一种过流式紫外光催化反应装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种过流式紫外光催化反应装置，包括曝气水箱和紫外光催化反应器，所述紫外光催化反应器内设有紫外灯管，所述曝气水箱底部设有曝气器，所述曝气水箱上设有废水入口I和废水出口I，紫外光催化反应器的两端分别设有废水入口II和废水出口II，所述废水出口I和废水入口II相连通。本发明专利技术所述过流式紫外光催化反应装置适用于设备涂装水性面漆工艺有机废水的处理，一方面利用原废水中催化辅助剂，经光催化反应降解一部分的有机物，并且使COD下降，同时控制和降低VOC的挥发，为之后的治理流程初步改善环境条件。本发明专利技术还公开了一种设备涂装水性面漆工艺有机废水的处理方法。

【技术实现步骤摘要】
一种过流式紫外光催化反应装置
本专利技术涉及一种紫外线光催化装置，具体涉及一种过流式紫外光催化反应装置。
技术介绍
设备采用水性面漆涂装过程中会产生大量有机废水，例如汽车水性面漆涂装有机废水主要包含高分子有机树脂混合物、易挥发和难挥发性的混合有机溶剂(其中又以低挥发速率的醇类和醚类溶剂为主)、特种添加剂、各种助溶剂、各种颜填料固体等混合污染物，有机类物质包含但不限于以下成分：水溶性丙烯酸树脂，2-丁氧基乙醇，二甘醇一丁醚，石油精，聚丙二醇，四甲基葵二醇，2-丙醇，1-甲基-2-吡咯烷酮，正丁醇，5-氯-2-甲基-3(2H)异噻唑酮，乙二醇单丁醚，二甲氨基乙醇，二甘醇单丁醚，N.N-二甲基乙醇胺，1.2-乙二醇，2-氨基乙醇，一缩二丙二醇一甲醚。在具有代表性的典型汽车制造厂水性面漆涂装工艺末端，从不同批次废水中取样检测的结果，COD值1.9×105-2.9×105mg/l,平均2.4×105mg/l，生化需氧量(BOD5)平均1.52×104mg/l，平均色度6400倍,完全没有透明度并接近紫红色，有机树脂和颜填料固体份平均含量14％，PH平均值8.80，废水粘度平均16.8(涂4#杯25±1℃，不同的储存时间段数据有变化)，溶剂气味刺鼻，微生物毒性高，属于难生化、高浓度有机废水。在2016年8月1日起施行的《国家有机废水名录》中，废物类别确定为HW06废有机溶剂与含有机溶剂废物，行业来源为非特定行业，废物代码包括：900-402-06、900-403-06、900-404-06，以及处理前述废物产生的浮渣和污泥，废物代码：900-409-06，900-410-06。目前，一间典型汽车制造厂水性面漆涂装工艺车间，每天产生的超高COD浓度有机废水为10吨-20吨，全部委托外运处理，而外运处理带来诸如道路危险品运输、危废处理公司的容量、危废处理公司是否遵守环保法律等风险，实际情况是已经发生过因危废处理公司原因造成了汽车制造厂的停产事故。因此，这是一项目前已建成和正在建设的汽车涂装生产车间急待解决的环保问题。利用现有技术对汽车水性面漆涂装有机废水进行处理，难度在于有机废水中所含难降解有机树脂及有机溶剂，反映污水可生化降解性功能指标的BOD5/COD＝0.063，而0.3为污水可生化降解的下限。废水原水持续不断的释放VOC气体，并且有可能一直持续到整个危废处理全流程，废水中存在的固体悬浮物，平均粒径几百纳米到十几微米，特别是其中的珠光颜料粒子，从出厂时的粒径状态经过涂料分散、喷涂、清洗到成为废物，粒子更加碎化变得更加细小，属于滤布的穿滤物，在原废水中基本不沉降，如采用絮凝剂(化学絮凝、电絮凝)和机械方法进行固液分离，会产生高含水污泥(约占25％)，还要对污泥进行脱水处理，最后的脱水污泥(约占17-18％)仍然属于危险废物(含有未处理的有机树脂和有机溶剂)，无论是进一步无害化处理还是委外处理，都会付出较高的刚性处理成本。此外，珠光颜料的制造流程也是重金属离子富集的过程，包含游离酸根，亚稳态金属离子等，对环境构成一些未知的影响。无论是已建成运行或者是在建的汽车制造厂涂装车间，其用于废水处理的工业用地都极为有限，无法进行大型厌氧生化池与好氧生化池的建设，设施高度也被限制。所谓光催化反应，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，受激产生分子激发态，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光激发氧化将O2、H2O2等氧化剂与光辐射相结合。所用光主要为紫外光，包括uv-H2O2、uv-O2等工艺，可以用于处理污水包括有机废水难降解物质。当能量高于半导体禁带宽度的光子照射半导体时，半导体的价带电子发生带间跃迁，从价带跃迁到导带，从而产生带正电荷的光致空穴和带负电荷的光生电子。光致空穴的强氧化能力和光生电子的还原能力导致半导体光催化剂引发一系列光催化反应的发生。当TiO2等金属氧化物半导体粒子与水接触时，半导体表面产生高密度的羟基。由于羟基的氧化电位在半导体的价带位置以上，而且又是表面高密度的物种，因此光照射半导体表面产生的空穴首先被表面羟基捕获，产生强氧化性的羟基自由基。光催化氧化技术是在光化学氧化技术的基础上发展起来的。光化学氧化技术是在可见光或紫外光作用下使有机污染物氧化降解的反应过程。但由于反应条件所限，光化学氧化降解往往不够彻底，成为光化学氧化需要克服的问题，而通过和光催化氧化剂的结合，可以显著提高光化学氧的效率。光催化目前的技术，需要针对处理目标物所适用的催化剂进行研究，合成光催化剂或者购买，需要设计预混、投入等流程装置及工艺，需要专有技术研发、设计能力，装备和人员实施均需要成本支出。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种过流式紫外光催化反应装置。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种过流式紫外光催化反应装置，包括曝气水箱和紫外光催化反应器，所述紫外光催化反应器内设有紫外灯管，所述曝气水箱底部设有曝气器，所述曝气水箱上设有废水入口I和废水出口I，紫外光催化反应器的两端分别设有废水入口II和废水出口II，所述废水出口I和废水入口II相连通。根据光催化机理的研究，氧气在光催化反应降解有机物的过程中起到重要作用，氧通过与光生电子反应生成超氧离子，一方面抑制了光生电子与光生空穴的复合，另一方面，超氧离子在溶液中通过一系列反应形成臭氧O3，而臭氧再生成羟基自由基-OH，有机物的降解正是利用羟基自由基的强氧化性而进行氧化反应。通过光催化对有机物进行氧化降解反应时，降低多少COD值，也就意味着需要消耗多少当量的氧，仅靠光解水分子产生的氧，将消耗大部分电能，并且在连续化的反应流程中，反应时间相对有限。因此需要及时同步供氧，以保证预期的工程目标。所以，如何在光催化反应时同步供氧，成为影响光催化反应速率的重要因素。本专利技术设置曝气水箱，可以使废水中的溶解氧达到饱和状态，达到即时同步供氧的目的。本专利技术所述过流式紫外光催化反应装置适用于设备涂装水性面漆工艺有机废水的处理，由于原废水所含有机污染物质中散发出刺鼻的有机溶剂混合气味，在进行后续任何治理流程之前，需要首先减低及控制VOC的挥发。因此本专利技术设计了废水经密闭管道进入过流式紫外线光催化反应器，而设备涂装水性面漆工艺有机废水中含有固体钛白粉(微米级二氧化钛)和珠光颜料(由云母基覆着纳米级金属氧化物)，可以直接作光催化反应的催化剂，无需在紫外灯管外另外涂覆光催化剂，无需研制专用的催化剂，无需进行催化剂分散、投放及回收的流程设备和人员，节约了设备、耗材、人员操作的成本支出。本专利技术所述紫外灯管优选设于所述紫外光催化反应器的中心轴线上。实际应用中，可以根据场地空间、废水处理量和处理能力采用多个过流式紫外光催化反应装置串联或/和并联。作为本专利技术所述过流式紫外光催化反应装置的优选实施方式，所述曝气器中的曝气材料为耐溶剂胶管或中空纳米纤维管。作为本专利技术所述过流式紫外光催化反应装置的优选实施方式，所述曝气水箱的容积为0.2～1立方米。水箱的容积参数以提供稳定饱和溶解氧数值，并尽量节能为设计依据。在增氧方式和废水流量设定情况下，容积对水箱稳定溶解氧数值影响最为明显。水箱容积足够大，溶解氧数值稳定，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种过流式紫外光催化反应装置，其特征在于，包括曝气水箱和紫外光催化反应器，所述紫外光催化反应器内设有紫外灯管，所述曝气水箱底部设有曝气器，所述曝气水箱上设有废水入口I和废水出口I，紫外光催化反应器的两端分别设有废水入口II和废水出口II，所述废水出口I和废水入口II相连通。

【技术特征摘要】
1.一种过流式紫外光催化反应装置，其特征在于，包括曝气水箱和紫外光催化反应器，所述紫外光催化反应器内设有紫外灯管，所述曝气水箱底部设有曝气器，所述曝气水箱上设有废水入口I和废水出口I，紫外光催化反应器的两端分别设有废水入口II和废水出口II，所述废水出口I和废水入口II相连通。2.如权利要求1所述过流式紫外光催化反应装置，其特征在于，所述曝气器中的曝气材料为耐溶剂胶管或中空纳米纤维管。3.如权利要求1所述过流式紫外光催化反应装置，其特征在于，所述曝气水箱的容积为0.2～1立方米；优选地，所述曝气水箱的容积为0.5立方米。4.如权利要求1所述过流式紫外光催化反应装置，其特征在于，所述装置包括多个紫外光催化反应器串联和/或并联。5.如权利要求1所述过流式紫外光催化反应装置，其特征在于，所述紫外光催化反应器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁文豪，
申请(专利权)人：清新丽豪化工有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44