CN115536102A - 一种利用光催化的有机废水处理系统及处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用光催化的有机废水处理系统及处理工艺,包括催化剂浆液制备系统、光催化反应系统和催化剂回收系统;催化剂浆液制备系统包含控制进料装置和催化剂浆液制备装置;光催化反应系统包含混合器和光催化反应器;催化剂回收系统包含澄清浓缩器和压滤机。本发明实现了光催化剂制备、污染物降解和催化剂循环使用的一体化,有效降低了废水中有机污染物的净化成本,且提高了废水处理效率。
Description
技术领域
本发明属于废水处理领域,具体涉及一种利用光催化的有机废水处理系统及处理工艺。
背景技术
当前,随着经济的蓬勃发展,自然环境也正遭受着越来越严重的破坏,其中工业有机废水是重要的污染源之一。目前针对有机废水的处理方式主要有物理法、化学法、物理化学法和生物法等,但这些方法均存在降解不彻底、易形成二次污染以及高成本问题。光催化降解是近年来开发的一种绿色、安全、高效的高级氧化技术,可以快速且彻底的去除水中的有机污染物,有效保护生态环境。
目前设计的光催化处理污水工艺流程仍然存在很多缺陷,比如光催化效率低、有机废水净化不彻底且容易造成二次污染,催化剂使用成本高、整体工艺复杂且运行成本偏高。
发明内容
为解决以上现有技术存在的问题,本发明提出了一种利用光催化技术处理有机废水的工艺流程,通过合理的工艺设计和催化剂使用方式实现催化剂的最大化利用率,同时优化整体过程以实现有机废水的低成本和高效净化。
为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
一种利用光催化的有机废水处理系统,包括催化剂粉仓、催化剂浆液制备装置、催化剂和废水混合器、光催化反应器、催化剂分离装置、清水储存罐、压滤机;
催化剂粉仓上部具有用于将催化剂输送至催化剂粉仓内储存的输送管道,催化剂粉仓底部与催化剂浆液制备装置管道连接;
所述催化剂浆液制备装置外接纯净水管道,内部设有搅拌器,催化剂浆液制备装置下部与催化剂和废水混合器管道连接;
催化剂和废水混合器外接废水管道,内部设有搅拌器,催化剂和废水混合器与光催化反应器管道连接;
光催化反应器外接空气管道,光催化反应器内置多组紫外光灯,光催化反应器与催化剂分离装置管道连接;
催化剂分离装置上部管道连接清水储存罐,催化剂分离装置底部为漏斗结构,漏斗结构上方设有刮泥机,催化剂分离装置底部设有沉淀浓缩器,沉淀浓缩器分别管道连接催化剂和废水混合器以及压滤机,所述催化剂分离装置外接絮凝剂管道。
作为更进一步的优选方案,催化剂粉仓顶部设有除尘器;所述催化剂粉仓下部设有振动料仓和电动插板阀,电动插板阀与催化剂浆液制备装置管道连接,振动料仓位于电动插板阀上部,振动料仓内置粉筛。
作为更进一步的优选方案,催化剂浆液制备装置与催化剂和废水混合器之间的管道上设有计量泵。
作为更进一步的优选方案,空气管道上具有暖气风机。
作为更进一步的优选方案,沉淀浓缩器连接催化剂和废水混合器以及压滤机的管道上设有排浆泵。
作为更进一步的优选方案,清水储存罐分别连接催化剂浆液制备装置的纯净水管道以及沉淀浓缩器。
一种利用光催化的有机废水处理系统的处理工艺,包括以下步骤:
步骤一:首先将所需催化剂通过管道输送并存储在催化剂粉仓中,开启催化剂粉仓顶部的除尘器,开启电机使电动插板阀通电后,启动另一电机振动粉仓中的催化剂粉体通过振动通入到催化剂浆液制备装置当中;
步骤二:同时另一条管道往催化剂浆液制备装置中通入洁净水,启动电机带动搅拌器将催化剂和洁净水充分混合和搅拌制成催化剂浆液,并通过计量泵输送至催化剂和废水混合器;
步骤三:制备得到的催化剂悬浮液在催化剂和废水混合器中搅拌器的作用下和废水充分混合一定时间,使催化剂达到吸附平衡;
步骤四:然后将混合液输送到光催化反应器中,光催化反应器顶部的多组紫外光灯开启进行催化反映,同时反应器外部设置的暖气风机将热空气通过管道送入反应液中,保证光催化反应中氧气量的充足;待光催化降解结束后,将反应后的混合液输送到催化剂分离装置中;
步骤五:通过加入适量的絮凝剂加速催化剂在催化剂分离装置底部的沉积,使催化剂和净化后的废水完成初步分离,催化剂分离装置底部设置的刮泥机可以及时将催化剂沉淀聚集到沉淀浓缩器中,经过沉淀浓缩器的催化剂浆液通过设置的排浆泵进行输送,一部分回收的催化剂浆液可以输送到催化剂和废水混合器中再次使用,剩余的催化剂浆液输送到压滤机中进一步脱水,并制成催化剂泥饼,泥饼在适宜温度下烘干后可以储存以备后续使用。
本发明中催化剂粉仓顶端的除尘器可以保证敏感的催化剂免受污染,保持催化剂的活性;其中催化剂和有机废水的预先混合可以使催化剂的吸附达到平衡,有利于提升下一步的催化降解效率;在催化反应器中设置有暖风通道,可以在催化反应液中提供充足的氧气,加快自由基的产生速率,进而提升光催化降解有机物污染物的效率;包括沉淀浓缩器和压滤机在内的回收系统可以充分保证催化剂的重复利用,而过滤后的净化水又可以作为整个光催化降解流程的清洁水来源,节约了资源;整个工艺流程设计简单,成本较低,同时可以将废水中的有机污染物充分去除,避免二次污染。
附图说明
图1为本发明专利所述的光催化技术处理有机废水的工艺流程示意图。
图中,1、催化剂粉仓,2、催化剂浆液制备装置,3、催化剂和废水混合器,4、光催化反应器,5、催化剂分离装置,6、清水储存罐。
具体实施方式
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,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
本发明的一种利用光催化的有机废水处理系统,包括催化剂粉仓1、催化剂浆液制备装置2、催化剂和废水混合器3、光催化反应器4、催化剂分离装置5、清水储存罐6、压滤机;
催化剂粉仓1上部具有用于将催化剂输送至催化剂粉仓1内储存的输送管道,催化剂粉仓1底部与催化剂浆液制备装置2管道连接,具体的说,催化剂粉仓1顶部设有除尘器;所述催化剂粉仓1下部设有振动料仓和电动插板阀,电动插板阀与催化剂浆液制备装置2管道连接,振动料仓位于电动插板阀上部,振动料仓内置粉筛;
催化剂浆液制备装置2外接纯净水管道,内部设有搅拌器,催化剂浆液制备装置2下部与催化剂和废水混合器3管道连接,具体的说,催化剂浆液制备装置2与催化剂和废水混合器3之间的管道上设有计量泵;
催化剂和废水混合器3外接废水管道,内部设有搅拌器,催化剂和废水混合器3与光催化反应器4管道连接;
光催化反应器4外接空气管道,空气管道上具有暖气风机,并通过管道将暖风送入到混合液中,光催化反应器4内置多组紫外光灯,光催化反应器4与催化剂分离装置5管道连接;
催化剂分离装置5上部管道连接清水储存罐6,催化剂分离装置5底部为漏斗结构,漏斗结构上方设有刮泥机,催化剂分离装置5底部设有沉淀浓缩器,沉淀浓缩器分别管道连接催化剂和废水混合器3以及压滤机,沉淀浓缩器连接催化剂和废水混合器3以及压滤机的管道上设有排浆泵,通过排浆泵的催化剂浓缩液可以再一次流入催化剂和废水混合器3中循环使用,也可以通过控制阀门将催化剂浓缩液输送到压滤机中制成泥饼,进一步风干后储存,另外,催化剂分离装置5外接絮凝剂管道。
清水储存罐6分别连接催化剂浆液制备装置2的纯净水管道以及沉淀浓缩器,清水储存罐6底端连接有排水泵,将净化水循环使用。
如图1所示,首先将所需催化剂通过管道输送并存储在催化剂粉仓中,催化剂粉仓的仓顶设有除尘器,防止振动时散逸出的催化剂进入大气中造成污染,也可以减少外界粉尘对催化剂的污染。通过电机使电动插板阀通电后,启动另一电机振动粉仓中的催化剂粉体通过振动通入到催化剂制备箱当中,同时另一条管道往制备箱中通入洁净水,启动电机带动搅拌器将催化剂和洁净水充分混合和搅拌制成催化剂浆液,在催化剂制备箱输出端设有计量泵,用于控制输出的催化剂浆液的流量。制备得到的催化剂悬浮液通过计量泵输送到催化剂和废水混合器中,在搅拌器的作用下和废水充分混合一定时间,使催化剂达到吸附平衡,然后将混合液输送到光催化反应器中,反应器顶部的多组紫外光灯为催化反应提供光源,同时反应器外部设置的暖气风机将热空气通过管道送入反应液中,保证光催化反应中氧气量的充足。光催化降解结束后,将反应后的混合液输送到催化剂分离装置中,通过加入适量的絮凝剂加速催化剂在分离装置底部的沉积,使催化剂和净化后的废水完成初步分离,装置底部设置的刮泥机可以及时将催化剂沉淀聚集到沉淀浓缩器中,经过沉淀浓缩器的催化剂浆液通过设置的排浆泵进行输送,一部分回收的催化剂浆液可以输送到催化剂和废水混合器中再次使用,剩余的催化剂浆液输送到压滤机中进一步脱水,并制成催化剂泥饼,泥饼在适宜温度下烘干后可以储存以备后续使用。催化剂分离装置中上层的净化水通过管道输送到清水储存罐中储存使用,清水可以输送到工艺流程中需要使用洁净水的环节,做到水资源的循环使用。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种利用光催化的有机废水处理系统,其特征在于:包括催化剂粉仓(1)、催化剂浆液制备装置(2)、催化剂和废水混合器(3)、光催化反应器(4)、催化剂分离装置(5)、清水储存罐(6)、压滤机;
所述催化剂粉仓(1)上部具有用于将催化剂输送至催化剂粉仓(1)内储存的输送管道,催化剂粉仓(1)底部与催化剂浆液制备装置(2)管道连接;
所述催化剂浆液制备装置(2)外接纯净水管道,内部设有搅拌器,催化剂浆液制备装置(2)下部与催化剂和废水混合器(3)管道连接;
所述催化剂和废水混合器(3)外接废水管道,内部设有搅拌器,催化剂和废水混合器(3)与光催化反应器(4)管道连接;
所述光催化反应器(4)外接空气管道,光催化反应器(4)内置多组紫外光灯,光催化反应器(4)与催化剂分离装置(5)管道连接;
所述催化剂分离装置(5)上部管道连接清水储存罐(6),催化剂分离装置(5)底部为漏斗结构,漏斗结构上方设有刮泥机,催化剂分离装置(5)底部设有沉淀浓缩器,沉淀浓缩器分别管道连接催化剂和废水混合器(3)以及压滤机,所述催化剂分离装置(5)外接絮凝剂管道。
2.根据权利要求1所述的一种利用光催化的有机废水处理系统,其特征在于:所述催化剂粉仓(1)顶部设有除尘器;所述催化剂粉仓(1)下部设有振动料仓和电动插板阀,电动插板阀与催化剂浆液制备装置(2)管道连接,振动料仓位于电动插板阀上部,振动料仓内置粉筛。
3.根据权利要求1所述的一种利用光催化的有机废水处理系统,其特征在于:所述催化剂浆液制备装置(2)与催化剂和废水混合器(3)之间的管道上设有计量泵。
4.根据权利要求1所述的一种利用光催化的有机废水处理系统,其特征在于:所述空气管道上具有暖气风机。
5.根据权利要求1所述的一种利用光催化的有机废水处理系统,其特征在于:所述沉淀浓缩器连接催化剂和废水混合器(3)以及压滤机的管道上设有排浆泵。
6.根据权利要求1所述的一种利用光催化的有机废水处理系统,其特征在于:所述清水储存罐(6)分别连接催化剂浆液制备装置(2)的纯净水管道以及沉淀浓缩器。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的一种利用光催化的有机废水处理系统的处理工艺,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一:首先将所需催化剂通过管道输送并存储在催化剂粉仓(1)中,开启催化剂粉仓(1)顶部的除尘器,开启电机使电动插板阀通电后,启动另一电机振动粉仓中的催化剂粉体通过振动通入到催化剂浆液制备装置(2)当中;
步骤二:同时另一条管道往催化剂浆液制备装置(2)中通入洁净水,启动电机带动搅拌器将催化剂和洁净水充分混合和搅拌制成催化剂浆液,并通过计量泵输送至催化剂和废水混合器(3);
步骤三:制备得到的催化剂悬浮液在催化剂和废水混合器(3)中搅拌器的作用下和废水充分混合一定时间,使催化剂达到吸附平衡;
步骤四:然后将混合液输送到光催化反应器(4)中,光催化反应器(4)顶部的多组紫外光灯开启进行催化反映,同时反应器外部设置的暖气风机将热空气通过管道送入反应液中,保证光催化反应中氧气量的充足;待光催化降解结束后,将反应后的混合液输送到催化剂分离装置(5)中;
步骤五:通过加入适量的絮凝剂加速催化剂在催化剂分离装置(5)底部的沉积,使催化剂和净化后的废水完成初步分离,催化剂分离装置(5)底部设置的刮泥机可以及时将催化剂沉淀聚集到沉淀浓缩器中,经过沉淀浓缩器的催化剂浆液通过设置的排浆泵进行输送,一部分回收的催化剂浆液可以输送到催化剂和废水混合器(3)中再次使用,剩余的催化剂浆液输送到压滤机中进一步脱水,并制成催化剂泥饼,泥饼在适宜温度下烘干后可以储存以备后续使用。
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