一种耦合光与粒子响应水处理设备及光反应器及处理方法技术

本发明专利技术涉及一种耦合光与粒子响应水处理设备，包括内胆反应器，所述内胆反应器内部设有UVC紫外灯，四周设有反应槽并负载有钙钛矿LaCo

A coupling light and particle response water treatment equipment, photoreactor and treatment method

【技术实现步骤摘要】
一种耦合光与粒子响应水处理设备及光反应器及处理方法
本专利技术涉及一种高危废水处理机动化设备，尤其涉及一种耦合光与粒子响应水处理设备，包含该催化反应器的废水处理设置以及处理方法，属于污水处理领域。
技术介绍
传统的污水处理设备需要进行选址并将污水收集至定点位置进行处理，无法及时、安全、有效开展对污水的无害化处理，带来交叉污染与扩散污染。如液体推进剂残液，危化品泄漏液，医疗消毒冲洗液，含病原微生物源的污水，含放射性同位素源污水等需要灵活机动处理的情况，无法得到解决。医疗废水含有病原性微生物、有毒、有害的物理化学污染物和放射性污染等，具有空间污染、急性传染和潜伏性传染等特征，不经有效处理会成为一条疫病扩散的重要途径，造成严重环境危害。急需一种高效方便移动的污水处理设备解决以上问题。光催化技术最早见诸报道是在1972年，FujishimaA等采用TiO2光电极和铂电极组成光电化学体系使水分解为氢气和氧气。1977年，FrankSN等首先验证了用半导体TiO2光催化降解水中氰化物的可能性，由此光催化技术在废水处理领域掀开了新的篇章。光催化降解废水的原理可分为两个方面：一种在废水中加入空气或其他富氧物质如臭氧、过氧化氢等作为氧化剂，在光的辐射作用下产生羟基自由基，强氧化去除高危毒性有机污染物；另一种则是基于光催化剂在紫外光或可见光的照射下，能够产生具有氧化还原能力的电子-空穴对，光生空穴具有强氧化性，同时光生空穴与H2O作用可产生羟基自由基，羟基自由基的氧化还原电位高于臭氧与氧气。光催化降解废水辅助UVC紫外光，利用真空的低压环境中，激发作用而产生的小于300nm深紫外光，既强化消毒，同时在降解有机物过程中，有机物可以直接吸收光子的能量而达到激发、亚稳定的状态，亦或者由水、氧气等氧化物吸收深紫外能量而产生活性自由基，进一步与有机物作用发生断键分解达到降解效果。光催化降解废水辅助钙钛矿光催化剂，钙钛矿光催化剂从结构上具有可以调整的载流子浓度、能带宽度、离子价态和空位数量，进一步引发整个反应体系中更多羟基自由基的产生，可以使自由基链式顺利进行，从而实现污染物的彻底氧化分解，光感应与粒子响应耦合催化技术，具备工艺简单、反应条件温和，无二次污染、能耗低等显著优点。本专利技术采用光感应与粒子响应耦合催化氧化技术，既强化消毒，又增强氧化能力，减少试剂消耗，可以用于国家火箭、导弹、卫星、石化和医药化工等重点行业的高危废水处理，本专利技术结合光感应与粒子响应耦合的原理设计了一套移动式污水处理设备来高效处理突发应急情况。
技术实现思路
为了解决以上问题，本专利技术提供一种耦合光与粒子响应水处理设备及光反应器及处理方法，以光感应与粒子响应耦合催化氧化技术为核心，以毒性减排、高效无二次污染为目标，响应及时、运转高效、专业隔离的可移动式应急处理设备，为达此目的，本专利技术提供一种耦合光与粒子响应水处理设备，包括废水池、光反应器、气液分离器、回收池和COD检测系统，所述气液分离器的气体出口连接废水池，所述气液分离器的液体出口连接COD检测系统，所述COD检测系统将检测达标的处理废水通过回收管路与出水回收池连通，所述COD检测系统将检测不达标的处理废水通过循环管路与废水池连通再次进行处理，所述废水池的出水管接光反应器底部的进液口，所述光反应器的出液口接气液分离器的气液混相进口；所述光反应器包括光反应器内胆主体、进液口、紫外灯、反应槽、光催化剂、出液口和外壳，所述光反应器内胆主体设置在外壳内，所述光反应器内胆主体底部设有进液口，所述光反应器内胆主体内部设有紫外灯，所述紫外灯的四周设有反应槽，所述反应槽上负载有光催化剂，所述反应槽并列设置，所述光反应器内胆主体的顶部设有出液口。作为本专利技术水处理设备进一步改进，所述光催化剂为钙钛矿LaCo0.8Mn0.2O3光催化剂，该催化剂光感应敏捷，不会产生二次污染。作为本专利技术水处理设备进一步改进，所述紫外灯的光源为UVC-LED灯或者真空紫外灯，反应器设的UVC紫外灯为LED灯或者真空紫外灯，提供较高的光量子效率，耦合光感应的粒子光催化剂，从而达到更高的能源效率及更低的功耗，彻底处理废水中的有毒有害物质。作为本专利技术水处理设备进一步改进，所述反应槽与紫外灯的连接处设有橡胶圈和防漏环，所述内胆反应器内部为密封的真空环境，以上设计可以提高整体密封性。作为本专利技术水处理设备进一步改进，所述外壳与光反应器内胆主体之间填充有隔热层，通过设置隔热层可以进行隔热。作为本专利技术水处理设备进一步改进，所述紫外灯通过上法兰和下法兰竖直固定在内胆反应器内部，本专利技术紫外灯可以通过法兰固定。作为本专利技术水处理设备进一步改进，所述光反应器内胆主体底部内有循环冷凝水管，因为紫外灯会产生热，通过冷凝保持反应常温，本申请常温情况也可以进行高效反应。本专利技术提供一种耦合光与粒子响应水处理设备的光反应器，包括光反应器内胆主体、进液口、紫外灯、反应槽、光催化剂、出液口和外壳，所述光反应器内胆主体设置在外壳内，所述外壳与光反应器内胆主体之间填充有隔热层，所述光反应器内胆主体底部设有进液口，所述光反应器内胆主体内部设有紫外灯，所述紫外灯通过上法兰和下法兰竖直固定在内胆反应器内部，所述紫外灯的光源为UVC-LED灯或者真空紫外灯，所述紫外灯的四周设有反应槽，所述反应槽上负载有光催化剂，所述反应槽并列设置，所述光反应器内胆主体的顶部设有出液口，所述光催化剂为钙钛矿LaCo0.8Mn0.2O3光催化剂，所述反应槽与紫外灯的连接处设有橡胶圈和防漏环，所述内胆反应器内部为密封的真空环境，所述光反应器内胆主体底部内有循环冷凝水管。本专利技术提供一种耦合光与粒子响应水处理设备的处理方法，具体步骤如下；1）根据废水实际情况进行预处理；2）通过高危废水处理机动化装备内胆底部进水口将废水池中的混合液通进内胆反应器中；3）打开光催化反应器中的紫外灯光源，光催化反应相应时间；4）利用气液分离器对光催化反应器出水进行气液分离处理；5）利用尾气吸收器将气液分离器分离的气体进行吸收；6）将气液分离器出水进行COD在线检测，检测合格的处理废水通过回收管路进入回收池，检测不合格的处理废水通过循环管路进入废液池再次进行处理。作为本专利技术处理方法进一步改进，步骤一中根据废水实际情况进行预处理，若废水为碱性添加稀硫酸溶液，若废水为酸性添加氢氧化钠溶液，并添加双氧水提高氧化性，本申请可以处理各种情况的的废水。有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：1）本专利技术采用光感应与粒子响应耦合具有强化消毒，增强氧化能力，减少试剂消耗等优点，其技术先进性在于体系产生电子与空穴对，光生空穴有很强的得电子能力，具有强氧化性，使原本不吸收光的物质被活化氧化。光生电子e-易被水中溶解的氧等电子受体所捕获，使电子受体发生光催化还原反应。此外体系富含电子，离子，亚稳态分子，活性自由基等粒子，化学活性高，显著减少双氧水等试剂消耗，不需要外加能量，动力学反应速率快。2）本专利技术光感应与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耦合光与粒子响应水处理设备，包括废水池、光反应器、气液分离器、回收池和COD检测系统，其特征在于，所述气液分离器的气体出口连接废水池，所述气液分离器的液体出口连接COD检测系统，所述COD检测系统将检测达标的处理废水通过回收管路与出水回收池连通，所述COD检测系统将检测不达标的处理废水通过循环管路与废水池连通再次进行处理，所述废水池的出水管接光反应器底部的进液口（2），所述光反应器的出液口（6）接气液分离器的气液混相进口；/n所述光反应器包括光反应器内胆主体（1）、进液口（2）、紫外灯（3）、反应槽（4）、光催化剂（5）、出液口（6）和外壳（10），所述光反应器内胆主体（1）设置在外壳（10）内，所述光反应器内胆主体（1）底部设有进液口（2），所述光反应器内胆主体（1）内部设有紫外灯（3），所述紫外灯（3）的四周设有反应槽（4），所述反应槽（4）上负载有光催化剂（5），所述反应槽（4）并列设置，所述光反应器内胆主体（1）的顶部设有出液口（6）。/n

【技术特征摘要】
1.一种耦合光与粒子响应水处理设备，包括废水池、光反应器、气液分离器、回收池和COD检测系统，其特征在于，所述气液分离器的气体出口连接废水池，所述气液分离器的液体出口连接COD检测系统，所述COD检测系统将检测达标的处理废水通过回收管路与出水回收池连通，所述COD检测系统将检测不达标的处理废水通过循环管路与废水池连通再次进行处理，所述废水池的出水管接光反应器底部的进液口（2），所述光反应器的出液口（6）接气液分离器的气液混相进口；
所述光反应器包括光反应器内胆主体（1）、进液口（2）、紫外灯（3）、反应槽（4）、光催化剂（5）、出液口（6）和外壳（10），所述光反应器内胆主体（1）设置在外壳（10）内，所述光反应器内胆主体（1）底部设有进液口（2），所述光反应器内胆主体（1）内部设有紫外灯（3），所述紫外灯（3）的四周设有反应槽（4），所述反应槽（4）上负载有光催化剂（5），所述反应槽（4）并列设置，所述光反应器内胆主体（1）的顶部设有出液口（6）。


2.根据权利要求1所述的一种耦合光与粒子响应水处理设备，其特征在于，所述光催化剂（5）为钙钛矿LaCo0.8Mn0.2O3光催化剂。


3.根据权利要求1所述的一种耦合光与粒子响应水处理设备，其特征在于，所述紫外灯（3）的光源为UVC-LED灯或者真空紫外灯。


4.根据权利要求1所述的一种耦合光与粒子响应水处理设备，其特征在于，所述反应槽（4）与紫外灯（3）的连接处设有橡胶圈（8）和防漏环（9），所述内胆反应器（1）内部为密封的真空环境。


5.根据权利要求1所述的一种耦合光与粒子响应水处理设备，其特征在于，所述外壳（10）与光反应器内胆主体（1）之间填充有隔热层（11）。


6.根据权利要求1所述的一种耦合光与粒子响应水处理设备，其特征在于，所述紫外灯（3）通过上法兰（12）和下法兰（13）竖直固定在内胆反应器（1）内部。


7.根据权利要求1所述的一种耦合光与粒子响应水处...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴敏，凌立巍，刘颖，张仲琨，孙岳明，何风，
申请(专利权)人：东南大学，南京威安新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32