一种超大功率旋流管式光催化反应器及光催化系统技术方案

本发明专利技术公开了一种超大功率旋流管式光催化反应器及光催化系统，属于光催化反应技术领域，包括一个卧式的反应器壳体、设置在所述反应器壳体内部的紫外催化光源和端部的漩流发生部，所述催化光源设置在石英玻璃制成的透光套管内。该反应器用于处理难降解的工业废水和生活污水，可将高浓度有毒有害废水中有机污染物分解成CO2和水等无害小分子，同时可以除臭、脱色及杀菌消毒，从而达到净化废水的目的，并可通过并联、串联或其组合的矩阵化操作方式提高污水的处理规模。

【技术实现步骤摘要】
一种超大功率旋流管式光催化反应器及光催化系统
本专利技术涉及光催化反应
，具体地指一种超大功率旋流管式光催化反应器及光催化系统。
技术介绍
随着工业的快速发展和居民生活水平的大幅提高，产生了的大量工业废水和生活污水，这些废水的超标排放对人类及动植物的生活环境造成了极大危害，尤其是高浓度难降解污染物废水的处理问题日渐成为世界各国研究的难点和焦点。以传统的废水处理技术对难降解的废水进行处理往往难以达到排放标准，如现有的生物处理方法，对可生化性差、相对分子质量从几千到几万的物质处理较困难；对高级催化氧化技术进行研究将是今后处理高浓度难降解废水的发展方向之一，其可将高浓度难降解废水直接矿化或通过氧化提高污染物的可生化性，同时还在环境类激素等微量有害化学物质的处理方面具有很大的优势，能够使绝大部分有机物完全矿化或分解，具有很好的应用前景。而在高级催化氧化技术当中，光催化氧化分解技术又是当今世界公认的最前沿最有效的处理技术。所谓光催化反应，就是在光的作用下进行的化学反应，光化学反应需要分子吸收特定波长的电磁辐射，受激分子跃迁至激发态，然后会发生化学反应生成新的物质，或者变成引发热反应的中间化学产物。光催化氧化技术利用紫外光激发氧化将O3、H2O2等氧化剂与光辐射相结合，以产生具有强氧化能力的羟基自由基(·OH)为特点，在高温高压、电、声、光辐照、催化剂等反应条件下，使难降解的大分子有机物氧化成氧化成CO2、H2O、矿物盐、低毒或无毒的小分子物质，无二次污染光催化氧化技术具有如下优势：(1)反应条件温和、氧化能力强；(2)在染料废水、表而活性剂、农药废水、含油废水、氰化物废水、制药废水、有机磷化合物、多环芳烃等废水处理中，都能有效地进行光催化反应，使其转化为无机小分子，达到完全无害化的目的；(3)光催化氧化反应对许多无机物，如CN-、Au(CN)2-、I-、SCN-、Cr2O72-、Hg(CH3)2、Hg2+等的去除也有广阔的应用前景；(4)可以破坏氰化物，以及电镀常用的各种有机螯合剂和添加剂，而达无害化;(5)可以除去各种水中或气体中的微生物、细菌和霉菌;(6)不仅可以破坏稀溶液(废水)中的有机物，而且可以破坏浓溶液(槽液)中的有机物;(7)是一种非常清洁的干处理法，不会引入任何其他物质到体系中;(8)能彻底破坏有机物而使其转化为CO2排出，处理的深度比其他方法高;尽管光催化氧化技术尽管有很多优势，但其在国内还处于研究阶段，传统的光催化氧化反应装置适合工业化大批量处理污染物的非常少，技术上还有很多缺陷，主要有以下几个方面：（1）紫外光的吸收范围较窄，光能利用率较低，其效率还会受催化剂性质、紫外线波长和反应器的限制;（2）光催化氧化需要解决透光度的问题，因为某些废水(如印染废水)中的一些悬浮物和较深的色度都不利于光线的透过，会影响光催化效果;（3）单根灯管功率较小，一般为300～500W中低压汞灯，很少使用到3KW,反应器结构多为立式圆筒形或箱形，有的设备在反应器内装有搅拌装置，且单台设备内部装有多根UV灯管，搅拌强烈的情况下灯管很容易松动和破裂，氧化效果不均匀；（4）如果废水处理量大，那么设备数量及灯管数量将大幅度增加，装置占地面积和投资也相应大幅度增大；（5）灯管使用寿命较短，多为2000小时以下，更换频繁，无法大规模进行废水处理；（6）多用于科研试验或中试用，工业化废水处理领域很少有报道使用大功率光催化反应器，也很少有进行大规模废水处理的装置；（8）光催化反应时间普通较长，同一批废水，有的处理时间达6小时以上；（9）UV灯管外部的灯套易结垢，影响紫外光的照射，清洗频繁；申请号为CN02156875.8、CN201610874502.6、CN201220573548.1、CN201310150989.X等的专利文件公开了几种光催化反应装置，其或光利用率低处理量小、或处理能力很有限、或适应性较窄，均不适应于大规模且长期稳定的处理废水。授权公告号为CN201016094Y的中国技术专利公开了一种水平漩流固定化催化剂悬浮载体光催化反应器，其包括一个水平设置的柱状反应器，将紫外灯管设置在反应器的轴线位置，并采用漩流进料，使得带有催化剂的悬浮载体以紫外灯管为轴心作旋转运动，水流的流向与载体运动方向相垂直，该催化反应器处理速度快，占地面积小，但其紫外光源处没有设置保护装置，易结垢损坏，维修频繁，严重影响了水处理效率。
技术实现思路
本专利技术的目的就是要提供一种超大功率旋流管式光催化反应器及光催化系统，用于处理难降解的工业废水和生活污水，可将高浓度有毒有害废水中有机污染物分解成CO2和水等无害小分子，同时可以除臭、脱色及杀菌消毒，从而达到净化废水的目的，并可通过并联、串联或其组合的矩阵化操作方式提高污水的处理规模。且本申请所述光催化反应器的催化光源得到足够的保护，又没有降低光照催化的效率。为实现上述目的，本专利技术所设计的一种超大功率旋流管式光催化反应器，包括一个具有催化反应部的卧式反应器壳体、设置在所述催化反应部内的催化光源，反应器壳体还包括有设置在催化反应部侧部的漩流发生部，在卧式的反应器壳体内设置有位于所述催化光源外的透光套管。催化光源和透光套管作为一个整体参与反应器的拆装，通常情况下不再进行拆分。作为上述技术方案的优选，所述催化反应部为圆柱状，所述透光套管被固定在反应器壳体上并进行可靠的保护和密封。本专利技术所述反应器为卧式圆筒形，鞍座支撑，各分段之间用法兰连接，凹凸面密封，整体结构非常紧凑；流经反应器内的废水全部在紫外光有效的照射范围之内；且采用漩流的进料方式，能够增强废水催化氧化效果，解决UVC灯管外部的灯套易结垢清洗频繁的问题，流体进入旋流发生室后在压力作用下，改变流动状态，产生旋转流场，同时，在摩擦力作用下，有粘性的物质或细微杂质颗粒几乎不粘结反应器内部；所述催化光源采用UVC灯管的高压汞灯，所述透光套管为高透光性的石英玻璃制成，管内通惰性气体或者抽真空；本反应器的催化光源为单根额定功率12KW高压UVC汞灯，发光效率高，能产生较强的紫外线，波长范围200～280nm，正常情况下灯管使用寿命达5000小时以上；而高透光石英玻璃灯套，紫外光透过率达90%以上，且耐腐蚀，耐高温，耐压，高绝缘，热膨胀系数小，提高了透光率；所述反应器壳体的内外部都静电接地；所述高压汞灯的功率可在0~12KW范围内调节，灯管功率并可根据被处理物的量及工艺指标可扩展；透光套管的两端通过密封函进行隔水密封，惰性气体保护组件或真空管道的气管自光源穿过管箱顶部引出到气体缓冲罐上；此措施是为了最大限度地利用紫外光能，灯管工作过程，紫外光几乎不损失。作为上述技术方案的优选，所述漩流发生部的数量为两个，分别设置在所述催化反应部的两侧端，所述漩流发生部的外端还设置有与其密封连接的管箱，至少所述催化光源和透光套管的一端通过密封组件密封穿出漩流发生部并处于管箱内。管箱、光催化反应器和漩流发生部连接成一个完整的整体。当光催化反应器与旋流发生部和管箱组装好后，催化光源沿反应器水平中心轴线穿过，两端等间距，然后安装填料密封函，各部件安装精度公差控制在要求范围内；作为上述技术方案的优选，所述催化光源与透光套管之间形成有光源保护区，至少所述透光套管的一端从反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超大功率旋流管式光催化反应器，包括一个具有催化反应部（8）的卧式的反应器壳体、设置在所述催化反应部（8）内的催化光源（1），反应器壳体还包括有设置在催化反应部（8）侧部的漩流发生部（2），其特征在于：在卧式的反应器壳体内设置有位于所述催化光源（1）外的透光套管（3）。

【技术特征摘要】
1.一种超大功率旋流管式光催化反应器，包括一个具有催化反应部（8）的卧式的反应器壳体、设置在所述催化反应部（8）内的催化光源（1），反应器壳体还包括有设置在催化反应部（8）侧部的漩流发生部（2），其特征在于：在卧式的反应器壳体内设置有位于所述催化光源（1）外的透光套管（3）。2.根据权利要求1所述的一种超大功率旋流管式光催化反应器，其特征在于：所述催化反应部（8）为圆柱状，所述透光套管（3）被固定在反应器壳体上。3.根据权利要求1所述的一种超大功率旋流管式光催化反应器，其特征在于：所述催化光源（1）与透光套管（3）之间形成有光源保护区，至少所述透光套管（3）的一端从反应器壳体内密封导出所述催化光源（1）的外接导线，以及连通所述光源保护区的气体导管。4.根据权利要求1所述的一种超大功率旋流管式光催化反应器，其特征在于：所述漩流发生部（2）的数量为两个，分别设置在所述催化反应部（8）的两侧端，所述漩流发生部（2）的外端还设置有与其密封连接的管箱（4），至少所述催化光源（1）和透光套管（3）的一端通过密封组件（5）密封穿出漩流发生部（2）并处于管箱（4）内。5.根据权利要求4所述的一种超大功率旋流管式光催化反应器，其特征在于：所述密封组件（5）与所述催化光源（1）的连接处还设置有绝缘隔热组件（...

【专利技术属性】
技术研发人员：金新闯，吕伏建，
申请(专利权)人：浙江奇彩环境科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33