CN201080442Y - 纳米TiO2光催化氧化难生物降解有机废水反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及纳米TiO2光催化氧化难生物降解有机废水反应器，用于工业废水处理，该反应器有一个敞口的外壳，在外壳的一侧面为进水口布水器，进水口布水器内设置有过滤网，过滤网上方设置有与外壳外的水泵相连通的进水管，在外壳的相对的另一侧面上端设置有出水的水槽，在外壳内部反应区竖立的设置有不少于一个的聚集为蜂窝状的管状透明的纳米催化材料载体，纳米催化材料载体内设置有石英玻璃管，石英玻璃管内设置有紫外灯，在外壳内底处设置有与外壳外风机连通的布气管，在外壳上沿通过支架设置有聚光装置。本实用新型可有效的利用光能，废水能与光催化材料充分接触，提高废水处理效果，易于维修，结构简单，操作方便，价格低廉。
Description
技术领域
本实用新型是一种改进的纳米TiO2光催化氧化难生物降解有机废水反应器，属于工业废水处理流域，主要包括印染废水处理，制革废水处理，造纸废水处理，制药废水处理。
背景技术
在难生物降解的废水处理中，目前采用的主要还是物化加生化法，该技术运行成本高，投资大，为企业难以接受。但由于这类污水对环境造成严重污染，带来多种疾病。为了人民的身体健康和保护生态环境，这些废水必需处理。
自从1972年日本Fujishima和Honda报道了用TiO2作为光催化剂分解水制备氢气以来，各种半导体光催化材料成为了科学家们竞相研究的对象。1977年Bard用TiO2作光催化剂氧化CN-和OCN-，更是开创了用光催化剂处理污水的先河。在纳米光催化技术处理废水中，纳米光催化剂和光能利用率低，导致光催化技术在废水处理中难以实现工业化。由于工业废水的色度一般比较大，紫外线在废水中穿透性较差，在传统的设备中，导致紫外线没法充分利用。在投入市场的钛膜反应器中，一是载体阻力大，二是钛膜强度小，容易坏，三是容易被悬浮物覆盖，导致设备无法运行。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种纳米TiO2光催化氧化难生物降解有机废水反应器，使用这种反应器可以有效的利用光能，废水能与光催化材料充分接触，提高废水处理效果，易于维修，结构简单，操作方便，价格低廉。
本实用新型是这样实现的，一种处理难生物降解有机废水反应器包括：壳体，壳体一侧面内有进水口布水器，进水口布水器内有过滤网，用来分布进水；壳体的底部，设有相应的凹槽，用来固定纳米光催化材料载体和石英玻璃管；纳米光催化材料载体有长方体陶瓷或者其它材料连接而成六方型，纳米催化材料载体为不少于一个的聚集为蜂窝状石英玻璃管在六方型的中间处安装，石英玻璃管的一端接于反应设备底，用石英玻璃封盖密封；在石英玻璃管里面装有紫外灯，紫外灯的电源线由石英玻璃管的上端接出，这样可以增加系统密封的稳定性。在进水口相对的另一侧面上端出水处装有出水槽，水槽采用堰板制作。在设备的底部，设有布气装置，用来曝气。在设备的上方沿通过支架，设有聚光装置，就是把太阳光收集后，与废水水流方向成60°～75°照射。
本实用新型的工作原理是这样的，参照附图1-4，废水由泵经过过滤网打入设备进水口布水器，废水经布水器中均匀分布废水到反应池中，在反应池中，废水与负载有纳米光催化材料的载体充分接触，设备底部由风机由布气管打入空气。在由紫外灯和聚光装置收集的光的照射下，发生光催化反应。反应原理如下：(反应式中，M为过渡金属，做表面修饰作用)
TiO2/MO2+hv→TiO2/MO2(h+)+e-
TiO2/MO2(h+)+H2O→TiO2/MO2+·OH+H+
H2O+·OH+e-→·O-
2+H+→HO2·
TiO2/MO2(h+)+OH-→TiO2/MO2+·OH
TiO2/MO2(h+)+RH+OH-→TiO2/MO2+R·+H2O
·OH和·O- 2使吸附在TiO2表面的有机染料分子中的双键或叁键发生断裂，最终以小分子的形式存在，断键后的其他有机物质在·OH和·O- 2的作用下分别形成CO2、H2O及其他无机物。
在设备底部间歇曝气，既可以增加废水中含氧量，有利于光催化氧化反应的进行，又可以吹出反应产物CO2，可以促进反应的进行，并且曝气还有利于吹脱光催化材料表面的悬浮物，还可以起到冷却的作用。
本实用新型的优点是可以有效的利用光能，废水能与光催化材料充分接触，提高废水处理效果，易于维修，结构简单，操作方便，价格低廉。
附图说明：
图1是本实用新型的构造示意图；
图2是本实用新型的纳米TiO2光催化氧化难生物降解有机废水反应器平面布置图；
图3是纳米光催化材料载体片平面构造图。
具体实施方式
图1-3中，其中：
1-过滤网 2-进水口布水器
3-光催化材料载体 4-石英玻璃管
5-紫外灯 6-聚光装置
7-出水槽 8-壳体
9-水泵 10-布气管
11-风机 12-电源线管
图1-3所示纳米TiO2光催化氧化难生物降解有机废水反应器，其外壳(8)为敞口容器，为长方体结构，材质为钢筋混凝土或普通碳钢，外壳(8)大小尺寸与需处理的水量有关。在进水口设有过滤网(1)，过滤网(1)过滤有效最小颗粒为50μm，设在进水口布水器(2)里面。废水从外壳的一侧面设置的进水口布水器(2)均匀进入反应区，反应区内设有竖立的且聚集为蜂窝型的纳米光催化材料载体(3)，纳米光催化载体(3)内负载有纳米光催化材料，为了保证废水流动，在纳米光催化载体内(3)每隔5mm有一微孔，微孔直径为1mm。为了充分利用光能，把光催化载体(3)连接成正六边型，六边型的内切圆半径为300mm。在六边形的中心安装有石英玻璃管(4)，石英玻璃管(4)为DN32，石英玻璃管(4)底端用DN32的封盖密封，在石英玻璃管(4)中间有一紫外光(5)，自紫外灯(5)的功率为8w，波长为368nm。紫外光(5)的电源接线由石英玻璃管(4)的上端接出，然后一起通过布置在设备上方的电源线管(12)，电源线管(12)为DN20的PVC管。在外壳底部设有与外壳外风机11连通的布气管(10)，用来曝气，布气管的布气孔直径为1mm，材质为不锈钢。光催化反应完毕后，废水由设在进水口相对另一侧面上端的出水槽(7)流出。出水槽(7)中设有出水堰，可以悬浮物流出，保证废水处理稳定达标。在反应器的右侧，设有聚光装置(6)，聚光装置(6)为反射镜片，保证太阳光能以60°～70°照射到反应器上。
本设备能耗小，易于维修，处理效率高。
Claims (7)
1.纳米TiO2光催化氧化难生物降解有机废水反应器，其特征是有一个敞口的外壳，在外壳的一侧面为进水口布火器，进口水口布水器内内设有过滤网，过滤网上方设置有与外壳外的水泵相连通的进水管，在外壳的相对的另一侧面上端设置有出水的水槽，在外壳内部反应区竖立的设置有不少于一个的聚集为蜂窝状的难生物降解有废水反应装置，该装置外层为管状透明的纳米催化材料载体，管状的纳米催化材料载体内设置有石英玻璃管，在外壳上沿通过支架设置有聚光装置。
2.根据权利要求1所述的纳米TiO2光催化氧化难生物降解有机废水反应器，其特征是管状透明的纳米催化材料载体高度与外壳上沿平齐，下端与外壳内底面固定。
3.根据权利要求2所述的纳米TiO2光催化氧化难生物降解有机废水反应器，其特征是纳米催化材料载体的横截面为六边形，或者是三边形。
4.根据权利要求1所述的纳米TiO2光催化氧化难生物降解有机废水反应器，其特征是纳米催化材料载体的管状壁上有不少于一个星罗棋布的微孔。
5.根据权利要求1所述的纳米TiO2光催化氧化难生物降解有机废水反应器其特征是石英玻璃管底端密封，上端敞口，上端口高出外壳内水面。
6.根据权利要求1所述的纳米TiO2光催化氧化难生物降解有机废水反应器，其特征是紫外灯的电源线由石英玻璃管的上端接出。
7.根据权利要求1所述的纳米TiO2光催化氧化难生物降解有机废水反应器，其特征是聚光装置为反射镜面，设置为60°～70°的对准反应装置。
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