本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種三相內(nèi)循環(huán)流化床光催化反應(yīng)處理污水的方法，采用本發(fā)明專利技術(shù)人設(shè)計的三相內(nèi)循環(huán)光催化反應(yīng)器，將處理污水和用量1.0-1.7g/L催化劑加入反應(yīng)器混合，加氣速度為0.4-0.6L/min從導(dǎo)流管中上升，在導(dǎo)流罩的作用下，催化劑負(fù)載的污染物在反應(yīng)區(qū)內(nèi)得到高效降解，經(jīng)過內(nèi)循環(huán)進(jìn)入導(dǎo)流罩外部后實現(xiàn)內(nèi)循環(huán)流動，污水反應(yīng)停留時間為1-3h，與進(jìn)水管進(jìn)入的廢水在曝氣擾動的作用下重新混合，進(jìn)行下一周期的反應(yīng)，處理液緩慢上升經(jīng)錐形斜板固體物下沉落到反應(yīng)器的底部沉積，處理后清水在反應(yīng)器上段設(shè)置的出水管排出，氣體經(jīng)反應(yīng)器頂部的出氣管排出，反應(yīng)器有效實現(xiàn)連續(xù)固體物、催化劑、氣體和出水的三相分離，污染物去除率接近100%，實現(xiàn)反應(yīng)與分離一體化。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于污水處理
，具體涉一種光源利用率高，催化劑傳質(zhì)效果好，反應(yīng)與分離一體化的。
技術(shù)介紹
隨著我國工業(yè)化的不斷發(fā)展，濃度高，成分復(fù)雜，含有有毒難降解物質(zhì)，可生化降解性差的工業(yè)污水處理已成為當(dāng)前水處理關(guān)注的熱點。例如石油、化工、農(nóng)藥、制藥、印染污水等，常規(guī)污水處理工藝很難實現(xiàn)穩(wěn)定，高效處理，對于這類有毒有害污水一般采用高級氧化法。其中TiO2光催化技術(shù)是一種高效的深度氧化過程，可有效地將水體中的鹵代烴類、表面活性劑、染料、含氮有機物、抗生素、殺蟲劑等迅速礦化，達(dá)到消毒、脫色、除臭目的。而且，這類材料還具重復(fù)使用性，具有省資、高效、節(jié)能、不存在二次污染等優(yōu)點，是一種應(yīng)用前景廣闊的綠色環(huán)境治理技術(shù)。·近20年來，研究者們對光催化機理、催化劑材料的制備和改性以及處理各種難降解有機物的研究取得了大量成果，但該技術(shù)在實現(xiàn)工業(yè)化推廣和應(yīng)用過程中，仍存在光反應(yīng)效率低，難以高效連續(xù)運行，催化劑難以回收的問題。因此，高效、實用的反應(yīng)器設(shè)計顯得尤為必要。光催化反應(yīng)器設(shè)計的問題比傳統(tǒng)化學(xué)反應(yīng)器復(fù)雜，涉及光照輻射、質(zhì)量傳遞與混合、流動方式、反應(yīng)動力學(xué)、催化劑的負(fù)載與分離等等。目前的反應(yīng)器設(shè)計中存在以下問題①光源照射效率不高一些采用光源外置的反應(yīng)器，光利用率低；而內(nèi)置光源雖然能提高效率，但在實際應(yīng)用中，由于工業(yè)污水成分復(fù)雜，COD與SS很高，紫外光在這種污水中透射能力很低，光強衰減很快，所以距離光源較遠(yuǎn)的催化劑和污水很難得到光激發(fā)。②催化劑和污染物的傳質(zhì)效果不好采用普通漿式攪拌器一些催化劑容易沉積在反應(yīng)器底部，混合效果不佳。③催化劑、污染物分離困難一些反應(yīng)器采用外接沉淀池的方式進(jìn)行催化劑、污染物與出水的分離，但會增加處理成本，易造成二次污染，反應(yīng)無法連續(xù)運行，處理效率低。因此，必須設(shè)計一種光源效率高，傳質(zhì)效果好，反應(yīng)和分離一體化，連續(xù)運行的反應(yīng)器。在流動相反應(yīng)器中，按催化劑的存在方式可以分為槳式反應(yīng)器，固定床反應(yīng)器和流化床反應(yīng)器。固定床反應(yīng)器優(yōu)點是反應(yīng)分離容易，但催化劑比表面積大，光源利用率低，而且在長期運行中可能會有污染物附著于載體表面而導(dǎo)致光催化效率降低。槳式反應(yīng)器催化劑多為納米TiO2粉末，通過槳葉攪拌的形式混合。由于工業(yè)污水中SS很高，紫外光透射能力低，靠近光源的地方反應(yīng)速率快，催化劑表面污染物更新快，而遠(yuǎn)離光源的地方催化劑表面污染物更新慢，反應(yīng)效率低。單一的攪拌混合方式可能存在傳質(zhì)不均勻的問題，而且分離效果不好。采用內(nèi)循環(huán)流化床反應(yīng)器并設(shè)分離裝置是能有效解決上述問題。周亞松等人采用流化床反應(yīng)器(專利技術(shù)專利公開號CN1199870C)通過底部曝氣方式實現(xiàn)催化劑的流化態(tài)和充分混合，催化劑不斷上下流動和摩擦，混合均勻，傳質(zhì)效果好；反應(yīng)器上下采用多孔燒結(jié)板，將催化劑固定于一個區(qū)域，易于實現(xiàn)催化劑分離。但也存在以下問題內(nèi)置套管光源中紫外光在SS高的工業(yè)污水中衰減很快，反應(yīng)器允許環(huán)隙寬度窄；底部曝氣使催化劑流化，但是沒有設(shè)置適當(dāng)導(dǎo)流板控制流態(tài)，實現(xiàn)內(nèi)循環(huán)流動；多孔燒結(jié)板長期運行可能會導(dǎo)致堵塞，沒有實質(zhì)上解決分離的問題。尤宏等人設(shè)計的多光源三相循環(huán)流化床光化學(xué)反應(yīng)器和Fe/無機載體催化劑的制備及其污水處理方法(專利技術(shù)專利公開號CN1994546A)中，反應(yīng)器實現(xiàn)了內(nèi)循環(huán)，但只通過設(shè)置導(dǎo)流板進(jìn)行固、液、氣三相的分離，會產(chǎn)生相互干擾，分離效果不好；另外采用芬頓試劑作為催化劑，PH必須控制在酸性，容易產(chǎn)生鐵泥，限制其應(yīng)用范圍。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是針對光催化反應(yīng)中存在的光源利用率低問題，提供一種光源利用率高，催化劑傳質(zhì)效果好，反應(yīng)與分離實現(xiàn)一體化，能夠連續(xù)運行并且簡單實用的三相內(nèi)循環(huán)光催化反應(yīng)處理污水的方法。本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案如下一種，采用本專利技術(shù)人設(shè)計的三相內(nèi)·循環(huán)光催化反應(yīng)器，將污水反應(yīng)與分離一體化處理，其工藝過程是催化劑填裝一曝氣反應(yīng)—靜置一排泥，具體操作為將處理污水和催化劑加入反應(yīng)器，同時開動鼓風(fēng)機通過進(jìn)氣管鼓入空氣在曝氣器不斷曝氣；上升的空氣推動反應(yīng)液和催化劑加速光催化反應(yīng)，并從導(dǎo)流管中上升，在導(dǎo)流罩的作用下，反應(yīng)液折流到反應(yīng)器的沉淀池下段，再經(jīng)曝氣上升，形成流化和內(nèi)循環(huán)的狀態(tài)，同時一部分處理后廢水從導(dǎo)流罩外部的沉淀區(qū)緩慢上升，經(jīng)反應(yīng)器的錐形斜板進(jìn)一走除塵，得到處理后清水，部分未反應(yīng)的催化劑和一些污染物經(jīng)過沉淀作用到達(dá)反應(yīng)器底部，并與連續(xù)加入的污水一起在氣流和水流作用下重新進(jìn)入反應(yīng)器的導(dǎo)流管繼續(xù)參與光催化反應(yīng)；處理后清水在反應(yīng)器上段設(shè)置的出水管排出，氣體經(jīng)反應(yīng)器頂部的出氣管排出；反應(yīng)經(jīng)過一段時間后，打開排泥閥將底泥和催化劑排出更換催化劑；排出的催化劑催化劑經(jīng)過清洗和采用常規(guī)方法再生，繼續(xù)用于下一個周期的光催化反應(yīng)。以上所述的催化劑為Ti02粉末，其用量為I. 0-1. 7g/L，或者為沉降和分離性能好的負(fù)載型Ti02催化劑。以上所述的將底泥和催化劑排出方法是停止反應(yīng)，靜置Ih后，快速打開排泥閥，利用靜水壓力將沉積底部的污泥和催化劑顆粒排出并沖洗。以上所述的光催化反應(yīng)操作工藝參數(shù)為污水反應(yīng)停留時間為I一3h，加氣速度為O. 4—0. 6L/min，連續(xù)反應(yīng)10 — 15h，催化劑顏色變暗，效率降低后更換催化劑。本，應(yīng)用于污水處理和化學(xué)工程光催化反應(yīng)
本專利技術(shù)的優(yōu)點和積極效果I、在反應(yīng)器內(nèi)的石英套管外部設(shè)置圓柱形導(dǎo)流管和導(dǎo)流罩，底部液體經(jīng)過曝氣氣流帶動，從導(dǎo)流管往上流動，到導(dǎo)流罩頂部后反應(yīng)液折流到反應(yīng)器的沉淀池下段，再緩慢上升經(jīng)錐斜板后固體物下沉，再經(jīng)曝氣上升，形成流化和內(nèi)循環(huán)的狀態(tài)，同時一部分處理后廢水從導(dǎo)流罩外部的沉淀區(qū)緩慢上升，經(jīng)反應(yīng)器的錐形斜板進(jìn)一走除塵，得到處理后清水，部分未反應(yīng)的催化劑和一些污染物經(jīng)過沉淀作用到達(dá)反應(yīng)器底部，并與連續(xù)加入的污水一起在氣流和水流作用下重新進(jìn)入反應(yīng)器的導(dǎo)流管繼續(xù)參與光催化反應(yīng)；催化劑和污染物在反應(yīng)器內(nèi)保持流化狀態(tài)和循環(huán)流動，可以實現(xiàn)充分混合，催化劑表面不斷碰撞摩擦，污染物與催化劑不斷接觸與分離，從而實現(xiàn)高效傳質(zhì)。2、本專利技術(shù)中的導(dǎo)流管和導(dǎo)流罩內(nèi)壁鍍有水銀的玻璃作為反射紫外光的材料，紫外光經(jīng)光源發(fā)射到導(dǎo)流管和導(dǎo)流罩被反射回來，整個導(dǎo)流管和導(dǎo)流罩內(nèi)部形成一個紫外光強很高，照射很強的反應(yīng)空間，稱為反應(yīng)區(qū)；催化劑負(fù)載的污染物在反應(yīng)區(qū)內(nèi)得到高效降解，經(jīng)過內(nèi)循環(huán)進(jìn)入導(dǎo)流罩外部后反應(yīng)速率降低，催化劑內(nèi)循環(huán)流動到底部后，與進(jìn)水管進(jìn)入的污水在曝氣擾動的作用下重新混合，進(jìn)行下一周期的反應(yīng)。通過這種方式，催化劑表面污染經(jīng)常得到更新，保持較高的活性反應(yīng)速率得以加強，效率提高。通常的光催化反應(yīng)器，由于紫外光在COD和SS很高的污水中透射能力很低，能有效接收光源并參與反應(yīng)的催化劑實際上只存在于紫外光源周圍。因此，光源內(nèi)置的同軸套管式反應(yīng)器允許的狹縫寬度很窄。3、本專利技術(shù)的固、液、氣三相的分離由一體化的三相內(nèi)循環(huán)光催化反應(yīng)器完成，催化劑與污泥顆粒進(jìn)入沉淀區(qū)，沉淀區(qū)較寬，水流緩慢，催化劑與污泥等顆粒經(jīng)過斜板沉淀作用落回反應(yīng)器中，繼續(xù)參與循環(huán)反應(yīng)。反應(yīng)器可以有效實現(xiàn)污染物、催化劑、氣體和出水的三相分離，出水水質(zhì)得到提高，污染物去除率接近100%。實現(xiàn)反應(yīng)與分離一體化，能夠連續(xù)運 行并且簡單實用，易于實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。具體實施例方式下面對本專利技術(shù)具體實施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。旨在幫助讀者理解，不能構(gòu)成對本發(fā)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
一種三相內(nèi)循環(huán)流化床光催化反應(yīng)處理污水的方法，采用本專利技術(shù)人設(shè)計的三相內(nèi)循環(huán)光催化反應(yīng)器，將污水反應(yīng)與分離一體化處理，其工藝過程是：催化劑填裝→曝氣反應(yīng)→靜置→排泥，具體操作為：將處理污水和催化劑加入反應(yīng)器，同時開動鼓風(fēng)機通過進(jìn)氣管鼓入空氣在曝氣器不斷曝氣；上升的空氣推動反應(yīng)液和催化劑加速光催化反應(yīng)，并從導(dǎo)流管中上升，在導(dǎo)流罩的作用下，反應(yīng)液折流到反應(yīng)器的沉淀池下段，再經(jīng)曝氣上升，形成流化和內(nèi)循環(huán)的狀態(tài)，同時一部分處理后廢水從導(dǎo)流罩外部的沉淀區(qū)緩慢上升，經(jīng)反應(yīng)器的錐形斜板進(jìn)一歨除塵，得到處理后清水，部分未反應(yīng)的催化劑和一些污染物經(jīng)過沉淀作用到達(dá)反應(yīng)器底部，并與連續(xù)加入的污水一起在氣流和水流作用下重新進(jìn)入反應(yīng)器的導(dǎo)流管繼續(xù)參與光催化反應(yīng)；處理后清水在反應(yīng)器上段設(shè)置的出水管排出，氣體經(jīng)反應(yīng)器頂部的出氣管排出；反應(yīng)經(jīng)過一段時間后，打開排泥閥將底泥和催化劑排出更換催化劑；排出的催化劑催化劑經(jīng)過清洗和采用常規(guī)方法再生，繼續(xù)用于下一個周期的光催化反應(yīng)。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：喻澤斌，李明潔，孫蕾，
申請(專利權(quán))人：廣西大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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