CN203284223U - 一种射流式臭氧光催化-膜处理有机废水装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种射流式臭氧光催化-膜处理有机废水装置，由循环水泵、射流器、膜组件、臭氧发生器、光催化反应器和紫外灯组成。臭氧和废水在射流器喉管处剧烈混合与撞击，形成高度湍动和强化传质区，气泡被分散成无数极微小的气泡，相界面迅速更新，臭氧在液膜中获得较高的传质系数。气液混合物由射流器扩散管排出后，一部分进入光催化反应器，直接利用臭氧提供光催化所需的氧源，由于高传质系数保证了高效的物质传递及氧化效率；另一部分气液混合物进入无机膜组件，在分离膜管层内形成氧化场，对溶液和膜表面的污染物产生进一步的氧化降解作用，分离膜不仅可有效回收悬浮催化剂，而且具有非常强的抗污染性能，可有效降低分离膜的清洗工艺，延长分离膜的运行周期。该装置还具有结构简单、操作方便、能耗低、处理效果好等优点。

Description

一种射流式臭氧光催化-膜处理有机废水装置

所属技术领域

本实用新型涉及一种废水处理装置，尤其涉及一种射流式臭氧光催化-膜处理有机废水装置。

背景技术

光催化膜反应器作为一种新型高效的废水处理技术在水处理领域日趋活跃，现在已逐步应用于各类含有毒和强稳定性污染物的有机废水的处理。该工艺技术有效地将膜分离技术和光催化处理技术进行了有机结合，在运行过程中不仅能保持光催化技术降解高含量、难降解污染物的无选择性、反应速度快等优点，而且在膜技术高效截留作用下，可有效回收悬浮纳米级催化剂，保持反应器中催化剂浓度恒定及其高效催化特性，使整个反应体系持续稳定运行，在有机废水处理领域的应用潜力巨大。

但单纯的光催化膜反应技术在处理一些含高浓度、难降解有机物的废水时存在一定问题，如污染物降解不彻底，产生大量的中间产物和催化剂粒子形成共混体系，对分离膜形成较重的污染，将大大降低膜的渗透性能，从而增加膜组件及过滤元件的清洗的频率和难度，给光催化氧化技术的工业化应用带来了很大的局限性。针对这种情况，将光催化技术和其他高级氧化技术进行耦合集成已成为当前研究开发的一大热点之一，其中利用臭氧替代空气或氧气耦合于光催化氧化技术中可表现出较好的强化处理效果。但现在技术基本上采用曝气式工艺，其曝气的初始气泡直径较大，气液接触面积小，传质系数不高，气泡的更新速度慢，臭氧利用率偏低，从而导致该技术的运行费用较高；另外部分曝气孔可能发生堵塞导致曝气分布不均，影响污染物整体氧化处理效果，如ZL200720083475.7、ZL201020153892.6等。也有采用超重力旋转填料床技术提高臭氧的传质系数和利用率，但存在动力消耗大及轴封要求高等问题。

发明内容

本实用新型针对上述现有技术的不足，提供一种高效、低廉的射流式臭氧光催化-膜处理有机废水装置，该装置把射流混合技术、悬浮式光催化技术及膜分离技术进行了有效耦合与集成，具有反应效率高，催化剂回收利用充分，分离膜抗污染能力强，清洗工艺简单，运行成本低廉等优点。

为达到以上目的，本实用新型采用以下技术方案：包括循环水泵、射流器、膜组件、臭氧发生器、光催化反应器和紫外灯，光催化反应器中部为圆筒形，其中心设有紫外灯，紫外灯外部套有石英玻璃管，紫外灯下面设有气体分布板；光催化反应器上部为扩大段，其左边设有溢流管和雾沫挡板，右边设有液位控制阀；光催化反应器下部为倒圆锥体形，并通过管道和左三通阀相连，左三通阀一端连接排液管，另一端连接废水循环泵，污水循环泵出口和射流器连接，射流器自带单向阀门，射流器的导气管连接臭氧发生器，射流器和右三通阀相连，右三通阀一端连接气体分布板，另一端连接膜组件的进口管，膜组件浓液出口管通过阀门和气体分布板相连，膜组件进液口和浓液出口都设有压力表，膜组件里面装有无机分离膜管，膜组件下部通过球阀和清液出口相连。

本实用新型的优点在于：臭氧和废水在射流器喉管处剧烈混合与撞击，形成高度湍动和强化传质区，在该区域部分大气泡可分散成无数极微小的气泡，气液接触面非常迅速地更新着，可大大提高臭氧在废水中的传质系数，进而增大臭氧在废水中的溶解速率。气液混合物由射流器扩散管排出后，一部分进入光催化反应器，直接利用臭氧提供光催化所需的氧源。另一部分进入无机膜组件，在分离膜管层内形成氧化场。在该过程中，臭氧形成无数极其微小的气泡，气液接触面更新速度非常迅速，气液处于充分混合的状态，从而获得高效的物质传递效率，相对普通曝气式工艺形成较大气泡而言，其臭氧利用率更高。另外，臭氧和光催化技术进行耦合，在悬浮式光催化反应器中可参与环流流动及光催化氧化反应，臭氧氧化和光催化之间还能形成良好的协同效应，其光催化效率明显增强；同时部分臭氧随废水进入膜组件形成的氧化场，对溶液和膜表面的污染物产生进一步的氧化降解作用，分离膜不仅可有效回收悬浮催化剂，而且获能得非常强的抗污染性能，将有效降低分离膜的清洗工艺，延长分离膜的运行周期。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

具体实施方式

如附图1所示，本装置包括循环水泵1、射流器2、膜组件6、臭氧发生器7、光催化反应器10和紫外灯12，光催化反应器10中部为圆筒形，其中心设有紫外灯12，紫外灯12外部套有石英玻璃管11，紫外灯12下面设有气体分布板9；光催化反应器10上部为扩大段，其左边设有溢流管16和雾沫挡板15，右边设有液位控制阀14；光催化反应器10下部为倒圆锥体形，并通过管道和左三通阀13相连，左三通阀13一端连接排液管，另一端连接废水循环泵1，污水循环泵1出口和射流器2连接，射流器2自带单向阀门，射流器2的导气管连接臭氧发生器7，射流器2和右三通阀3相连，右三通阀3一端连接气体分布板9，另一端连接膜组件6的进口管，膜组件6浓液出口管通过阀门和气体分布板9相连，膜组件6进液口和浓液出口都设有压力表16，膜组件6里面装有无机分离膜管5（涉及单通道或多通道纳滤、超滤或微滤膜，数量为1根及以上），膜组件6下部通过球阀4和清液出口相连。

参照附图1，先把光催化剂悬浮液从液位控制阀14的管口投进光催化反应器10中，再通过液位控制阀14向光催化反应器连续输送废水溶液，利用液位控制阀14控制液位。旋动左三通阀13使光催化反应器10中混合溶液流进废水循环泵1中，启动臭氧发生器7产生臭氧，并启动废水循环泵1，打开球阀8使臭氧在射流器混气室的真空条件下进入射流器2的导气管，臭氧和废水在射流器喉管处剧烈撞击，形成高度湍动和强化传质区，在该区域部分大气泡可分散成无数极其微小的气泡，气液接触面非常迅速地更新着，可大大提高臭氧在废水中的传质系数，进而增大臭氧在废水中的溶解速率。

经充分混合后的气固液混合物流经右三通阀3后，一部分混合物通过气体分布板9回流进入光催化反应器内，臭氧在悬浮式光催化反应器中参与环流流动及光催化氧化反应，臭氧氧化和光催化之间还能形成良好的协同效应，使其光催化效率明显增强；另外一部分气固液三相混合物流进无机膜组件6，进入无机膜管5的内腔内，臭氧随废水进入膜管内后形成氧化场，对溶液和膜表面的污染物同时产生氧化降解作用，无机膜不仅可有效回收悬浮催化剂，而且获能得非常强的抗污染性能，有效简化分离膜的清洗工艺，延长分离膜的运行周期。渗透清液在一定压力差之下透过无机膜管管壁并经球阀4排出，浓液从无机膜组件6另一端排出，和经左三通阀13的回流液混合后通过气体分布板9流进光催化反应器。通过调节右三通阀3和无机膜组件6的出口阀门控制分离膜的跨膜压差和错流速度，使膜分离单元在最优工艺条件下运行。

Claims (3)

1.一种射流式臭氧光催化-膜处理有机废水装置，其特征在于，由废水循环泵（1）、射流器（2）、膜组件（6）、臭氧发生器（7）、光催化反应器（10）和紫外灯（12）组成，光催化反应器（10）通过左三通阀（13）相连，左三通阀（13）再分别连接排液管废水循环泵（1），废水循环泵（1）出口和射流器（2）连接，射流器（2）自带单向阀门，射流器（2）的导气管连接臭氧发生器（7），射流器（2）和右三通阀（3）相连，右三通阀（3）再分别连接气体分布板（9）合膜组件（6）。

2.根据权利要求1所述的一种射流式臭氧光催化-膜处理有机废水装置，其特征在于，膜组件（6）里面可装多种类型的无机分离膜管（5）。

3.根据权利要求1所述的一种射流式臭氧光催化-膜处理有机废水装置，其特征在于，光催化反应器（10）中部为圆筒形，并设有套有石英玻璃管（11）的紫外灯（12），上部为扩大段，其左边设有溢流管（16）和雾沫挡板（15），右边设有液位控制阀（14）。

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