本發(fā)明屬于污水修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種一體化油污水光催化修復(fù)反應(yīng)器及其運(yùn)行工藝。

背景技術(shù)：

油類污染的來源可以分為自然源和人為源，而人為源對于環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的影響更大，在石油的開采、運(yùn)輸、裝卸、加工和使用的過程中會產(chǎn)生大量的油類污染，同時工業(yè)油污水的排放也是油類污染的重要來源之一。首先，油類揮發(fā)物在紫外線照射下可以與其他有害氣體發(fā)生理化反應(yīng)從而污染大氣；再者，油類污染物會對土壤生態(tài)系統(tǒng)造成毀滅性打擊，土壤中的動植物和微生物無法生存，并且會污染地下水；同時，經(jīng)常發(fā)生的海上溢油事件則造成大量海洋生物的死亡。而油類污染一旦產(chǎn)生，其處理難度非常之大，特別是水體污染，因?yàn)樗w具有極強(qiáng)的流動性，十分容易擴(kuò)散，并且油類污染物難于降解，在天然條件下降解效率極低，因此有必要采用一種高效且方便的處理方法來應(yīng)對油類污染。

光催化技術(shù)在近年來發(fā)展迅速，已經(jīng)越來越多地被應(yīng)用于污水處理中，也出現(xiàn)了各種各樣的催化劑，而納米二氧化鈦的催化活性極高、沒有毒性且廉價(jià)易得，因此納米二氧化鈦被更多地應(yīng)用在污水處理中。

光催化修復(fù)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)決定了能否高效節(jié)能地進(jìn)行油污降解，然而現(xiàn)有的油污水光催化修復(fù)反應(yīng)器存在諸多問題：

一，光催化材料回收困難：傳統(tǒng)的光催材料通常采用光催化劑粉末，使光催化劑粉末懸浮于污水中，這種處理方法下光催化材料與污水接觸充分，但是其無法進(jìn)行回收和重復(fù)利用，增加了運(yùn)行成本，并且容易造成二次污染。

二，光催化材料易于從膜表面脫落：光催化材料與傳統(tǒng)的載體膜結(jié)合不夠緊密，在使用一段時間之后，光催化材料易于從載體膜表面脫落，造成光催化反應(yīng)速率降低。

三，催化劑膜的膜通量隨反應(yīng)時間的增加而減?。汗獯呋磻?yīng)過程中油污易于在膜表面沉積，催化劑顆粒也容易在膜表面堵塞，從而大大降低膜通量。

四，運(yùn)行成本較高：傳統(tǒng)的膜反應(yīng)器所采用的膜材料成本較為昂貴（如碳納米管），導(dǎo)致整個膜反應(yīng)器運(yùn)行成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

解決的技術(shù)問題：本發(fā)明的目的在于提供一種一體化油污水光催化修復(fù)反應(yīng)器，經(jīng)過改進(jìn)，使其綠色節(jié)能、高效穩(wěn)定、廉價(jià)易得、操作方便等特點(diǎn)，致力于油污水的修復(fù)。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一體化油污水光催化修復(fù)反應(yīng)器，由反應(yīng)箱和加壓器組成，所述反應(yīng)箱側(cè)壁頂部設(shè)有進(jìn)水口，與進(jìn)水口相對的側(cè)壁上設(shè)有與加壓器相連接的進(jìn)氣口，底部設(shè)有出水口，所述反應(yīng)箱內(nèi)設(shè)有至少兩個平行布置的反應(yīng)器，所述反應(yīng)器由支撐板及至少一個覆蓋在支撐板兩側(cè)的空心管組成，所述空心管表面還負(fù)載有催化材料，每個反應(yīng)器與出水口通過導(dǎo)流管相連，所述反應(yīng)器之間設(shè)有電動攪拌器，可通過攪拌使油污水混合均勻，并充分與催化材料接觸，從而提高光催化反應(yīng)速率。所述反應(yīng)箱內(nèi)設(shè)有至少一個紫外燈。

所述空心管的材質(zhì)為聚偏氟乙烯。

所述反應(yīng)箱和加壓器之間還設(shè)有閥門和流量計(jì)。

所述催化材料為負(fù)載有10~15wt%二氧化鈦的多水高嶺土粉末，由二氧化鈦納米顆粒負(fù)載于多水高嶺土顆粒制成。多水高嶺土顆粒，高嶺土已經(jīng)商業(yè)化生產(chǎn)，廉價(jià)易得，同時附著效率高，二氧化鈦顆粒負(fù)載于多水高嶺土顆粒后不易脫落，保證了高效降解的持續(xù)性。此外，將二氧化鈦納米顆粒負(fù)載于多水高嶺土顆粒上，可以有效解決油污的沉積和催化劑顆粒的堵塞導(dǎo)致膜通量降低的問題。在加壓器的作用下，污水可與負(fù)載于聚偏氟乙烯材料上的催化材料充分接觸，從而提升光催化反應(yīng)速率，同時，催化材料強(qiáng)力附著于聚偏氟乙烯空心管上也有利于催化材料的回收和重復(fù)利用。

所述紫外燈由紫外LED燈源體和高硼硅玻璃外殼兩部分組成。紫外LED燈管綠色節(jié)能、發(fā)光強(qiáng)度大，且能為光催化反應(yīng)提供必要條件；燈管外殼采用高硼硅玻璃，該玻璃耐高溫、強(qiáng)度高、硬度高、透光率高，堅(jiān)固耐用，在紫外光照射條件下不易損壞。

一體化油污水光催化修復(fù)反應(yīng)器的運(yùn)行工藝，包括如下步驟：油污水通過進(jìn)水口進(jìn)入反應(yīng)箱，待污水達(dá)到反應(yīng)箱體積的60%以上后，將電動攪拌器打開進(jìn)行攪拌，使油污水均勻分散，然后打開紫外燈，照射3~5小時后關(guān)閉紫外燈，打開加壓器，通過加壓器向反應(yīng)箱中加入氮?dú)?，使污水在氮?dú)鈮毫ο逻M(jìn)入空心管，在進(jìn)入空心管的過程中，油污水與附著在空心管上的催化材料接觸反應(yīng)，經(jīng)催化材料處理過的凈化水進(jìn)入空心管的空心區(qū)，并沿空心管流入導(dǎo)流管，再進(jìn)入出水口流出反應(yīng)箱。

所述氮?dú)鈮毫?0KPa以上。

有益效果：

與現(xiàn)有的油污水光催化修復(fù)反應(yīng)器相比，本發(fā)明提供的一體化油污水光催化修復(fù)反應(yīng)器具有如下顯著優(yōu)點(diǎn)：

1、功能一體化、占地面積??；

2、膜通量大、降解效率高；

3、運(yùn)行成本低、操作簡單；

4、綠色節(jié)能、無二次污染。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一體化油污水光催化修復(fù)反應(yīng)器示意圖；

圖2為本發(fā)明一體化油污水光催化修復(fù)反應(yīng)器對水中TOC的去除效果圖。

其中，1、進(jìn)水口，2、出水口，3、紫外燈，4、電動攪拌器，5、支撐板，6、空心管，7、閥門，8、流量計(jì)，9、加壓器，10、導(dǎo)流管，11、催化材料，12、反應(yīng)箱，13、進(jìn)氣口。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。

實(shí)施例1

圖1示意了本發(fā)明中一體化油污水光催化修復(fù)反應(yīng)器，由反應(yīng)箱12和加壓器9組成，所述反應(yīng)箱12側(cè)壁頂部設(shè)有進(jìn)水口1，與進(jìn)水口1相對的側(cè)壁上設(shè)有與加壓器9相連接的進(jìn)氣口13，底部設(shè)有出水口2，所述反應(yīng)箱12內(nèi)設(shè)有至少兩個平行布置的反應(yīng)器，所述反應(yīng)器由支撐板5及至少一個覆蓋在支撐板5兩側(cè)的空心管6組成，所述空心管6表面還負(fù)載有催化材料11，每個反應(yīng)器與出水口2通過導(dǎo)流管10相連，所述反應(yīng)器之間設(shè)有電動攪拌器4，所述反應(yīng)箱12內(nèi)設(shè)有至少一個紫外燈3。

所述反應(yīng)箱12和加壓器9之間還設(shè)有閥門7和流量計(jì)8。

油污水通過進(jìn)水口1進(jìn)入反應(yīng)箱12，待污水達(dá)到反應(yīng)箱體積的60%以上后，將電動攪拌器4打開進(jìn)行攪拌，使油污水均勻分散，然后打開紫外燈3，照射3~5小時后關(guān)閉紫外燈3，打開加壓器9，通過加壓器9向反應(yīng)箱12中加入氮?dú)?，使污水在氮?dú)鈮毫ο逻M(jìn)入空心管6，在進(jìn)入空心管6的過程中，油污水與附著在空心管6上的催化材料11充分接觸反應(yīng)，經(jīng)催化材料11處理過的凈化水進(jìn)入空心管6的空心區(qū)，并沿空心管6流入導(dǎo)流管10，再進(jìn)入出水口2流出反應(yīng)箱12。

實(shí)施例2

該一體化油污水光催化修復(fù)反應(yīng)器對油污水中TOC的去除實(shí)施例：

（1）二氧化鈦的固定：首先將15g的N-β-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷溶于600mL甲苯，然后在聲波法下加入15g多水高嶺土粉末和15g二氧化鈦，將懸浮液在70℃下攪拌8小時，攪拌后的沉淀物放入400mL的四氫呋喃和400mL的蒸餾水混合液中離心4小時，最后將所得粉末（二氧化鈦-多水高嶺土粉末）在90℃的烤箱中干燥6小時。

（2）聚偏氟乙烯膜的制備：首先將聚偏氟乙烯放入80℃的烤箱中6小時，然后將二氧化鈦-多水高嶺土粉末和聚偏氟乙烯加入到二甲基乙酰胺中（二氧化鈦-多水高嶺土粉末和聚偏氟乙烯的質(zhì)量分別為二甲基乙酰胺的2%和25%），然后在80℃下用聲波法處理4小時，然后在水中進(jìn)行2小時的旋轉(zhuǎn)離心，離心過程中每過半小時更換清潔的水，最后進(jìn)行干燥即可。

（3）修復(fù)過程：首先將2L的油污水加入到反應(yīng)箱中，打開紫外燈照射3小時，然后關(guān)閉紫外燈，通過調(diào)節(jié)氮?dú)獾倪M(jìn)入使反應(yīng)器氣壓達(dá)到80KPa，然后進(jìn)行1小時的膜過濾。結(jié)果如圖2所示，該一體化油污水光催化修復(fù)反應(yīng)器對油污水中TOC的降解率能夠達(dá)到80%以上，降解油污效率高。

以上所述實(shí)施方式僅為本專利的優(yōu)選實(shí)施例，本專利不限于上述實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，在不背離本專利設(shè)計(jì)原理的前提下，對它所做的任何顯而易見的改動，都屬于本專利的構(gòu)思和所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。