本發明專利技術涉及一種兼具防范二次污染功能的紫外光催化大容量廢水降解裝置，屬于廢水處理技術領域。現有的相關技術中，存在微波能量浪費、單罐廢水處理量偏小、內部大循環強度不足、氣泡升騰路徑偏短、重點區域供氧集中度不夠、催化劑微粒截留環節偏弱、降解反應終點時刻難辨明、催化劑團聚物無法原位強力消散等等問題，本案針對上述系列問題。本案以金屬籠約束微波輻照空域，使得反應器大幅擴容成為可能；其結構并利于重點降解反應區空氣氣氛的強化供給；其外置級聯的三級反沖洗式過濾器利于催化劑微粒的精細攔截；其結構并能原位強力消散催化劑團聚物，同時捎帶超聲清潔石英管；其結構并能在降解反應達到終點時自動即時關閉相關電源。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種兼具防范二次污染功能的紫外光催化大容量廢水降解裝置，屬于C02F廢水處理
技術介紹
微波光催化降解處理技術，作為一種有效的針對含有機污染物工業廢水的無害化處理技術，近年來頗受關注。關于微波光催化降解技術，作為一例，可以參見公開號為CN102260003A的中國專利申請案。該公開號為CN102260003A的中國專利申請案，是以微波作為激發源，激發無極紫外燈發射紫外線，于液體內部照射摻有光催化劑二氧化鈦的懸濁液，該無極紫外燈被石英管所籠罩保護著，有空氣泵向該石英管內腔持續注入空氣，由石英腔溢出的空氣經由管道與位于反應器底部的微孔曝氣頭聯通，該反應器內部的下方區域為曝氣區，該反應器內部的上方區域是微波光催化反應區，該方案還以反應器內置的膜分離組件，來提析凈化后的水，并以該膜分離組件實現光催化劑二氧化鈦微粒的截留再用；該方案還在無極紫外光源與膜分離組件之間架設隔板，用于防止紫外線對有機質的膜分離組件的輻射損傷；通入反應器內部的空氣，部分直接參與依托光催化劑二氧化鈦的光催化降解反應，還有一部分空氣，在紫外光的直接照射下，生成一定量的臭氧，該生成的臭氧當然也發揮著針對有機污染物的直接的氧化降解作用。該公開號為CN102260003A的中國專利申請案毫無疑問為微波光催化廢水降解技術的進步起到了不可忽視的推動作用，其研發人員在該領域所展開的工作令人敬佩。基于由衷的敬佩之意，以及，共同的努力方向，我們下面要談的是問題。以下將要談到的問題，共有十個；該十個問題是并列的十個問題；其排序的先后僅僅是出于論述便捷的考慮。問題之一:該公開號為CN102260003A的中國專利申請案，其用于攔截催化劑二氧化鈦微粒的膜分離組件是安置于反應器內腔，浸沒在處理對象液體之中，并且依靠升騰的含臭氧氣泡來沖刷膜分離組件，藉此除去其表面所吸附、滯留的催化劑微粒，達成催化劑微粒的回收、再利用目的，同時，膜分離組件也是依靠這個方式自潔并保持其分離能力，那么，基于該結構，只能選用商業用簾 式中空纖維膜組件或平板膜組件，并且，該膜分離組件是需要浸泡在有臭氧氣泡升騰的強氧化性的周遭環境中，因此，對膜分離組件的氧化耐受力必然有要求，普通材質的有機膜分離組件不能耐受這樣的使用環境，故只能選用PVDF材質的膜分離組件，這一點已在該案公開文本第0009段文字以及權項3中清楚地表明；該種需要特殊的氧化耐受力的濾膜其材質成本較高，其市售價格當然也高于無氧化耐受力要求的普通有機微濾膜組件；換句話說，該案的結構方式，導致膜分離組件的材質被局限于較昂貴的PVDF材質。再有，裝置內可能的紫外光泄露，可能觸及有機膜組件，這也要求裝置內的有機膜組件材質能夠抵抗紫外光輻照，從這一點看，基于該裝置的結構方案，有機膜分離組件的材質也只能被局限在較昂貴的PVDF材質。有機膜組件相較于陶制過濾組件，有其顯而易見的優勢；關于這一點，對于過濾技術專業的人士來說，是公知的，在這里不展開贅述。那么，在使用有機材質膜組件的前提之下，能否撇開這種PVDF濾膜材質局限呢？這是一個需要解決的問題，此為問題之一。問題之二:鑒于所述升騰氣泡的沖刷力、清潔能力比較弱，因此，與該清潔方式配合使用的膜分離組件其孔徑只能選用比較大的微濾級別的濾孔孔徑，該微濾級別的濾孔孔徑為0.1-0.2微米，關于這一點，同樣在該案公開文本第0009段文字以及權項3中有清楚的限定，該種濾孔孔徑限定，從該案這樣的膜分離組件的選型、內置且浸泡使用方式、升騰氣泡自潔方法來看，是必然的，只能限定其濾孔孔徑在微濾級別。換句話說，這種以升騰氣泡沖刷的方式其沖刷力、清潔力太弱，以至于根本無法應對更小孔徑的濾膜，所以說，在該案裝置中，濾膜孔徑限定在0.1微米-0.2微米之間，是沒有商量余地的必然選擇。所謂0.1-0.2微米的濾孔孔徑，如果換一個計量單位，對應的就是100-200納米的濾孔孔徑；那是什么概念呢？以其下限的100納米濾孔孔徑來說，它所能攔截的催化劑微粒其尺寸必須是在100納米以上，而小于100納米的催化劑微粒是無法被攔截的；換句話說，小于100納米的催化劑微粒將直接穿透、通過膜組件的濾孔，混入降解反應器所輸出的所謂的凈水之中。現在需要來談談紫外光催化降解反應所涉光催化劑的粒徑以及光催化劑劑型選擇。從事光催化降解研究的專業人士都知道，以紫外光激勵的光化學降解反應，其催化劑多選用二氧化鈦微粒催化劑；目前，在實驗室水平上已經研發出品種繁多的基于二氧化鈦光催化特性的光降解用微 粒催化劑，當然，這些不同制備方式形成的光降解用催化劑，其粒徑也是多樣的；不同制備方法制成的光催化劑其粒徑小至20納米，大至100000納米也即100微米，都有，其中不乏性能優異的光催化劑品種；但是，由于性能長期穩定性評價、制備成本以及市場拓展等等方面因素的制約，絕大多數的所述光催化劑其供應能力僅局限于實驗室水平，而沒有能夠形成大規模市售的生產水平；目前周知的能夠大量購買到的市售的能夠實際大量使用的用于紫外光波段的光催化劑是著名的氣相二氧化鈦P25 ;氣相二氧化鈦P25其具體技術含義，業內人士都知道，在這里不展開贅述；氣相二氧化鈦P25的平均粒徑是21納米；氣相二氧化鈦P25性能不算最優，但是，其性能穩定，關鍵是可以在市場上大量購買得到，并可以在工業規模上大量使用，因此，光催化專業實驗室里也常常用P25催化劑來作為衡量各種自制光催化劑催化性能的參照指針或對比指針，事實上，鑒于紫外光催化降解反應的特點，分散度越高的光催化劑，越是適合該型反應的需要，也就是說，平均粒徑在21納米左右的光催化劑其所能夠提供的觸媒界面面積、抗沉降能力、催化性能長期穩定性等等方面，綜合而言，是最理想的。簡單地講，目前，價廉物美，能夠實際大量購買、使用的現成的市售的商品級的紫外光波段的光催化劑，就是平均粒徑為21納米的氣相二氧化鈦P25催化劑；在工業規模的應用層面，這種平均粒徑為21納米的光催化劑是事實上的首選。上文已述及，該公開號為CN102260003A的中國專利申請案，其用于攔截光催化劑的膜組件，是以升騰氣泡的沖刷來剝離膜組件表面所吸附、沉積的催化劑微粒，然而，該種以升騰氣泡沖刷的方式其沖刷力、清潔力太弱，以至于根本無法應對更小孔徑的濾膜，因此，在該案裝置中，濾膜孔徑被限定在0.1微米-0.2微米之間微濾濾孔級別，換個計量單位來說，在該案裝置中，濾膜孔徑被限定在100納米-200納米之間的微濾濾孔級別，這是沒有商量余地的必然選擇；該案無可選擇的100納米-200納米之間的微濾濾孔當然無法攔截如上所述的平均粒徑為21納米的氣相二氧化鈦P25顆粒；那么，如果使用P25光催化劑，該催化劑將完全無法攔截，并流入所謂的凈水中，形成二次污染，當然也造成催化劑的嚴重損失和無法再用；即便是使用其它品種的為此而特制的大粒徑的二氧化鈦光催化劑，其使用過程中因相互碰撞或與器壁碰撞，必然也會產生大量小粒徑碎片，其中粒徑小于100納米的碎片，同樣不能被100納米-200納米之間的微濾濾孔所攔截，這些小碎片也會透過其膜組件進入所謂的凈水之中，形成二次污染。可見，該公開號為CN102260003A的中國專利申請案，其針對光催化劑微粒的攔截結構方案以及相關膜組件的清潔方案都不理想。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
兼具防范二次污染功能的紫外光催化大容量廢水降解裝置，該裝置的結構包括反應器，該反應器是一個中空的容器，該反應器其外形輪廓呈立方體形、長方體形、圓柱體形、橢圓柱體形、多棱柱體形、球體形或橢球體形，在該反應器內腔的下部區域裝設有許多的微孔曝氣頭，以及，石英管，該石英管架設在所述反應器的內腔位置，該石英管的兩端裝設有封堵蓋頭，分別位于石英管兩端的所述封堵蓋頭上均開設有通氣接口，以及，無極紫外燈，該無極紫外燈呈棒狀、環狀、球狀、海星狀或海膽狀，該無極紫外燈的數量至少在一個以上，該數量至少在一個以上的無極紫外燈均架設在所述石英管的內部，以及，空氣泵，該空氣泵裝設于反應器的外部，所述石英管其一端封堵蓋頭上的通氣接口經由通氣管道并透過反應器的壁與所述空氣泵的出氣口聯接，所述石英管其另一端封堵蓋頭上的通氣接口經由另一條通氣管道與位于反應器內腔下部區域的微孔曝氣頭聯接，以及，微波發生器，該微波發生器裝設于反應器的外部，該微波發生器是磁控管，以及，波導管，該波導管是用于傳輸微波的構件，該波導管的一端與所述磁控管聯通，該波導管的另一端透過反應器的壁朝向反應器的內腔，以及，水泵，該水泵位于反應器的外部，該水泵用于向反應器的內腔泵送待處理的廢水，該水泵的出水口經由通水管道并透過反應器的壁通向反應器的內腔，該反應器上方開設有尾氣排放口，其特征在于，該波導管的透過反應器的壁的那一端進一步延伸進入反應器的內腔，以及，該反應器的結構還包括金屬材質的籠狀的微波輻照空域約束器，該籠狀的微波輻照空域約束器其結構中遍布著許多的孔洞或網眼，該籠狀的微波輻照空域約束器的功能是約束微波輻照空域，該金屬材質的籠狀的微波輻照空域約束器就是一個金屬籠，該金屬籠裝設在反應器的內腔位置，該波導管的深入反應器內腔的那個端口與該金屬籠的內腔聯通，所述聯通指的是微波通道意義上的連接與貫通，所述石英管是架設在該金屬籠的內部，兩條所述通氣管道均穿透該金屬籠的壁，該金屬籠的壁的結構位置是介于反應器內壁與石英管外壁之間的結構位置，以及，增壓泵，該增壓泵用于增壓泵送混有大量催化劑微粒的降解之后的水，該增壓泵其進水口經由另一條通水管道并透過所述反應器的壁與所述反應器的內腔聯接，以及，反沖洗式前置預過濾器，該反沖洗式前置預過濾器其進水口與所述增壓泵的出水口聯接，以及，反沖洗式中空纖維膜微濾過濾器，所述反沖洗式前置預過濾器其凈水出口經由第一個凈水閥與該反沖洗式中空纖維膜微濾過濾器的進水口聯接，以及，反沖洗式中空纖維膜超濾過濾器，所述反沖洗式中空纖維膜微濾過濾器其凈水出口經由第二個凈水閥與該反沖洗式中空纖維膜超濾過濾器的進水口聯接，該反沖洗式中空纖維膜超濾過濾器其凈水出口與第三個凈水閥的進口端聯接，該第三個凈水閥的出水端是輸出終端凈水的出水端，所述反沖洗式前置預過濾器其污水出口經由第一個污水閥與所述反應器的內腔聯接，所述反沖洗式中空纖維膜微濾過濾器其污水出口經由第二個污水閥與所述反應器的內腔聯接，所述反沖洗式中空纖維膜超濾過濾器其污水出口經由第三個污水閥與所述反應器的內腔聯接，各所述過濾器均用于截留催化劑微粒，各所述過濾器其污水出口均轉用為受截留催化劑微粒的回收再用輸出口或回流再用輸出口，以及，所述許多的微孔曝氣頭相互聚集形成團簇狀微孔曝氣頭集群，該團簇狀微孔曝氣頭集群懸空地架設在所述反應器內腔的下部區域，該團簇狀微孔曝氣頭集群其底側邊緣與所述反應器內腔底面的縱向距離介于10厘米與50厘米之間，該團簇狀微孔曝 氣頭集群其周遭邊緣與所述反應器內腔側壁的橫向距離介于20厘米與300厘米之間，該團簇狀微孔曝氣頭集群其中心或重心位于所述石英管的正下方，以及，臭氧傳感器，該臭氧傳感器其取樣管的取樣端口鄰近所述尾氣排放口或探入所述尾氣排放口的內部，以及，臭氧含量顯示器、臭氧警示器或臭氧含量顯示器與臭氧警示器的復合機構，該臭氧傳感器經由第一條電纜與該臭氧含量顯示器、臭氧警示器或臭氧含量顯示器與臭氧警示器的復合機構聯接，以及，電源控制器，該臭氧傳感器其輸出電訊號經由第二條電纜與該電源控制器聯接，該電源控制器經由第三條電纜與所述磁控管聯接，該電源控制器經由第四條電纜與所述空氣泵聯接，該電源控制器是能夠根據其所接收的所述電訊號進行電源開關動作的電源控制器，以及，超聲波換能器，該超聲波換能器是裝設在該反應器的底部外側位置或底部內側位置，以及，高頻振蕩電訊號傳輸電纜，該高頻振蕩電訊號傳輸電纜的一端與該超聲波換能器聯接，以及，高頻振蕩電訊號發生器，所述高頻振蕩電訊號傳輸電纜的另一端與該高頻振蕩電訊號發生器聯接。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：李榕生，任元龍，孔祖萍，王冬杰，李天華，孫杰，干寧，
申請(專利權)人：寧波大學，
類型：發明
國別省市：
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