[发明专利]循环光催化废水净化系统

说明书

技术领域：

本发明涉及一种循环光催化废水净化系统，具体地说涉及一种通过废水反复循环流经光催化平推流反应器以使废水得到降解净化的系统。

背景技术：

企业在生产过程中，由于生产工艺因素的制约不可避免地产生大量的废水，这些废水作为固定污染源，如不加处理长期直接排放，将严重损害周边的生态环境。目前处理这些废水主要有化学和生物两种方法，这两种方法在使废水得到净化的同时都不可避免地将废水中的污染物转移到污泥或剩余污泥中，造成二次污染；或者催生废水中的污染物挥发，引发大气污染，也造成了二次污染。对于高浓度有机或无机废水，化学方法处理的成本非常高，从技术经济的角度来讲是不可行的，而生物方法却无能为力。近一二十年来，光催化技术开始应用于水质净化，在光催化反应机理、催化剂研发等方面取得了众多非常积极的成果。大量的研究表明，光催化不仅仅是活泼的H⁺和·OH自由基把有机物通过一系列反应氧化成CO₂和H₂O，同时还能还原Cr6⁺、Hg2⁺、Ag⁺等重金属离子及无机污染物。光催化技术未能大规模工业化应用于废水处理净化的原因是虽然目前国内外对光催化反应器进行了不同方式的设计和应用，但只是停留在小型的废水处理工艺和试验阶段，诸如水质净化器等，较大型化的光催化反应器的研发尚未开展。

发明内容：

本发明的目的在于通过设计一个较大型的TiO₂光催化平推流反应器，使废水反复循环以平推流方式流过反应器，对于固定量的废水来说放大了反应器的净化功能，使废水中的污染物被逐步降解后得到彻底的净化。本发明由前处理单元、循环净化单元、控制单元和净水沉淀池组成。本发明可广泛应用于企业所产生的各类工艺废水，特别是高浓度有机废水的净化治理。应用本发明建设的企业废水处理站，结构紧凑，占地面积小，其建设成本低廉、出水水质稳定达标、运行成本小、运行维护简单方便、无臭气排放、污泥达到直接排放标准。

本发明的净化基本过程：废水首先经前处理单元处理，拦截悬浮物后进入调节池。打开阀门让调节池中的废水自流进入循环池或泵入循环池，进水完成后关闭此阀门或停止泵入。启动循环水泵，在控制单元的作用下，使废水反复循环以平推流方式流过反应器。在循环流动的过程中，废水中的污染物将被逐渐降解而减少，直至最后达到净化目标。此时，控制单元让净化后的水排入沉淀池并关闭循环水泵，完成一个循环净化周期。调节池里的废水通过自流再次进入循环池或泵入循环池后，开始下一个循环净化周期。

本发明设计(实施方式)的要点是：

(1)集水井上端内壁、整个格栅表面、调节池上端内壁必须用二氧化钛涂膜剂进行涂膜，以便废水在进入光催化平推流反应器之前尽可能地通过光催化反应降解一些其中的污染物；

(2)根据地形地貌的不同，可设计循环池与调节池多种相对位置布置格局，在平地的情况下采用沉水泵进水，有坡地的情况下采用自流进水。考虑到节能和降低运行成本，尽可能地采用自流设计；

(3)由于采光要求，光催化平推流反应器需固定在空中，一般离地面1.5m左右即可。为节省用地，将循环池布置在反应器的下面；

(4)先准备好足额的陶瓷棒光催化剂，规格为直径0.5cm、长5-8cm，陶瓷棒光催化剂一端用于嵌入混凝土，负载纳米二氧化钛薄膜的另一端用塑料薄膜包覆(施工完成后再去掉)。进行光催化平推流反应器槽形混凝土结构的施工时，将陶瓷棒光催化剂嵌入底面混凝土约2cm，相邻两根之间的距离相同，为1cm左右，形成陶瓷棒光催化剂阵列，同时使用喷粉器将纳米二氧化钛负载到槽形混凝土结构的底面和两边内壁面上，利用水泥的凝聚性形成二氧化钛薄膜。布水器的结构设计要保障废水以较均匀的形态进入反应器。在槽形混凝土结构的两边安装若干带反射装置的低压长效汞齐灯作为辅助光源；废水在平推流过程中，在流动方向上的污染物没有返混，而在垂直于流动方向的平面上，由于陶瓷棒光催化剂阵列的扰动作用，废水中的污染物得到最大程度的混合和分散，这样就建成了非常理想的光催化平推流反应器；