的下方，曝气板3上均匀设置有多个曝气头4且在中心设置有中孔；玻璃管8安装在罐体1内并穿过曝气板3的中孔，玻璃管8的两端分别插装在光源安装管5内且由密封压盖6固定；下方封头2处的玻璃管内安装灯座10，紫外光源9插装在玻璃管8内的灯座10上；所述的灯座10下方安装软支撑结构，软支撑结构为弹簧或者弹性橡胶；
所述的封头2中的下方封头2上固定安装托架7；所述的托架7包括桶形的托架本体，托架本体的桶底设置有电线孔；
所述的光源安装管5和玻璃管8之间设置静态填料11；所述的静态填料11为石棉织物、碳纤维、橡胶、柔性石墨和/或工程塑料；
所述的密封压盖6和玻璃管8之间接触位置采用软化处理；所述的软化处理为在玻璃管上包覆四氟软带；
所述的玻璃管为石英玻璃管；
所述的罐体1上设置用于安装支撑罐体的支架的支撑套件14。
在使用的时候：
添加定量催化剂的高COD废水与氧气分别从光催化氧化器的进液口和下方的封头上的连通管通入，通入的气体首先进入曝气头，并在其作用下分散成直径约为1～8mm的小气泡，小气泡在氧化器内与废水充分接触。
氧化反应器中心设有一个石英玻璃管，管内插入紫外灯，石英玻璃管外壁与氧化器密封。本设备的主要优势在于设备密封性能的设计，可采用密封性较好的静态填料密封，即通过预紧或介质压力的自紧作用使填料与转动件或固定件之间产生压紧力。密封填料材料可选用石棉织物、碳纤维、橡胶、柔性石墨和工程塑料等，预制成环状或条状，并采用多环或螺旋状多层结构。填料安装在密封压盖、光源安装管和玻璃管之间，进行密封，且不会对玻璃制光源保护罩有硬性损伤及使用性磨损，并且可以根据压力调节螺栓压紧力，达到更好的密封效果以及对光源保护罩的固定作用。
玻璃管上下口与大气相连通，一侧可用于给紫外灯供电，并可以通入压缩空气用于给紫外灯降温，热空气可从石英管上方出口排出。
高COD废水与氧气在进入氧化器前均经过预加热，在均相催化剂、紫外光的作用下，高COD废水与氧气充分反应，水中的有机物被氧化分解为二氧化碳和水，并最终从废水出口排出，排出的废水经过气液分离器分离，气相可作为二次蒸汽加热做工，液相可用于给废水原料预热。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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)
1.一种基于紫外光及催化剂催化的氧化反应器，其特征在于，包括竖直放置的筒形罐体(1)和两端封头(2)组成的设备本体，封头(2)上设置有光源安装管(5)和连通管(13)，光源安装管(5)设置在封头(2)的中心且光源安装管(5)的端部设置有连接法兰，带有连接法兰的密封压盖(6)安装在光源安装管(5)的端部开口处；罐体(1)的下端侧壁上设置有进液管(12)；曝气板(3)安装在设备本体内且位于进液管(12)的下方，曝气板(3)上均匀设置有多个曝气头(4)且在中心设置有中孔；玻璃管(8)安装在罐体(1)内并穿过曝气板(3)的中孔，玻璃管(8)的两端分别插装在光源安装管(5)内且由密封压盖(6)固定；下方封头(2)处的玻璃管内安装灯座(10)，紫外光源(9)插装在玻璃管(8)内的灯座(10)上。
2.根据权利要求1所述的基于紫外光及催化剂催化的氧化反应器，其特征在于，所述的灯座(10)下方安装软支撑结构，软支撑结构为弹簧或者弹性橡胶。
3.根据权利要求1所述的基于紫外光及催化剂催化的氧化反应器，其特征在于，所述的封头(2)中的下方封头(2)上固定安装托架(7)。
4.根据权利要求3所述的基于紫外光及催化剂催化的氧化反应器，其特征在于，所述的托架(7)包括桶形的托架本体，托架本体的桶底设置有电线孔。
5.根据权利要求1所述的基于紫外光及催化剂催化的氧化反应器，其特征在于，所述的光源安装管(5)和玻璃管(8)之间设置静态填料(11)。
6.根据权利要求5所述的基于紫外光及催化剂催化的氧化反应器，其特征在于，所述的静态填料(11)为石棉织物、碳纤维、橡胶、柔性石墨和/或工程塑料。
7.根据权利要求1所述的基于紫外光及催化剂催化的氧化反应器，其特征在于，所述的密封压盖(6)和玻璃管(8)之间接触位置采用软化处理。
8.根据权利要求7所述的基于紫外光及催化剂催化的氧化反应器，其特征在于，所述的软化处理为在玻璃管上包覆四氟软带。
9.根据权利要求1所述的基于紫外光及催化剂催化的氧化反应器，其特征在于，所述的玻璃管为石英玻璃管。
10.根据权利要求1所述的基于紫外光及催化剂催化的氧化反应器，其特征在于，所述的罐体(1)上设置用于安装支撑罐体的支架的支撑套件(14)。
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