[发明专利]悬浮型二氧化钛光催化超滤膜反应器

说明书

本发明公开了一种悬浮型二氧化钛光催化超滤膜反应器，包括：弥散光纤发光系统、超滤膜分离系统和辅助系统，其中，弥散光纤发光系统具有传光光纤、光纤耦合器和弥散光纤，弥散光纤侧面发光透出紫外光；超滤膜分离系统具有膜壳和中空超滤膜丝，中空超滤膜丝为内压式超滤膜，套在弥散光纤上；辅助系统包括二氧化钛投加系统和二氧化钛再生系统。本发明的有益之处在于：(1)中空超滤膜丝提供了微反应通道，使得有机物与悬浮态二氧化钛催化剂充分接触，解决了催化剂有效表面积局限的问题；(2)使用可侧面发光的弥散光纤，使得紫外光被充分利用，解决了光利用率低的问题；(3)使用中空超滤膜丝，是内压式超滤膜，解决了催化剂回收困难的问题。

技术领域

本发明涉及一种光催化反应器，具体涉及一种悬浮型二氧化钛光催化超滤膜反应器，属于化工设备技术领域。

背景技术

随着国家对水资源循环利用的日益重视，尤其在缺水地区，污水“零排放”已经越来越被认识并推广。在实现“零排放”的过程中，多级反渗透浓盐水中COD的降解是关键难点之一。多级反渗透浓盐水是指在污水处理的过程中，已经经过生化处理、微滤、纳滤、超滤以及反渗透处理后残余的高浓度废液，其特点是盐含量高、有机物含量高，且其中的有机物大多为生化反应无法氧化分解的稳定有机物。如若不将浓盐水中的有机物与无机盐类分离，首先，在浓盐水蒸发过程中有机物会凝结成胶质阻碍蒸发过程造成额外的能源的损耗，其次，残存有机物对浓盐水蒸发终产物即无机盐的纯度造成严重影响。没有将有机物和无机物分离的终产物会被归类为危险化学废料，如今大多采用填埋等方式处理，成本巨大且对环境有二次污染的潜在风险。如果能将残存有机物进行处理，使无机盐得以分离提纯，不仅能够节约危险化学废料处理所要消耗的人力物力财力，而且可以使无机盐得到重复利用创造更多价值得以“化废为宝”。

光催化技术的特点为该问题的彻底解决提供了思路。目前，对二氧化钛光催化反应的研究已证明了该技术本身的可行性，市场上也已出现利用紫外灯催化二氧化钛处理有机物的设备并用于实际。二氧化钛光催化目前有悬浮型和负载型两种，悬浮态一般可实现较高的反应效率，但催化剂不易从处理后液体中分离或回收利用，常造成排除液易产生二次污染和催化剂使用成本较高的问题。涂覆法有负载的催化剂颗粒量有限制的局限，而且会造成催化剂的有效表面积减少，近而导致催化剂的活性下降，且两种形式的设备大多采用紫外灯直接激发催化剂的模式，造成光利用率较低，紫外光与催化剂及污染物的有效接触面积小，导致反应器效率低下，限制了该技术的推广。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种能最大限度的发挥二氧化钛光催化剂对多级反渗透浓水中COD的降解效能的悬浮型二氧化钛光催化超滤膜反应器。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

悬浮型二氧化钛光催化超滤膜反应器，其特征在于，包括：弥散光纤发光系统、超滤膜分离系统和辅助系统，其中，

前述弥散光纤发光系统包括：紫外激光器、传光光纤、光纤耦合器、弥散光纤、光纤上固定板和光纤下固定板，紫外激光器产生的紫外光通过传光光纤及光纤耦合器后送至弥散光纤，弥散光纤侧面发光透出紫外光，弥散光纤的上下两端分别固定在光纤上固定板和光纤下固定板上，光纤上固定板和光纤下固定板的相应位置上均留有透水孔；

前述超滤膜分离系统包括：膜壳和中空超滤膜丝，膜壳的底部设置有进水口和下排口，上部的侧壁上设置有产水口和反洗水进口，光纤耦合器装于膜壳的顶端，光纤上固定板和光纤下固定板分别装于膜壳的内部的上下两端，中空超滤膜丝为内压式超滤膜，套在弥散光纤上；

前述辅助系统包括：二氧化钛投加系统和二氧化钛再生系统，从超滤膜分离系统的下排口排出的含二氧化钛粉末的浓缩液和反洗水经由管道进入二氧化钛投加系统重复利用，二氧化钛累积使用一段时间失效后，从超滤膜分离系统的下排口排出的含二氧化钛粉末的浓缩液和反洗水则经由管道排入二氧化钛再生系统，再生以后再排入二氧化钛投加系统重复利用。