專利名稱：循環(huán)光催化廢水凈化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種循環(huán)光催化廢水凈化系統(tǒng)，具體地說涉及一種通過廢水反復(fù)循環(huán) 流經(jīng)光催化平推流反應(yīng)器以使廢水得到降解凈化的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
企業(yè)在生產(chǎn)過程中，由于生產(chǎn)工藝因素的制約不可避免地產(chǎn)生大量的廢水，這些 廢水作為固定污染源，如不加處理長(zhǎng)期直接排放，將嚴(yán)重?fù)p害周邊的生態(tài)環(huán)境。目前處理這 些廢水主要有化學(xué)和生物兩種方法，這兩種方法在使廢水得到凈化的同時(shí)都不可避免地將 廢水中的污染物轉(zhuǎn)移到污泥或剩余污泥中，造成二次污染；或者催生廢水中的污染物揮發(fā)， 引發(fā)大氣污染，也造成了二次污染。對(duì)于高濃度有機(jī)或無機(jī)廢水，化學(xué)方法處理的成本非常 高，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)的角度來講是不可行的，而生物方法卻無能為力。近一二十年來，光催化技 術(shù)開始應(yīng)用于水質(zhì)凈化，在光催化反應(yīng)機(jī)理、催化劑研發(fā)等方面取得了眾多非常積極的成 果。大量的研究表明，光催化不僅僅是活潑的H+和…！！自由基把有機(jī)物通過一系列反應(yīng)氧 化成C02和H20，同時(shí)還能還原Cr6+、Hg2+、Ag+等重金屬離子及無機(jī)污染物。光催化技術(shù)未 能大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用于廢水處理凈化的原因是雖然目前國(guó)內(nèi)外對(duì)光催化反應(yīng)器進(jìn)行了不 同方式的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，但只是停留在小型的廢水處理工藝和試驗(yàn)階段，諸如水質(zhì)凈化器等， 較大型化的光催化反應(yīng)器的研發(fā)尚未開展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于通過設(shè)計(jì)一個(gè)較大型的Ti02光催化平推流反應(yīng)器，使廢水反復(fù) 循環(huán)以平推流方式流過反應(yīng)器，對(duì)于固定量的廢水來說放大了反應(yīng)器的凈化功能，使廢水 中的污染物被逐步降解后得到徹底的凈化。本發(fā)明由前處理單元、循環(huán)凈化單元、控制單元 和凈水沉淀池組成。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于企業(yè)所產(chǎn)生的各類工藝廢水，特別是高濃度有機(jī) 廢水的凈化治理。應(yīng)用本發(fā)明建設(shè)的企業(yè)廢水處理站，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，其建設(shè)成本 低廉、出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)、運(yùn)行成本小、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單方便、無臭氣排放、污泥達(dá)到直接排放 標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明的凈化基本過程廢水首先經(jīng)前處理單元處理，攔截懸浮物后進(jìn)入調(diào)節(jié)池。 打開閥門讓調(diào)節(jié)池中的廢水自流進(jìn)入循環(huán)池或泵入循環(huán)池，進(jìn)水完成后關(guān)閉此閥門或停止 泵入。啟動(dòng)循環(huán)水泵，在控制單元的作用下，使廢水反復(fù)循環(huán)以平推流方式流過反應(yīng)器。在 循環(huán)流動(dòng)的過程中，廢水中的污染物將被逐漸降解而減少，直至最后達(dá)到凈化目標(biāo)。此時(shí)， 控制單元讓凈化后的水排入沉淀池并關(guān)閉循環(huán)水泵，完成一個(gè)循環(huán)凈化周期。調(diào)節(jié)池里的 廢水通過自流再次進(jìn)入循環(huán)池或泵入循環(huán)池后，開始下一個(gè)循環(huán)凈化周期。本發(fā)明設(shè)計(jì)(實(shí)施方式)的要點(diǎn)是(1)集水井上端內(nèi)壁、整個(gè)格柵表面、調(diào)節(jié)池上端內(nèi)壁必須用二氧化鈦涂膜劑進(jìn)行 涂膜，以便廢水在進(jìn)入光催化平推流反應(yīng)器之前盡可能地通過光催化反應(yīng)降解一些其中的 污染物；
(2)根據(jù)地形地貌的不同，可設(shè)計(jì)循環(huán)池與調(diào)節(jié)池多種相對(duì)位置布置格局，在平地 的情況下采用沉水泵進(jìn)水，有坡地的情況下采用自流進(jìn)水?？紤]到節(jié)能和降低運(yùn)行成本，盡 可能地采用自流設(shè)計(jì)；(3)由于采光要求，光催化平推流反應(yīng)器需固定在空中，一般離地面1.5m左右即 可。為節(jié)省用地，將循環(huán)池布置在反應(yīng)器的下面；(4)先準(zhǔn)備好足額的陶瓷棒光催化劑，規(guī)格為直徑0. 5cm、長(zhǎng)5-8cm，陶瓷棒光催化 劑一端用于嵌入混凝土，負(fù)載納米二氧化鈦薄膜的另一端用塑料薄膜包覆(施工完成后再 去掉)。進(jìn)行光催化平推流反應(yīng)器槽形混凝土結(jié)構(gòu)的施工時(shí)，將陶瓷棒光催化劑嵌入底面 混凝土約2cm，相鄰兩根之間的距離相同，為1cm左右，形成陶瓷棒光催化劑陣列，同時(shí)使用 噴粉器將納米二氧化鈦負(fù)載到槽形混凝土結(jié)構(gòu)的底面和兩邊內(nèi)壁面上，利用水泥的凝聚性 形成二氧化鈦薄膜。布水器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要保障廢水以較均勻的形態(tài)進(jìn)入反應(yīng)器。在槽形混 凝土結(jié)構(gòu)的兩邊安裝若干帶反射裝置的低壓長(zhǎng)效汞齊燈作為輔助光源；廢水在平推流過程 中，在流動(dòng)方向上的污染物沒有返混，而在垂直于流動(dòng)方向的平面上，由于陶瓷棒光催化劑 陣列的擾動(dòng)作用，廢水中的污染物得到最大程度的混合和分散，這樣就建成了非常理想的 光催化平推流反應(yīng)器；(5)固定好U形永久性磁鐵簇，讓進(jìn)水管在U形永久性磁鐵的兩極中穿過。由于廢 水切割磁力線，使廢水中的溶解氧含量增高并產(chǎn)生H202、廢水中的污染物大分子團(tuán)變成小分 子。廢水中溶解氧含量增高并產(chǎn)生H2o2可以減少電子與空穴的復(fù)合幾率(這是因?yàn)檠趸瘎?可強(qiáng)有力地俘獲導(dǎo)帶電子)，提高催化劑的活性；廢水中的染物大分子團(tuán)變成小分子，可增 強(qiáng)污染物與光催化劑表面的接觸，提高降解速；(6)控制單元中的COD和流量計(jì)探頭按權(quán)利要求書第8條所述的規(guī)定安裝，COD控 制閥值按國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定，如企業(yè)回用凈化水，可設(shè)定更嚴(yán)格的控制閥值。控制單元集成 后需進(jìn)行調(diào)試才可正式投入運(yùn)行。(7)按環(huán)保執(zhí)法部門的要求，凈水沉淀池安裝用于外排的巴歇爾槽，以便監(jiān)督管理。
具體實(shí)施例方式本領(lǐng)域工程技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案以及上述設(shè)計(jì)(實(shí)施方式)的要點(diǎn)， 可將本發(fā)明應(yīng)用于企業(yè)工藝廢水凈化治理。實(shí)施例黃姜是一種生產(chǎn)留體激素類藥物的基礎(chǔ)植物原料，我國(guó)的鄂西北、陜南、豫西南地 區(qū)的地理和氣候條件很適合人工種植黃姜，而黃姜加工業(yè)是在該地區(qū)黃姜大面積種植的基 礎(chǔ)上發(fā)展起來的一個(gè)重要醫(yī)藥化工行業(yè)。然而該地區(qū)地處南水北調(diào)的中線水源區(qū)，其黃姜 的加工生產(chǎn)皂素的過程中所產(chǎn)生大量高濃度有機(jī)廢水(簡(jiǎn)稱黃姜廢水)直接對(duì)南水北調(diào) 的中線水源區(qū)的水質(zhì)安全構(gòu)成威脅，黃姜廢水的治理越來越受到人們的重視。黃姜廢水主 要來源于洗姜、漿料分離液和洗酸3個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)。其中主要污染物是還原性糖、蛋白質(zhì)、少 量的水溶性皂甙、單寧、糠醛類物質(zhì)等。綜合廢水水質(zhì)C0Dcr/(mg L) 12000 8000，SS/ (mg L) 1200 1300，pH 0. 8 1. 2，色度 / 倍約 600。黃姜廢水處理是一個(gè)技術(shù)難題，多個(gè)省部級(jí)科技專項(xiàng)和基金資助的課題研究，也未能解決。其它一些實(shí)驗(yàn)性研究如單室型微生物電池處理方法、固定化微生物處理方法等 效果也很不理想。目前普遍采用預(yù)處理+厭氧+好氧+混凝、脫色組合工藝，建設(shè)投資大， 處理成本較高，且出水水質(zhì)不穩(wěn)定。應(yīng)用本發(fā)明在黃姜皂素生產(chǎn)企業(yè)建設(shè)廢水處理站，建設(shè) 投資小，處理成本低，出水水質(zhì)不僅可以穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，而且還可以作為回用水用于生產(chǎn)。以湖 北省十堰市某黃姜皂素生產(chǎn)企業(yè)日處理250M3黃姜廢水為例，設(shè)計(jì)循環(huán)光催化廢水凈化系 統(tǒng)，主要參數(shù)如下(1)調(diào)節(jié)池容積500m3 ；(2)循環(huán)池容積100m3，根據(jù)地形，調(diào)節(jié)池中的黃姜廢水自流進(jìn)入循環(huán)池，循環(huán)池置 于反應(yīng)器下方；(3)選用川崎重工二氧化鈦涂膜劑，武漢方圓納米二氧化鈦粉末；(4)光催化平推流反應(yīng)器離地面1. 5m,長(zhǎng)30m，寬20m，陶瓷棒光催化劑規(guī)格為直徑 0. 5cm、長(zhǎng) 6cm ；(5)固定1塊可產(chǎn)生強(qiáng)度為2T磁場(chǎng)的U形永久性磁鐵，讓進(jìn)水管穿過U形永久性 磁鐵；(6)選用深圳世紀(jì)天源COD在線監(jiān)測(cè)儀和超聲波流量計(jì)，西門子S7-200PLC，北京 阿爾肯控制閥門；根據(jù)湖北省預(yù)算定額標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，該廢水處理站建設(shè)成本約75萬元，大大低于現(xiàn)有 建設(shè)成本。
權(quán)利要求
一種循環(huán)光催化廢水凈化系統(tǒng)，其特征在于由前處理單元、循環(huán)凈化單元、控制單元和凈水沉淀池組成；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前處理單元，其特征在于由集水井、格柵和調(diào)節(jié)池組成；集水 井和調(diào)節(jié)池上端內(nèi)壁以及格柵表面都用二氧化鈦涂膜劑進(jìn)行涂膜；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的循環(huán)凈化單元，由循環(huán)池、循環(huán)管泵、磁化裝置以及光催化平 推流反應(yīng)器組成；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的循環(huán)池、循環(huán)管泵和磁化裝置其特征在于(1)調(diào)節(jié)池中的 廢水可通過管道自流進(jìn)入循環(huán)池，由閥門控制；或通過沉水泵泵入循環(huán)池，循環(huán)池置于光催 化平推流反應(yīng)器下方；(2)循環(huán)管泵的作用是通過水泵將循環(huán)池中的廢水抽入布水器，廢 水以平推流方式流經(jīng)光催化平推流反應(yīng)器床體后在出口處流出，進(jìn)入帶有控制閥的收集裝 置，收集裝置允許廢水由一個(gè)方向經(jīng)回流管道流至循環(huán)池，或在另一個(gè)方向經(jīng)排放管道流 至凈水沉淀池；(3)磁化裝置為安裝固定的一簇U形永久性磁鐵構(gòu)成，進(jìn)水管穿過U形永久 性磁鐵使廢水切割磁力線后進(jìn)入布水器；
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光催化平推流反應(yīng)器，其特征在于(1)反應(yīng)器床體為槽型混 凝土結(jié)構(gòu)，外底面離循環(huán)池約0. 5-2m左右；(2)使用噴粉器將納米二氧化鈦負(fù)載到槽形混 凝土結(jié)構(gòu)的底面和兩邊內(nèi)壁面上，利用水泥的凝聚性形成二氧化鈦薄膜；(3)在槽形混凝 土結(jié)構(gòu)的底面布置規(guī)格為直徑0. 5cm、長(zhǎng)5-12cm的陶瓷棒光催化劑陣列，相鄰兩根陶瓷棒 光催化劑之間的距離約1cm，陶瓷棒光催化劑陣列對(duì)推流中的廢水形成擾動(dòng)；陶瓷棒光催 化劑系采用冷氣動(dòng)力噴涂的方法在陶瓷棒表面負(fù)載納米二氧化鈦粉末形成薄膜而成；
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光催化平推流反應(yīng)器，其特征在于在槽形混凝土結(jié)構(gòu)的兩邊 安裝若干帶反射裝置的低壓長(zhǎng)效汞齊燈；
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光催化平推流反應(yīng)器，其特征在于光催化平推流反應(yīng)器槽形 混凝土結(jié)構(gòu)的一端安裝布水器，另一端作為出口，布水器與循環(huán)管泵構(gòu)成推流器；
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制單元，其特征在于由COD在線監(jiān)測(cè)儀、流量計(jì)、PLC及工 控機(jī)組成，對(duì)權(quán)利要求4所述的水泵電源和控制閥進(jìn)行控制；COD在線監(jiān)測(cè)儀的監(jiān)測(cè)點(diǎn)安 裝在權(quán)利要求4所述的收集裝置處，流量計(jì)探頭安裝在權(quán)利要求4所述的排放管道的出口 處；
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制單元，其特征在于當(dāng)COD在線監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)到的COD值大 于設(shè)定的控制閥值時(shí)，工控機(jī)對(duì)權(quán)利要求4所述的控制閥發(fā)出指令，廢水經(jīng)回流管道流至 循環(huán)池；當(dāng)COD在線監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)到的COD值小于或等于設(shè)定的控制閥值時(shí)，工控機(jī)對(duì)權(quán)利要 求4所述的控制閥發(fā)出指令，廢水經(jīng)排放管道流至凈水沉淀池；當(dāng)流量計(jì)監(jiān)測(cè)到的排水管 道的流量為零時(shí)，工控機(jī)發(fā)出指令斷開水泵電源。此時(shí)，一個(gè)循環(huán)凈化周期已完成，調(diào)節(jié)池 里的廢水通過自流或泵入再次進(jìn)入循環(huán)池后，開始下一個(gè)循環(huán)凈化周期；
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凈水沉淀池，其特征在于其排放口安裝巴歇爾槽。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種循環(huán)光催化廢水凈化系統(tǒng)，具體地說涉及一種通過廢水反復(fù)循環(huán)流經(jīng)光催化平推流反應(yīng)器以使廢水得到凈化的系統(tǒng)，該系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于各類企業(yè)所產(chǎn)生的工藝廢水，特別是高濃度有機(jī)廢水的治理。該系統(tǒng)由前處理單元、循環(huán)凈化單元、控制單元和凈水沉淀池組成。應(yīng)用該系統(tǒng)建設(shè)的企業(yè)工藝廢水處理站，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，其建設(shè)成本低廉、出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)、運(yùn)行成本小、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單方便、無臭氣排放、污泥達(dá)到直接排放標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號(hào)C02F9/12GK101941773SQ20101027500
公開日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2010年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月3日
發(fā)明者張 杰 申請(qǐng)人:武漢慧邦環(huán)境工程技術(shù)有限公司