一种三维电极光电协同催化降解反应系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种三维电极光电协同催化降解反应系统，包括太阳能供电机构、催化降解机构和集水机构；催化降解机构包括反应器壳体，其内设置钛涂层阳极板、钛网涂层阴极和粒子电极，钛涂层阳极板和钛网涂层阴极之间设置紫外光催化氧化装置，粒子电极悬浮于反应器壳体中的待处理水样中；钛涂层阳极板、钛网涂层阴极和紫外光催化氧化装置均与太阳能供电机构连接；反应器壳体的溢流口连接集水机构；集水机构包括集水池，集水池内部设置浸入式膜生物反应器，其通过管道和吸入泵连接水质自动检测仪表。本实用新型专利技术结构紧凑，反应面积大，传质效率高，电能、光能利用效率高，更易于提高B/C值，强化了有机物的降解。强化了有机物的降解。强化了有机物的降解。

【技术实现步骤摘要】
一种三维电极光电协同催化降解反应系统


[0001]本技术属于水处理领域，具体涉及一种三维电极光电协同催化降解反应系统。

技术介绍

[0002]难降解有机废水，如焦化废水、燃化废水、制药废水、造纸废水、印染纺织废水、石化废水、轧钢含油废水等工业企业排放的废水，COD高达2500mg/L以上，且可生化性差(B/C值<0.3)，吨水处理成本较高，是水处理领域面临亟待解决的技术难题。目前，国内外，对该类废水主要采用物化预处理+生化处理+高级氧化法或膜分离或蒸发等组合工艺进行处理，但传统预处理工艺，如混凝沉淀、芬顿试剂氧化、双膜工艺及臭氧催化氧化等工艺，存在水质净化不达标、或者成本太高、或产生大量的污泥或效率低，有二次污染等问题。生产实践中采用物化预处理+生化处理再组合高级氧化或膜法工艺也是目前大部分企业选择的处理工艺，尽管处理成本比单一高级氧化或膜法处理成本低，但生化处理设施占地面积巨大，且运行工程受到环境和进水水质影响大，这对部分企业如制药企业，其高浓度难降解有机废水多为间歇排放，水量小，难以达到生化处理规模，因此，该工艺还存在较大的局限性。
[0003]光电催化氧化法作为一种新型高级氧化技术，结合了光催化和电催化的优势，通过给电极施加一个低压辅助，促进光生电子被阳极捕获后，通过外电路转移并迅速在阴极处发生反应，促进生成自由基对有机污染物进行矿化降解，具有绿色、节能、无污染且适用范围广，可控性强易实现自动化，环境兼容性好和无二次污染等优点的优势，近年来受到科研技术人员的广泛关注。专利CN107500382 A公开了一种三维电极协同紫外光催化反应器，该反应器为长方体，将负载Fe2O3的石墨和涂覆TiO2的玻璃珠依次加入反应装置内部并中间用带孔的隔膜隔开，但该专利存在传质效果差，易造成固定床堵塞，甚至造成反应器短路；专利CN201620331892.8公布了一种三维电极协同紫外光催化反应器，该专利中三维电极反应器为立方体状，废水处理存在“死角”效应，废水降解无法保证达标排放。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于提供一种三维电极光电协同催化降解反应系统，以解决上述存在的一个或多个技术问题。
[0005]为达到上述目的，本技术采用以下技术方案：
[0006]一种三维电极光电协同催化降解反应系统，包括太阳能供电机构、催化降解机构和集水机构；
[0007]所述催化降解机构包括反应器壳体，反应器壳体内设置相同数量的钛涂层阳极板和钛网涂层阴极和多个粒子电极，相邻的钛涂层阳极板和钛网涂层阴极之间均设置紫外光催化氧化装置，粒子电极悬浮于反应器壳体中的待处理水样中；钛涂层阳极板、钛网涂层阴极和紫外光催化氧化装置均与太阳能供电机构连接；
[0008]所述反应器壳体底部侧面设置进水口，顶部侧面设置溢流口，进水口连接待处理
水样，溢流口通过溢流管连接集水机构；
[0009]所述集水机构包括集水池，集水池内部设置浸入式膜生物反应器，浸入式膜生物反应器的出水口通过管道和吸入泵连接水质自动检测仪表，自动检测仪表设置两路出水，一路连接催化降解机构进水口，为回收管路；另一路为产水管路，两路管路上均设置电磁阀，且与水质自动检测仪表电连接。
[0010]在上述技术方案中，所述紫外光催化氧化装置的两端通过固定带孔装置固定于反应器壳体内部。
[0011]在上述技术方案中，所述钛涂层阳极板和钛网涂层阴极的涂层材质相同。
[0012]在上述技术方案中，所述反应器壳体为圆柱型结构，其内壁为不锈钢材质，且内壁涂覆二氧化钛薄膜。
[0013]在上述技术方案中，所述反应器壳体内底部设置多孔支撑板，所述多孔支撑板采用钛板，且孔直径小于粒子电极的粒径。
[0014]在上述技术方案中，所述多孔支撑板下方设置布水器，布水器与进水口连接。
[0015]在上述技术方案中，所述催化降解机构还包括曝气装置，所述曝气装置包括通过曝气管连接的驱动装置和曝气头，曝气管上设置阀门，曝气头设置于反应器壳体内部，且设置于多孔支撑板上方，阴阳极板和紫外灯的下方。
[0016]在上述技术方案中，所述溢流口与反应器壳体连接处设置了孔隙板，所述孔隙板的孔径小于粒子电极粒径，能阻挡粒子电极的流失。
[0017]在上述技术方案中，所述集水机构也设置有曝气装置，曝气装置的集水池曝气头设置于浸入式膜生物反应器下方；
[0018]在上述技术方案中，所述集水池进水口与浸入式膜生物反应器之间设置隔板。
[0019]本技术的有益效果是：
[0020]本技术提供了一种采用太阳能驱动的三维电极光电协同催化降解反应系统，不但充分利用粒子电极以缩短传质距离，还利用光催化协同降解污水中有机物，提高处理效率。本技术将电催化与光催化技术的联合使用，再通过反应器独特的构建方式和新型粒子电极可以解决了现有光电反应器存在传质效果差，易造成堵塞及降解效率低，存在二次污染和不安全等技术难题；采用生物炭负载的三维电极和光催化剂不仅在技术上实现强化和补充，更是装置上的系统化集成，在减少占地面积的同时，更有效的提高降解效率，保证了出水水质。
附图说明
[0021]图1是本技术三维电极光电协同催化降解反应系统的结构示意图；
[0022]图2是本技术三维电极光电协同催化降解反应系统中阴阳极板和紫外光催化氧化装的排布方式示意图(俯视视角)。
[0023]其中：
[0024]1太阳能电池组件2蓄电池
[0025]3控制器4UPS直流调压调流器
[0026]5太阳能组件支架6反应器壳体
[0027]7孔隙板8多孔支撑板
[0028]9布水器10驱动装置
[0029]11曝气管12曝气头
[0030]13阀门14钛涂层阳极板
[0031]15钛网涂层阴极板16紫外光催化氧化装置
[0032]17粒子电极18集水池
[0033]19浸入式膜生物反应器20隔板
[0034]21吸入泵22水质自动检测仪表
[0035]23集水池曝气头24回流水泵
[0036]25多介质过滤器。
[0037]对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
[0038]为了使本
的人员更好地理解本技术技术方案，下面结合说明书附图并通过具体实施方式来进一步说明本技术的技术方案。
[0039]实施例1
[0040]如图1、2所示，一种三维电极光电协同催化降解反应系统，包括太阳能供电机构、催化降解机构和集水机构；
[0041]所述太阳能供电机构包括太阳能电池组件1、蓄电池2、控制器3、UPS直流调压调流器4，太阳能电池组件1通过太阳能组件支架5实现固定，太阳能电池组件1连接控制器3，控制器3分别连接蓄电池2和UPS直流调压调流器4；
[0042]本实施例采用的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维电极光电协同催化降解反应系统，其特征在于：包括太阳能供电机构、催化降解机构和集水机构；所述催化降解机构包括反应器壳体（6），反应器壳体（6）内设置相同数量的钛涂层阳极板（14）和钛网涂层阴极（15）和多个粒子电极（17），相邻的钛涂层阳极板（14）和钛网涂层阴极（15）之间均设置紫外光催化氧化装置（16），粒子电极（17）悬浮于反应器壳体（6）中的待处理水样中；钛涂层阳极板（14）、钛网涂层阴极（15）和紫外光催化氧化装置（16）均与太阳能供电机构连接；所述反应器壳体（6）底部侧面设置进水口，顶部侧面设置溢流口，进水口连接待处理水样，溢流口通过溢流管连接集水机构；所述集水机构包括集水池（18），集水池（18）内部设置浸入式膜生物反应器（19），浸入式膜生物反应器（19）的出水口通过管道和吸入泵（21）连接水质自动检测仪表（22），自动检测仪表（22）设置两路出水，一路连接催化降解机构进水口，为回收管路；另一路为产水管路，两路管路上均设置电磁阀，且与水质自动检测仪表（22）电连接。2.根据权利要求1所述的三维电极光电协同催化降解反应系统，其特征在于：所述紫外光催化氧化装置（16）的两端通过固定带孔装置固定于反应器壳体（6）内部。3.根据权利要求1所述的三维电极光电协同催化降解反应系统，其特征在于：所述钛涂层阳极板（14）和钛网涂层阴极（15）的涂层材质相同。4.根据权利要求1所述的三维电极光电协同催化降解反应系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：张垒，朱巧云，王易，黄炎俊，刘晔，范国枝，胡廷平，
申请(专利权)人：武汉轻工大学，
类型：新型
国别省市：