CN204550132U - 一种新型光催化水处理设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种新型光催化水处理设备，该设备包括光催化反应器、污水池、进水泵、控制阀、液体流量计和出水阀。核心部件光催化反应器是一个工作时围绕中轴转动的圆柱形反应器，反应器内壁涂覆光催化剂与吸附剂的复合材料，反应器两端分别设置成可打开和关闭的进水口和出水口；所述紫外灯固定于反应器中，由液体流量计和控制阀共同调节反应器的水流量保持紫外灯不与水体接触。反应器可以是平行放置，也可以垂直放置。该设备可以是间歇式或连续式的，灵活可控。它实现了从吸附到催化一个完整的水处理过程，大大提高光催化反应的效率，有效降解水体中有机污染物，可广泛应用于工业污水、饮用水处理中。
Description
技术领域
本发明属于环境工程中的水污染控制领域，涉及到一种新型光催化技术的水处理设备。
背景技术
光催化技术用于水体消毒的原理是，利用光子诱导产生的强氧化性空穴或与水反应生成的羟基自由基分解破坏菌类等微生物的细胞壁或细胞膜结构，使细胞质流出，流出的细胞质以及遗传物质经光催化作用后也都被氧化分解，最终导致微生物的死亡。此外，光催化技术还可以用来去除水体中的有机物，由光子诱导产生的强氧化性空穴或与水反应生成的羟基自由基可以破坏有机物中碳-碳键和苯环等化学键，从而达到分解有机物的目的。运用光催化技术对水体进行消毒的优势在于，环境友好，无二次污染，能够氧化分解绝大多数细菌、微生物和有机物。
在光催化水处理领域中，光催化剂的形式，目前主要分为两种：悬浮型光催化剂以及负载型光催化剂。在实际应用中，悬浮型光催化剂的活性更高，与水体中微生物、有机污染物等接触更充分，因此净化效果更好；缺点是催化剂回收困难，并且不适用于连续反应。而负载型光催化的优势在于解决了悬浮式光催化剂回收困难的问题，但主要问题是催化剂与水体中微生物接触不充分，更重要的是由于遮蔽效应导致紫外线往往不能充分照射到负载催化剂上导致反应不充分，催化活性不高。
申请号CN201410003174公开了一种负载型光催化水处理消毒装置，负载光催化剂的载体为板状结构或螺旋式片状结构，通过增大催化剂与水体的接触面积来提高催化活性，此专利的不足之处在于紫外灯始终浸泡于水中，因穿透能力有限，水处于流动状态，光催化反应时间不充分，杀菌效率不高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是解决现有光催化水处理设备中由于遮蔽效应导致紫外灯不能充分照射到光催化剂上，导致反应不充分，净化不彻底的问题，利用光催化氧化技术消毒和去除有机物的原理，制造能高效去除微生物细菌和有机物的光催化水处理设备，该设备更好地适用于处理流动水。
一种新型光催化水处理设备，技术方案是：该设备包括光催化反应器1、污水池2、进水泵3、控制阀4、液体流量计5、出水阀6；其中，控制阀4两端分别连接进水泵3的出水口和液体流量计5，液体流量计5连接光催化反应器1的进水口，光催化反应器1的出水口连接出水阀6；其特征在于，所述光催化反应器1是工作时围绕中轴转动的圆柱形罐体9，罐体9内壁涂覆光催化剂与吸附剂的复合材料，罐体9两端分别设置成可打开和关闭的进水口7和出水口8；所述紫外灯12由支撑架13固定于罐体9中，由控制阀4和液体流量计5共同调节反应器内水流量保持紫外灯12不与水体接触。
该设备中光催化反应器有两种实施方式，一种是光催化反应器平行于地面设置，所述光催化反应器的转动由电机驱动。
另一种实施方式是光催化反应器垂直于地面设置，所述光催化反应器进水口端设置可以利用水流驱动其旋转的涡流叶片14。所述紫外灯固定于光催化反应器的中轴处。
进一步地，所述光催化反应器还可以是由进水口到出水口逐渐变细的形状，有利于水流以更缓慢的速度流出，延长光催化反应的时间，提高处理效率。
光催化水处理设备还包括与光催化反应器外套的起固定作用的外壳10和支架11。
无论是水平放置的第一种实施方式还是垂直放置的第二种实施方式，该设备都可以是连续式的，即由控制阀4和液体流量计5检测反应器内的水流量始终保持在既定流量，进水口7和出水口8始终保持打开状态。
水平放置的第一种实施方式还可以是间歇式的，即当反应器内水流量达到既定流量时，关闭进水口7和出水口8，反应一定时间后，打开出水口8，处理后的水排出。
第一种实施方式是光催化反应器平行于地面设置，所述光催化反应器的转动由电机驱动。该设备工作时，水被进水泵3由污水池2抽入，流经控制阀4和液体流量计5，从进水口7进入光催化反应器的罐体9中，水中的微生物和有机物附着于内壁紧贴的光催化剂和吸附剂复合材料上，光催化反应器的罐体9在电机带动下以一定速度旋转，当旋转到上方与空气接触时，被紫外光充分照射发生光催化作用们产生强氧化性空穴或羟基自由基分解破坏细菌微生物的细胞壁或细胞膜结构和氧化有机物的苯环、碳-碳键等，导致微生物细菌的死亡和有机物的分解，当再次旋转到下方时，分解物溶于水中，处理后的水从出水口8被排出。
针对不同的进水水质情况以及水质排放标准，在该设备中可增设多只紫外灯。
第二种实施方式是光催化反应器垂直于地面设置，所述光催化反应器进水口端设置可以利用水流驱动其旋转的涡流叶片14。所述紫外灯固定于光催化反应器的中轴处。该设备工作时，待处理的水被进水泵3由污水池2抽入，流经控制阀4和液体流量计5，从进水口7进入光催化反应器的罐体9中，水流流经涡轮叶片14，带动罐体9转动，沿着罐体9的内壁流下，在内壁流淌的过程中，被紫外光充分照射发生光催化作用产生强氧化性空穴或羟基自由基分解破坏细菌微生物的细胞壁或细胞膜结构和氧化有机物的苯环、碳-碳键等，导致微生物细菌的死亡和有机物的分解，当流到底端时，已被充分分解，处理后的水流从出水口8被排出。
作为第二种实施方式的改进，光催化反应器由进水口到出水口逐渐变细的形状，有利于水流以更缓慢的速度流出，延长光催化反应的时间，提高净化效率。
本发明的有益效果是：当污水的杂质浓度较高时，现有光催化水处理设备中紫外灯浸于充盈水的反应器中，由于屏蔽效应紫外线不能直接照射到负载催化剂中，导致催化效率不高，净化效果不好，本专利利用控制阀和液体流量计控制水流量，不致使水和紫外灯直接接触，结合使用可转动的光催化反应器和催化剂/吸附剂复合材料涂覆于反应器内部，完成从吸附到催化一个完整的水处理过程，大大提高光催化的杀菌效率，有效降解水体中有机污染物，可广泛应用于工业污水、饮用水处理中。此外，该设备可以采用间歇式或连续式两种使用方式，间歇式的反应更充分，适合于杂质浓度较高的污水，连续式在反应器转速和水流流速上需要根据实际情况做出调整，单位时间净化污水体积较多，适用于杂质浓度较低的污水；紫外灯也可根据水质情况做调整；所以该设备的另一大优势就是灵活可控，适用于不同程度污染水体的处理。
附图说明
图1为光催化水处理设备工艺流程图。
图2为第一种实施方式的光催化反应器的结构示意图。
图3为第一种实施方式的光催化反应器的左视图。
图4为第二种实施方式的光催化反应器的结构示意图。
图5为第二种实施方式的光催化反应器的俯视图。
图中：1光催化反应器；2污水池；3进水泵；4控制阀；5液体流量计；6出水阀；7进水口；8出水口；9罐体；10外壳；11支架；12紫外灯；13支撑架；14涡流叶片。
具体实施方式
下面结合技术方案和附图进一步说明本发明的实施例。
实施例1：水平圆柱式光催化水处理设备。
设备包括光催化反应器1、污水池2、进水泵3、控制阀4、液体流量计5、出水阀6；其中，控制阀4两端分别连接进水泵3的出水口和液体流量计5，液体流量计5连接光催化反应器1的进水口，光催化反应器1的出水口连接出水阀6。光催化反应器1包括水平放置的工作时围绕中轴转动的圆柱形罐体9和与其同轴的起固定作用的圆柱形外壳10和支架11，罐体9内壁涂覆光催化剂与吸附剂的复合材料，反应器两端分别设置成可打开和关闭的进水口7和出水口8，进水口和出水口分别与外壳密闭相连；所述紫外灯12由支撑架13固定于反应器中，由控制阀4和液体流量计5共同调节反应器的水流量保持紫外灯不与水体接触。
当该设备以间歇式工作时，待处理的水被进水泵3由污水池2抽入，流经控制阀4和液体流量计5，从进水口7进入光催化反应器的罐体9中，当反应器内水位达到既定水位时，关闭进水口7和出水口8，水中的微生物和有机物附着于内壁紧贴的光催化剂和吸附剂复合材料上，光催化反应器的罐体9在电机带动下以一定速度旋转，当旋转到上方与空气接触时，被紫外光充分照射发生光催化反应产生强氧化性空穴或羟基自由基分解破坏细菌微生物的细胞壁或细胞膜结构和氧化有机物的苯环、碳-碳键等，导致微生物细菌的死亡和有机物的分解，当再次旋转到下方时，分解物溶于水中，这样反应一定时间后，打开出水口8，处理后的水从出水口8被排出。
当该设备以连续式工作时，待处理的水被进水泵3由污水池2抽入，流经控制阀4和液体流量计5，从进水口7进入光催化反应器的罐体9中，水中的微生物和有机物附着于内壁紧贴的光催化剂和吸附剂复合材料上，光催化反应器的罐体9在电机带动下以一定速度旋转，当旋转到上方与空气接触时，被紫外光充分照射发生光催化作用们产生强氧化性空穴或羟基自由基分解破坏细菌微生物的细胞壁或细胞膜结构和氧化有机物的苯环、碳-碳键等，导致微生物细菌的死亡和有机物的分解，当再次旋转到下方时，分解物溶于水中，由液体流量计和控制阀检测反应器内的水位始终保持在既定水位，进水口7和出水口8始终保持打开状态，处理后的水由出水口排出。
实施例2：垂直圆柱式光催化水处理设备。
设备包括光催化反应器1、污水池2、进水泵3、控制阀4、液体流量计5、出水阀6；其中，控制阀4两端分别连接进水泵3的出水口和液体流量计5，液体流量计5连接光催化反应器1的进水口，光催化反应器1的出水口连接出水阀6。光催化反应器1包括垂直放置的工作时围绕中轴转动的圆柱形罐体9，罐体9内壁涂覆光催化剂与吸附剂的复合材料，反应器两端分别设置成可打开和关闭的进水口7和出水口8，进水口和出水口分别与外壳密闭相连，进水口7的端口设置可以利用水流驱动其旋转的涡流叶片14，与实施例1相比，不需要电机驱动而转动；该光催化反应器还包括起固定作用的圆柱形外壳10和支架11，紫外灯12由支撑架13固定于光催化反应器的中轴处。
该设备工作时，待处理的水被进水泵3由污水池2抽入，流经控制阀4和液体流量计5，从进水口7进入光催化反应器1中，水流流经涡轮叶片14，带动罐体9转动，沿着罐体9的内壁流下，水中的微生物和有机物附着于内壁紧贴的光催化剂和吸附剂复合材料上，被紫外光充分照射发生光催化反应产生强氧化性空穴或羟基自由基分解破坏细菌微生物的细胞壁或细胞膜结构和氧化有机物的苯环、碳-碳键等，导致微生物细菌的死亡和有机物的分解，当水流到出水口时，分解物溶于水中，处理后的水由出水口8排出。由控制阀4和液体流量计5检测反应器内的水流量始终保持使水流在内壁流淌而不至于飞溅，进水口7和出水口8始终保持打开状态。
Claims (10)
1.一种新型光催化水处理设备，包括光催化反应器（1）、污水池（2）、进水泵（3）、控制阀（4）、液体流量计（5）、出水阀（6）；其中，控制阀（4）两端分别连接进水泵（3）的出水口和液体流量计（5），液体流量计（5）连接光催化反应器（1）的进水口，光催化反应器（1）的出水口连接出水阀（6）；其特征在于，所述光催化反应器（1）是工作时围绕中轴转动的圆柱形罐体（9），罐体（9）内壁涂覆光催化剂与吸附剂的复合材料，罐体（9）两端分别设置成可打开和关闭的进水口（7）和出水口（8）；所述紫外灯（12）由支撑架（13）固定于罐体（9）中，由控制阀（4）和液体流量计（5）共同调节反应器内水流量保持紫外灯不与水体接触。
2.根据权利要求1所述的一种新型光催化水处理设备，其特征在于，所述光催化反应器平行于地面设置。
3.根据权利要求2所述的一种新型光催化水处理设备，其特征在于，所述光催化反应器的转动可以由电机驱动。
4.根据权利要求1所述的一种新型光催化水处理设备，其特征在于，所述光催化反应器垂直于地面设置。
5.根据权利要求4所述的一种新型光催化水处理设备，其特征在于，光催化反应器进水口端设置可以利用水流驱动其旋转的涡流叶片（14）。
6.根据权利要求4所述的一种新型光催化水处理设备，其特征在于，所述紫外灯固定于光催化反应器的中轴处。
7.根据权利要求4或5或6所述的一种新型光催化水处理设备，其特征在于，所述光催化反应器还可以是由进水口到出水口逐渐变细的形状。
8.根据权利要求1所述的一种新型光催化水处理设备，其特征在于，所述光催化污水处理设备还包括与光催化反应器外套的起固定作用的外壳（10）和支架（11）。
9.根据权利要求1所述的一种新型光催化水处理设备，其特征在于，该设备可以是连续式的，即由控制阀（4）和液体流量计（5）检测反应器内的水流量始终保持在既定流量，进水口（7）和出水口（8）始终保持打开状态。
10.根据权利要求2所述的一种新型光催化水处理设备，其特征在于，该设备可以是间歇式的，即当反应器内水流量达到既定流量时，关闭进水口（7）和出水口（8），反应一定时间后，打开出水口（8），将净化后的水排出。
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