CN201634530U - 一种光催化氧化、超声波技术及膜分离技术耦合装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种污水处理设备，具体地说是一种光催化氧化、超声波技术及膜分离技术耦合装置，包括罐体，该罐体分为光催化氧化池和膜滤池，光催化氧化池与污水进水管连通，光催化氧化池中加有光催化剂，光催化氧化池内还设有紫外灯照射组件，光催化氧化池的底部及侧壁安装超声波发生装置，光催化氧化池和膜滤池之间由挡板相隔，挡板的高度足以遮挡紫外灯照射组件发出的紫外光并被光催化氧化过的水漫过而进入到膜滤池，膜滤池内设有浸没式超滤膜组件，膜滤池底安装有超声波发生装置，膜滤池过滤的水通过产水/反洗水管道进入到产水池中。本实用新型使光催化氧化、超声波技术及膜分离技术耦合为一体，具有占地面积小、分离效率高、成本低等优点。

Description

一种光催化氧化、超声波技术及膜分离技术耦合装置
技术领域
本实用新型涉及一种污水处理设备，具体地说是一种光催化氧化、超声波技术及膜分离技术耦合装置。
背景技术
目前，光催化氧化是处理高浓度有机废水的有效技术，光催化氧化技术以其氧化能力强、无二次污染、耗能低、操作简单等优点而受到国内外研究者的广泛重视，成为废水处理的有效方法，并已获得了一定的应用，其中催化活性高、稳定性好、成本低的TiO2被广泛用作光催化剂。光催化反应器按催化剂在溶液中的存在状态，可分为悬浮型、镀膜型和填充型反应器。其中镀膜型和填充型反应器由于催化剂接触表面积相对较小，造成了催化效率低、能耗高等缺点。悬浮型光催化反应器中TiO2颗粒悬浮在液相中，颗粒与废水接触面积大，TiO2的比表面积得到充分利用，提高了光子利用率，具有反应速率高、反应器结构简单、操作方便等优点。然而，TiO2颗粒的分离和回收问题则为悬浮型光催化反应器难点之一，制约着该技术的进一步应用。另外，单纯使用光催化反应处理污水，偏低的催化效率也是制约该项技术发展的主要问题之一，目前还没有与超声波技术相结合的设备出现，若光催化氧化与超声波结合，则可大大提高污水降解效果。
公知技术中，膜分离作为一种高效、节能、环保的技术，凭借着能耗低、分离效率高、无二次污染、工艺简单等优点，已经在植物提取、医药分离、海水淡化、食品工业、环境工程等行业中得到了推广和应用，并产生了巨大的经济效益、环保效益。膜材料可选用有机膜或无机膜，无机膜具有分离精度低，且成本高等缺点；而有机膜则具有高分离效率、设备简单、易操作、能耗少等优点，由于有机膜表面长时间被紫外灯照射下会造成膜材料的分解，从而降低膜处理污水的效率和质量。
本发明人经过多年研究并结合实际污水处理中的问题，通过将光催化氧化与膜技术耦合即可以很好解决悬浮型光催化反应器的分离、回收问题，还能解决有机膜材料被紫外灯照射下会造成分解的问题，故才有本实用新型的提出。
发明内容
针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种分离效率高、成本低的光催化氧化、超声波技术及膜分离技术一体化耦合的设备，以达到TiO2颗粒实时在线回收，且提高光催化效率的目的，所设计的一体化耦合设备还具有设备结构紧凑、占地面积小等优点。
为达到上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
一种光催化氧化、超声波技术及膜分离技术耦合装置，包括罐体，该罐体分为光催化氧化池和膜滤池，光催化氧化池与污水进水管连通，光催化氧化池中加有光催化剂，光催化氧化池内还设有紫外灯照射组件，光催化氧化池的底部及侧壁安装超声波发生装置，光催化氧化池和膜滤池之间由挡板相隔，挡板的高度足以遮挡紫外灯照射组件发出的紫外光并被光催化氧化过的水漫过而进入到膜滤池，膜滤池内设有浸没式超滤膜组件，膜滤池底安装有超声波发生装置，膜滤池过滤的水通过产水/反洗水管道进入到产水池中。
进一步，所述的光催化氧化池内安装曝气管道及微孔曝气器，该微孔曝气器安装于紫外灯照射组件的下面。
进一步，所述的超声波发生装置包括振盒和超声波换能器，振盒内安装超声波换能器，光催化氧化池和膜滤池内的各超生波换能器通过电缆线与超声波发生器相连接。
进一步，所述的紫外灯照射组件包括紫外灯管和石英管，紫外灯管外部由透光性好的石英管套住，紫外灯管与灯管控制器通过电缆相连，通过灯管控制器控制紫外灯管的开关。
进一步，所述膜滤池中浸没式超滤组件中安装有曝气管道进行穿孔曝气，同时在整个膜组件下方也安装有曝气管道及微孔曝气器；穿孔曝气器及微孔曝气器同时曝气实现立体式曝气。
进一步，所述膜滤池的产水/反洗水管道上安装产水/反洗水泵，产水/反洗管道通过阀门切换实现产水或在线反冲洗。
进一步，所述的膜滤池底部通过回流管道与光催化氧化池相通，回流管道上安装回流泵。
进一步，所述的光催化氧化池内安装曝气管道及膜滤池中曝气管道共同连接于鼓风机上实现对各曝气器的供气。
本实用新型光催化氧化池中加有光催化剂TiO2颗粒，污水进入光催化氧化池后，经过紫外灯照射，进行光催化氧化，污水漫过挡板进入膜滤池，挡板不透光，防止紫外线对浸没式超滤膜的损害；膜滤池中的浸没式超滤膜其特征在于浸没式超滤组件中安装有曝气管道，进行穿孔曝气，同时在整个膜组件下方也安装有曝气管道及微孔曝气器；穿孔曝气器及微孔曝气器同时曝气，实现立体式曝气，大大减少了曝气量。同时浸没式超滤池底部也安装有振盒，振盒内有安装有超声波换能器，超声波换能器通过电缆与超声波发生器相连接，产生超声波。通过曝气气体及超声波联合作用，曝气气流及超声波使膜丝抖动，膜丝表面在气泡剪切力及超声波的作用下避免光催化剂、污染物等的附着，有效地减轻膜污染。浸没式超滤产水与反洗共用同一台泵，产水/反洗管道通过阀门切换，实现产水或在线反冲洗。
浸没式超滤膜组件下方还安装有回流管道，高浓度的污水及光催化剂通过回流泵及回流管道进入光催化氧化池。膜滤池中的高浓度的TiO2溶液通过回流泵及回流管道，进入光催化反应池中，进行循环利用，未充分降解的高浓度的污水也一并进入光催化氧化池，重新进行光催化氧化及超声波降解。
本实用新型具有如下有益的效果：
1)超声波与光催化协同作用，使有机物降解效率大大提高；
2)膜分离技术应用于悬浮型光催化反应器中，彻底解决了催化剂回收难题，同时也使悬浮型光催化反应器可用于连续水处理处理；
3)浸没式超滤采用立体曝气技术，大大减少了曝气量、降低了能耗。同时立体曝气与超声波实时清洗技术相结合，避免光催化剂、污染物等附着在膜丝表面，有效地减轻膜污染，从而减少了反冲洗及化学清洗的次数；
4)污水处理效率高、设备结构紧凑、占地面积小、产水水质好；采用全自动PLC控制，大大减少了人力成本。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图；
其中，1.超声波发生器，2.电缆线，3.进水管道，4.曝气管道，5.回流管道，6.灯管控制器，7.紫外灯管，8.石英管，9.挡板，10.浸没式超滤膜组件，11.产水/反洗管道，12.鼓风机，13.光催化反应池，14.振盒，15.超声波换能器，16.微孔曝气器，17.膜滤池，18.穿孔曝气器，19.回流泵，20.产水池，21.产水/反洗泵，22.罐体。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
实施例：结构如图1所示，一种光催化氧化、超声波技术及膜分离技术耦合设备，包括罐体22，该罐体分为光催化氧化池13和膜滤池17，光催化氧化池13与污水进水管道3连通，光催化氧化池13中加有光催化剂，光催化氧化池内还设有紫外灯照射组件，光催化氧化池13的底部及侧壁安装超声波发生装置，光催化氧化池13和膜滤池17之间由挡板9相隔，挡板9的高度足以遮挡紫外灯照射组件发出的紫外光并被光催化氧化过的水漫过而进入到膜滤池17，膜滤池17内设有浸没式超滤膜组件，膜滤池底安装有超声波发生装置，膜滤池17过滤的水通过产水/反洗水管道11进入到产水池20中。
如图1所示，待处理污水通过进入管道3进入光催化反应池13中，光催化反应池13中添加有光催化剂TiO2。池中安装有紫外灯管7，灯管外由石英管8保护住。同时灯管下方安装有曝气管道4及微孔曝气器16，且水池内壁和底部都安装有振盒14，振盒14内都安装有超声波换能器15，超生波换能器都通过电缆线2与超声波发生器1相连接。紫外灯管7通过灯管控制器6控制。污水进入水池中后，光催化剂TiO2在紫外光的照射下，发生光催化反应，同时鼓风机12产水的气体通过曝气管道4及微孔曝气器16提供足够的溶解氧供光催化反应需要。污水中的污染物在光催化反应及超声波的协同作用下，迅速降解。
如图1所示，经过光催化及超声波降解的污水，与部分光催化剂TiO2一起漫过挡板9进入膜滤池17中，通过浸没式超滤，水分子进入超滤膜组件10内，通过产水/反洗水管道11及产水/反洗水泵21进入产水池20中。光催化剂TiO2及大分子污染物则通过回流管道5及回流泵19重新进入光催化反应池13中，光催化剂再利用及污染物重新降解。同时，浸没式超滤膜组件10中的穿孔曝气器18与组件下方的微孔曝气器，一起曝气，实现立体曝气，减少曝气量。另外膜滤池17底部还安装有超声波发生装置。立体曝气气流与超声波一起，使膜丝抖动，膜丝表面在气泡剪切力及超声波的作用下避免光催化剂、污染物等的附着，有效地减轻膜污染。当膜丝污染较严重时，则通过产水/反洗管11道通过阀门切换，在线反冲洗或化学清洗。
以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。

Claims (8)

1.一种光催化氧化、超声波技术及膜分离技术耦合装置，其特征在于：包括罐体，该罐体分为光催化氧化池和膜滤池，光催化氧化池与污水进水管连通，光催化氧化池中加有光催化剂，光催化氧化池内还设有紫外灯照射组件，光催化氧化池的底部及侧壁安装超声波发生装置，光催化氧化池和膜滤池之间由挡板相隔，挡板的高度足以遮挡紫外灯照射组件发出的紫外光并被光催化氧化过的水漫过而进入到膜滤池，膜滤池内设有浸没式超滤膜组件，膜滤池底安装有超声波发生装置，膜滤池过滤的水通过产水/反洗水管道进入到产水池中。
2.根据权利要求1所述的一种光催化氧化、超声波技术及膜分离技术耦合装置，其特征在于：所述的光催化氧化池内安装曝气管道及微孔曝气器，该微孔曝气器安装于紫外灯照射组件的下面。
3.根据权利要求1所述的一种光催化氧化、超声波技术及膜分离技术耦合装置，其特征在于：所述的超声波发生装置包括振盒和超声波换能器，振盒内安装超声波换能器，光催化氧化池和膜滤池内的各超生波换能器通过电缆线与超声波发生器相连接。
4.根据权利要求1所述的一种光催化氧化、超声波技术及膜分离技术耦合装置，其特征在于：所述的紫外灯照射组件包括紫外灯管和石英管，紫外灯管外部由透光性好的石英管套住，紫外灯管与灯管控制器通过电缆相连，通过灯管控制器控制紫外灯管的开关。
5.根据权利要求1所述的一种光催化氧化、超声波技术及膜分离技术耦合装置，其特征在于：所述膜滤池中浸没式超滤组件中安装有曝气管道进行穿孔曝气，同时在整个膜组件下方也安装有曝气管道及微孔曝气器；穿孔曝气器及微孔曝气器同时曝气实现立体式曝气。
6.根据权利要求1所述的一种光催化氧化、超声波技术及膜分离技术耦合装置，其特征在于：所述膜滤池的产水/反洗水管道上安装产水/反洗水泵，产水/反洗管道通过阀门切换实现产水或在线反冲洗。
7.根据权利要求1所述的一种光催化氧化、超声波技术及膜分离技术耦合装置，其特征在于：所述的膜滤池底部通过回流管道与光催化氧化池相通，回流管道上安装回流泵。
8.根据权利要求1所述的一种光催化氧化、超声波技术及膜分离技术耦合装置，其特征在于：所述的光催化氧化池内安装曝气管道及膜滤池中曝气管道共同连接于鼓风机上实现对各曝气器的供气。
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