【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光热光催化，具体而言，涉及一种光热耦合催化污水处理装置及处理方法。
技术介绍
1、由于污水处理的耗能较大、成本较高，所以近年来出现了利用太阳能作为能源对污水进行处理的太阳能污水处理系统，即在污水处理系统(污水处理系统一般包括污水处理设备和污水处理池)中设置太阳能光伏装置，为污水处理系统提供所需要的电能和热能。太阳能因为其取之不尽用之不竭，而且清洁无污染，被各个国家相继视为极具潜力的高效能源。但利用太阳能进行污水处理时，尤其是利用光热技术进行污水处理时，由于太阳能的能流密度低，且在太阳光的捕获和传输过程中，大部分会被损失，导致单独利用太阳能时，污水处理效率低。此外，单纯利用太阳能难以达到所需要的温升效果，一般需要配合外接电源使用，无法有效降低投资成本。且所用场地较大，对于需要处理水量较大的情况来说，难度相对较高，且不方便。
2、现有专利如基于光能的污水处理方法及装置(申请号：cn201910662379.5)，包括多孔材料，用于吸附及传输待处理污水；光热转换层，用于将光能转换为热能并使待处理污水中的水分子转换为气态；其中，光热转换层位于所述多孔材料的表面。通过将碳纳米管沉积到多孔材料上制成的蒸汽发生器在光能的作用下能够有效地实现污水的高效清洁分离，且该蒸汽发生器具有优异的分离稳定性能和良好的可再生性能。但太阳能的作用同样是利用光热实现水的蒸发分离，所用场地同样较大。
3、现有专利如一种光催化污水降解反应装置(申请号：cn201910404634.6)，包括光催化反应器；光催化反应器包括光热催化
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是：
2、为了解决现有光热污水处理系统利用太阳能集热并实现水的净化处理时，占地面积相对较大，单纯利用光热技术时太阳光的传输和利用效果较差，影响污水处理效果的问题。
3、本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案：
4、本专利技术提供了一种光热耦合催化污水处理装置，包括中心光管、散射介质层、催化反应层和光热反应层，
5、所述中心光管外依次设有散射介质层、催化反应层和光热反应层，所述中心光管用于导光并提供光能，所述散射介质层用于分散中心光管提供的光的热能和光能，所述催化反应层用于实现污水中污染物的降解，所述光热反应层用于通过光热耦合效应实现污水和催化反应层的加热。
6、进一步地，所述散射介质层可为光导纤维散射介质层。
7、进一步地，所述催化反应层包括若干个催化反应层单元，若干个催化反应层单元周向均布在散射介质层的外壁上。
8、进一步地，所述催化剂反应层为膜状催化剂反应层。
9、进一步地，所述催化剂反应层可为二氧化钛催化剂反应层。
10、进一步地，所述光热反应层可为氮化钛纳米颗粒光热反应层。
11、进一步地，还包括支撑层，所述支撑层为柱状的框架结构，且设置在中心光管和散射介质层之间、散射介质层和催化反应层之间以及催化反应层和光热反应层之间。
12、一种光热耦合催化污水处理装置的处理方法，包括以下步骤：
13、将光源通过导光管与至少一个污水处理装置的中心光管连接，污水进口流道分别与若干个污水处理装置的污水入口连接，若干个污水处理装置的污水出口均与污水出口流道连接，用于通过散射介质层将光散射至光热反应层，利用光热耦合技术将光能转化为热能，提供催化反应所需的高温条件并对污水进行加热，使催化反应层对污水进行高效降解。
14、进一步地，所述光源可与至少两种设置不同催化剂的污水处理装置连接，用于共同处理污水。
15、相较于现有技术，本专利技术的有益效果是：
16、本专利技术一种光热耦合催化污水处理装置及处理方法，包括中心光管和中心光管外依次设置的散射介质层、催化反应层和光热反应层，通过散射介质层将光散射至光热反应层，利用光热耦合技术为催化反应层和污水提供高温，提高催化反应的效率，增强污水处理效果；
17、本专利技术一种光热耦合催化污水处理装置及处理方法，将光热耦合和催化反应结合在一起，实现了高效的水净化和加热，通过合理的设计和结构，可以稳定地实现污水的净化和升温；即通过散射介质层将光线引导至光热反应层，实现光热能耦合，这种结构能够在相对较小的空间内实现高效的光热转换和催化反应，解决了传统系统占地面积大的问题；利用光热耦合技术，将光能转化为热能，并将这种热能提供给催化反应层和污水，这样一来，催化反应可以在较高的温度下进行，保证了较高的反应效率，可加速污水处理过程；散射介质层的设置还实现了光能和热能的均匀分散，优化了能量传递效率，有助于光线能够充分照射到光热反应层，提高了光能的利用效率，进而减少了能源浪费；
18、本专利技术一种光热耦合催化污水处理装置及处理方法，本装置结构简单，使用方便，在进行污水处理时将本装置直接放到待处理的污水中即可，不需要水的蒸发和凝结过程，操作简单且占地面积相对较小，可在提高污水处理速度的基础上减少操作时间。
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1.一种光热耦合催化污水处理装置，其特征在于：包括中心光管(1)、散射介质层(2)、催化反应层(3)和光热反应层(4)，
2.根据权利要求1所述的光热耦合催化污水处理装置，其特征在于：所述散射介质层(2)可为光导纤维散射介质层。
3.根据权利要求2所述的光热耦合催化污水处理装置，其特征在于：所述催化反应层(3)包括若干个催化反应层单元，若干个催化反应层单元周向均布在散射介质层(2)的外壁上。
4.根据权利要求2所述的光热耦合催化污水处理装置，其特征在于：所述催化剂反应层(3)为膜状催化剂反应层。
5.根据权利要求4所述的光热耦合催化污水处理装置，其特征在于：所述催化剂反应层(3)可为二氧化钛催化剂反应层。
6.根据权利要求4所述的光热耦合催化污水处理装置，其特征在于：所述光热反应层(4)可为氮化钛纳米颗粒光热反应层。
7.根据权利要求6所述的光热耦合催化污水处理装置，其特征在于：还包括支撑层，所述支撑层为柱状的框架结构，且设置在中心光管(1)和散射介质层(2)之间、散射介质层(2)和催化反应层(3)之间以及催
8.一种根据权利要求1-7所述的任一权利要求所述的光热耦合催化污水处理装置的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的光热耦合催化污水处理装置的处理方法，其特征在于：所述光源可与至少两种设置不同催化剂的污水处理装置连接，用于共同处理污水。
...【技术特征摘要】
1.一种光热耦合催化污水处理装置，其特征在于：包括中心光管(1)、散射介质层(2)、催化反应层(3)和光热反应层(4)，
2.根据权利要求1所述的光热耦合催化污水处理装置，其特征在于：所述散射介质层(2)可为光导纤维散射介质层。
3.根据权利要求2所述的光热耦合催化污水处理装置，其特征在于：所述催化反应层(3)包括若干个催化反应层单元，若干个催化反应层单元周向均布在散射介质层(2)的外壁上。
4.根据权利要求2所述的光热耦合催化污水处理装置，其特征在于：所述催化剂反应层(3)为膜状催化剂反应层。
5.根据权利要求4所述的光热耦合催化污水处理装置，其特征在于：所述催化剂反应层(3)可为二氧化钛催化剂反应层...
【专利技术属性】
技术研发人员：张承虎，杨茜茹，尤世界，师熙隆，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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