本发明专利技术公布一种光催化氧化装置，包括高速反应柱、辅助降解柱、低速反应柱，高速反应柱、辅助降解柱、低速反应柱都设有进水分散系统、内循环系统、柱间水输送系统、氧化剂投加处、催化剂投加处、填料床、紫外光源、传热管、过滤层、维修孔，高速反应柱设置有废水进口，辅助降解柱设置有易降解有机物投加处，低速反应柱设置有处理水排放口。另外本发明专利技术还公布这种光催化氧化装置处理污水的方法，废水由废水进口泵入，经高速反应柱、辅助降解柱、低速反应柱依次催化氧化处理后，由处理水排放口排出。本发明专利技术能克服传统Fenton反应缺点，明显减少药剂使用量和污泥产量，显著提高催化效率，对难降解有机物降解充分，经济高效。
【技术实现步骤摘要】
一种光催化氧化装置及其处理污水的方法
本专利技术涉及水处理领域，尤其涉及一种光催化氧化装置及其处理污水的方法。
技术介绍
工业化的快速推进和人口的持续增长，使越来越多的新兴持久性有机污染物进入水体，这些持久性有机污染物，如药物和各人护理用品等，即使在很低的浓度范围(ng/L～μg/L)也会对人类造成健康风险。很多实践和研究表明，传统水处理技术在面对这类持久性有机物污染时，没有表现出理想的处理效果，有使持久性污染物在水中持续累积的风险，因此寻找合适的技术对持久性有机污染物进行处理迫在眉睫。高级氧化技术，由于氧化能力强和氧化的无选择性，被视为解决持久性有机污染物的有效技术。Fenton氧化技术作为高级氧化技术的一种，已被实践证明能够高效降解水体中的持久性有机污染物，但Fenton反应受pH限制，其最佳的反应pH为3左右，但随着反应的进行，水体的pH会逐渐升高，会形成Fe2+和Fe3+的氢氧化物，使得反应的速率降低，并且增加污泥产量，使后续处理成本提高。
技术实现思路
为克服现有技术的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种光催化反应装置，以显著提高反应效能，减少污泥产量。本专利技术的另一目的是提供这种光催化氧化装置处理污水的方法为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种光催化氧化装置，包括高速反应柱(13)、辅助降解柱(14)和低速反应柱(15)；所述高速反应柱(13)、辅助降解柱(14)和低速反应柱(15)均设置有紫外光源(7)。优选的，所述高速反应柱(13)、辅助降解柱(14)和低速反应柱(15)柱内均设置填料床(6)、传热管(8)、过滤层(9)和维修孔(16)，内循环系统(4)、进水分散系统(5)、柱间水输送系统(2)；所述内循环系统(4)上均设置氧化剂投加处(10)、催化剂投加处(11)，所述辅助降解柱(14)的内循环系统(4)上设置易降解有机物投加处(12)；所述高速反应柱(13)底端设置有废水进口(1)，所述低速反应柱(15)上端设置处理水排放口(3)。优选的，所述高速反应柱(13)、辅助降解柱(14)和低速反应柱(15)的柱高与柱子内径的比例均为10:1～5:1，所述高速反应柱(13)、辅助降解柱(14)和低速反应柱(15)的温度均是45～60℃。优选的，所述填料床(6)填料为透紫外光石英珠。优选的，所述紫外光源(7)为低压紫外灯或中压紫外灯或紫外LED，所述低压紫外灯波段为183nm～254nm，中压紫外灯波段为254nm～400nm，紫外LED波段为260nm～400nm；所述紫外光源(7)外表面附有光源保护膜(17)，所述光源保护膜(17)的材料为石墨烯薄膜或PVDF薄膜，其厚度为0.5～1.0mm。上述装置的处理废水的方法，废水由所述废水进口(1)泵入，经所述高速反应柱(13)、辅助降解柱(14)、低速反应柱(15)依次处理后，由所述处理水排放口(3)排出；在氧化剂投加处(10)投加氧化剂，在催化剂投加处(11)投加催化剂，所述内循环系统使废水在反应柱内循环流动；并在废水进口(1)、处理水排放口(3)和柱间水输送系统(2)处测量CODCr。优选的，从所述废水进口(1)进入的废水的pH范围是4.0～6.0。优选的，所述氧化剂与催化剂的质量比范围是2:1～10:1；所述氧化剂与从所述废水进口(1)进入的废水的原始CODCr的质量比范围是1:1～5:1；所述氧化剂为过氧化氢、过硫酸钾、臭氧中任一种，所述催化剂为铁系催化剂、铜系催化剂、钛系催化剂中任一种。优选的，在所述辅助降解柱(14)处理过程中添加易降解有机物。优选的，所述易降解有机物为甲醇、乙醇、草酸中任一种，所述易降解有机物的投加量为通过柱间水输送系统(2)进入辅助降解柱(14)废水CODCr的10％～40％。本专利技术与现有技术相比具有以下的有益效果：(1)引入紫外光源，使反应效率显著提高，减少药剂的使用量，降低处理成本。(2)流化床装置中的流态石英珠能够促进铁氧化物在其上结晶，减少污泥产量，附着在石英珠上呈流态化的铁氧化物能够充当Fenton反应的催化剂，成为·OH的另一来源，同时，流态化的铁氧化物会促进Fe3+还原成Fe2+，进一步提高催化效率。(3)三段式反应柱的设置使得难降解有机物能够得到充分降解，同时传热管使得各反应柱始终处于最佳反应温度，节约成本，提高处理效能。(4)高速反应柱处理对象主要为废水中的易降解有机物，辅助降解柱处理对象主要为废水中的难降解有机物，低速反应柱处理对象主要为残留低浓度有机物；在辅助降解柱处理过程中添加易降解有机物，引发自由基链式反应，提高难降解有机物的降解效率。(5)过滤层能够防止所述石英珠填料流出反应柱。附图说明图1为本专利技术的结构原理示意图：1-废水进口，2-柱间水输送系统，3-处理水排放口，4-内循环系统，5-进水分散系统，6-填料床，7-紫外光源，8-传热管，9-过滤层，10-氧化剂投加处，11-催化剂投加处，12-易降解有机物投加处，13-高速反应柱，14-辅助降解柱，15-低速反应柱，16-维修孔，17-光源保护膜。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的说明。实施例1本光催化氧化装置，包括高速反应柱13、辅助降解柱14、低速反应柱15三段式反应，且所述高速反应柱13、辅助降解柱14、低速反应柱15都等同设置有进水分散系统5、内循环系统4、柱间水输送系统2、氧化剂投加处10、催化剂投加处11、填料床6、紫外光源7、传热管8、过滤层9、维修孔16，且所述高速反应柱13设置有废水进口1，所述辅助降解柱14设置有易降解有机物投加处12、所述低速反应柱15设置有处理水排放口3。以某填埋厂老龄垃圾渗滤液(CODcr＝1124mg/L)为处理对象，调节废水的pH为4.5，废水由所述废水进口1首先进入高速反应柱13，内循环系统4使废水在柱内循环流动，使填料床6内的填料处于流态，所述过滤层9能够防止填料溢出柱体。根据待处理废水的原始CODCr值，从所述氧化剂投加处10和催化剂投加处11投加氧化剂和催化剂，从废水进口(1)进入的废水的原始CODCr与氧化剂的质量比在1:3，氧化剂与催化剂的质量比在5:1，打开所述紫外光源7，高速反应柱13内发生催化氧化反应，废水中的易降解有机物完成降解，产生大量的热量，多余的热量通过传热管8输送至辅助降解柱14和低速反应柱15，使3个柱子都处于最佳的反应温度60℃。经所述高速反应柱处理的出水通过所述柱间水输送系统2进入辅助降解柱14，打开辅助降解柱中的紫外光源7，通过所述氧化剂投加处10和催化剂投加处11分别投加氧化剂和催化剂，同时通过所述易降解有机物投加处12投加易降解有机物甲醇，以引发自由基链式反应，提高对难降解有机物的降解效率，投加量为难降解有机物CODcr的25％。最后经辅助降解柱处理的废水通过柱间水输送系统2进入低速反应柱15，在紫外光、催化剂和氧化剂的共同作用下，完成对残余低浓度有机物的彻底降解，出水通过所述处理水排放口3排放。所述高速反应柱、辅助降解柱、低速反应柱的柱高与柱子内径的比例为6:1；所述填料床6内的填料为透紫外光石英珠；所述紫外光源7为紫外LED，紫外LED波段为260nm，且所述紫外光源7外表面附有1.0mm石墨烯薄膜或PVDF薄膜，以作为光源保本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光催化氧化装置，其特征在于：包括高速反应柱(13)、辅助降解柱(14)和低速反应柱(15)；所述高速反应柱(13)、辅助降解柱(14)和低速反应柱(15)内均设置有紫外光源(7)。
【技术特征摘要】
1.一种光催化氧化装置，其特征在于：包括高速反应柱(13)、辅助降解柱(14)和低速反应柱(15)；所述高速反应柱(13)、辅助降解柱(14)和低速反应柱(15)内均设置有紫外光源(7)。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述高速反应柱(13)、辅助降解柱(14)和低速反应柱(15)均设置填料床(6)、传热管(8)、过滤层(9)、维修孔(16)、内循环系统(4)、进水分散系统(5)、柱间水输送系统(2)；所述内循环系统(4)上均设置氧化剂投加处(10)、催化剂投加处(11)，所述辅助降解柱(14)的内循环系统(4)上设置易降解有机物投加处(12)；所述高速反应柱(13)底端设置有废水进口(1)，所述低速反应柱(15)上端设置处理水排放口(3)。3.根据权利要求1-2任一项所述的装置，其特征在于：所述高速反应柱(13)、辅助降解柱(14)和低速反应柱(15)的柱高与柱子内径的比例均为10:1～5:1，所述高速反应柱(13)、辅助降解柱(14)和低速反应柱(15)的温度均是45～60℃。4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述填料床(6)填料为透紫外光石英珠。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述紫外光源(7)为低压紫外灯或中压紫外灯或紫外LED，所述低压紫外灯波段为183nm～254nm，中压紫外灯波段为254nm～400nm，紫外LED波段为260nm～400...
【专利技术属性】
技术研发人员：洪棉炜，陆钢，祝灵妃，佘少桦，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：广东,44
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