本發(fā)明屬于污水修復技術領域，涉及一種有機廢水光催化修復反應器及其運行工藝。

背景技術：

隨著經(jīng)濟的迅速發(fā)展，世界工業(yè)化進程的不斷推進，人類在發(fā)展經(jīng)濟的同時也造成了大量的污染。尤其是工業(yè)廢水的排放對于環(huán)境的影響巨大，食品加工、造紙、印染、化工等工業(yè)廢水大量排放，使這些廢水中的蛋白質(zhì)、油脂、木質(zhì)素等有機物質(zhì)以懸浮或者溶解狀態(tài)存在于水中，而這些物質(zhì)可以被水中微生物氧化分解，但是卻會造成水中溶解氧的減少，從而影響魚類和其他水生生物的生長。水中溶解氧耗盡后，有機物進行厭氧分解，產(chǎn)生硫化氫、氨和硫醇等難聞氣味，使水質(zhì)進一步惡化。同時，生活污水中也含有大量的有機物質(zhì)，包括油類、蛋白質(zhì)等等，因此，有機廢水的直接排放對于河流湖泊的生態(tài)環(huán)境影響巨大，更重要的是會對人類健康造成威脅。在這樣的環(huán)境下，我們有必要尋求一種合適的方法來對有機廢水進行處理，使之經(jīng)過一定的凈化后再排放。

近年來，光催化技術已經(jīng)得到了大力發(fā)展，越來越多的專家學者開始應用光催化技術來進行污染修復，特別是在水中應用光催化技術來凈化污水。光催化技術操作簡單，綠色無污染，具有非常不錯的應用前景。而工業(yè)廢水和生活污水中都含有大量的有機污染物，利用光催化技術進行有機污染物的降解是一種比較不錯的方法。而將光光催化材料應用到反應器中，使用反應器進行有機廢水的凈化是一種有效的策略，但是在現(xiàn)有的光催化反應器中仍然存在一些問題：

一，光光催化材料回收困難：光光催化材料粉末在水中分散性較好，與水體接觸充分，但是粉末狀光光催化材料進入水體中后容易沉淀聚集，而光光催化材料對水的影響范圍極其有限，所以會影響光光催化材料的催化效果，同時，光光催化材料難以回收利用，導致水處理的成本增加。

二，光光催化材料易于脫落：光光催化材料與載體接觸不緊密會導致光光催化材料脫落，影響降解效果，且易造成二次污染。

三，載體易變質(zhì)退化：傳統(tǒng)的載體膜的有效使用時間短，容易發(fā)生變質(zhì)退化。

四，設備成本高：傳統(tǒng)的光催化反應器應用的膜材料價格昂貴(比如碳納米管)，運行過程復雜。

五，催化效率低下：光光催化材料粉末與污水的接觸不夠充分，且接觸時間短，很容易造成催化效率較低。

技術實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術中的不足，本發(fā)明提供一種有機廢水光催化修復反應器及其運行工藝，本發(fā)明提供的一種有機廢水光催化修復反應器及其運行工藝具有操作簡單、成本低廉、降解率高、可循環(huán)使用、綠色節(jié)能等特點，致力于有機廢水的修復。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了以下技術方案：

一種有機廢水光催化修復反應器，包括進水口、中空纖維膜、紫外燈外殼、紫外燈、出水口、旋轉馬達、不銹鋼支架、反應箱；所述反應箱側壁頂部設有進水口，與進水口相對的側壁底部設有出水口，所述反應箱中心設有紫外燈，紫外燈外部設有紫外燈外殼，紫外燈光源兩側設有不銹鋼支架，不銹鋼支架上設有旋轉馬達，旋轉馬達連接中空纖維膜，所述中空纖維膜為負載有光催化材料的述中空纖維膜，經(jīng)過處理的有機廢水通過出水口流出反應器并進行收集。

優(yōu)選地，所述紫外燈外殼使用高硼硅玻璃制造。

優(yōu)選地，所述旋轉馬達采用不銹鋼外殼，使之在有機廢水中長期使用。

優(yōu)選地，所述中空纖維膜的材質(zhì)為聚偏氟乙烯。

優(yōu)選地，所述光催化材料為二氧化鈦，所述二氧化鈦為粉末狀。二氧化鈦粉末已經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)，并且價格低廉，化學性質(zhì)穩(wěn)定，無毒。粉末狀的二氧化鈦在紫外光照射下能夠產(chǎn)生大量的活性氧物質(zhì)，能夠有效降解有機廢水中的有機污染物，提升光催化降解效率。同時，二氧化鈦負載于聚偏氟乙烯中空纖維膜上，能夠有效固定二氧化鈦粉末，減少二氧化鈦粉末的流失，使之能夠循環(huán)利用。

優(yōu)選地，所述負載有光催化材料的中空纖維膜的制備方法包括以下步驟：將聚偏氟乙烯和二氧化鈦干燥處理，干燥處理后將二氧化鈦與二甲基乙酰胺混合并攪拌均勻，得到混合液；向混合液中加入聚偏氟乙烯，超聲處理后使用三孔噴絲板擠壓形成初始負載有二氧化鈦的中空纖維膜；初始負載有二氧化鈦的中空纖維膜分別經(jīng)過純水和乙醇浸泡，干燥后得到負載有光催化材料的中空纖維膜。

優(yōu)選地，所述干燥處理溫度為50℃，干燥處理時間為4小時。

一種有機廢水光催化修復反應器的運行工藝，包括如下步驟：有機廢水通過進水口進入反應箱，待有機廢水浸沒中空纖維膜，開啟紫外燈光源，同時打開旋轉馬達帶動中空纖維膜旋轉，使負載有二氧化鈦粉末的中空纖維膜與有機廢水充分結合，并在紫外光照射下有效降解有機污染物，待有機廢水處理完畢，關閉紫外燈和旋轉馬達，得到凈化水，從出水口收集凈化水。

本發(fā)明提供的有機廢水光催化修復反應器具有如下顯著優(yōu)點：

1、操作簡單、成本低廉；

2、材料固定、可循環(huán)使用；

3、接觸充分、降解率高；

4、綠色節(jié)能、無二次污染。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1有機廢水光催化修復反應器示意圖；

附圖標記說明：進水口1、中空纖維膜2、紫外燈外殼3、紫外燈4、出水口5、旋轉馬達6、不銹鋼支架7、反應箱8。

圖2為本發(fā)明中實施例1有機廢水光催化修復反應器對有機廢水中toc的去除效果圖。

圖3為對比例1的有機廢水中toc的去除效果圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式，對本發(fā)明的技術方案進行進一步詳細說明。

本實施例中有機廢水來自江蘇某工廠。

實施例1

如圖1所示，一種有機廢水光催化修復反應器，包括進水口1、中空纖維膜2、紫外燈外殼3、紫外燈4、出水口5、旋轉馬達6、不銹鋼支架7、反應箱8；所述反應箱8側壁頂部設有進水口1，與進水口1相對的側壁底部設有出水口5，所述反應箱8中心設有紫外燈4，紫外燈4外部設有紫外燈外殼3，紫外燈4光源兩側設有不銹鋼支架7，不銹鋼支架7上設有旋轉馬達6，馬達6連接中空纖維膜2，所述中空纖維膜2上負載有光催化材料，經(jīng)過處理的有機廢水通過出水口5流出反應器8并進行收集；使用時，有機廢水通過進水口1進入反應箱8，待有機廢水浸沒中空纖維膜2，開啟紫外燈光源4，同時打開旋轉馬達6帶動中空纖維膜2旋轉，使負載有二氧化鈦粉末的中空纖維膜2與有機廢水充分結合，并在紫外光照射下有效降解有機污染物，待有機廢水處理完畢，關閉紫外燈4和旋轉馬達6，從出水口5收集凈化水。

所述紫外燈外殼3材質(zhì)為高硼硅玻璃。

所述旋轉馬達6外殼為不銹鋼。

所述中空纖維膜2的材質(zhì)為聚偏氟乙烯。

所述光催化材料為二氧化鈦，所述二氧化鈦為粉末狀。

將2.5l的含柴油的有機廢水加入到反應箱8中，當有機廢水能夠浸沒中空纖維膜2，打開紫外燈4和旋轉馬達6，中空纖維膜2隨旋轉馬達6而轉動，攪動有機廢水，使中空纖維膜2上的二氧化鈦粉末與有機廢水充分接觸進行有機廢水處理，從出水口5收集反應時間為20min，40min，60min，80min，100min，120min，140min，160min的凈化水并分別計算有機廢水中toc的降解率。所得結果如圖2所示，該有機廢水光催化修復反應器對有機廢水中toc的降解率能夠達到80％以上，降解油污效率高。

對比例1

本對比例所用的有機廢水光催化修復反應器和有機廢水處理步驟如實施例1，不同之處是，中空纖維膜為普通中空纖維膜，粉末狀二氧化鈦分散在反應箱內(nèi)；收集反應時間為20min，40min，60min，80min，100min，120min，140min，160min的凈化水并分別計算有機廢水中toc的降解率，所得toc的降解率結果如圖3所示，普通中空纖維膜以及粉末狀二氧化鈦對有機廢水中toc的降解率僅為50％左右，油污降解效率較低。

實施例2

中空纖維膜的制備：將聚偏氟乙烯粉末和二氧化鈦粉末放入烘箱中在50℃下干燥4小時。將干燥后的10g二氧化鈦粉末與1.5l二甲基乙酰胺進行混合并在600rpm的轉速下攪拌4小時，使二氧化鈦粉末混合均勻，得到混合液。然后向混合液中加入30g聚偏氟乙烯，超聲處理1小時，使用三孔噴絲板擠壓形成負載有二氧化鈦粉末的中空纖維膜。將初步制成的中空纖維膜在超純水中浸泡4小時去除多余的溶液，然后使用乙醇浸泡3小時改善膜的潤濕性，最后將所得的中空纖維膜在室溫下干燥24小時。

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