一種單元式催化氧化裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及廢水處理領(lǐng)域，尤其涉及了一種單元式催化氧化裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著生產(chǎn)技術(shù)的變化和應(yīng)用要求的復(fù)雜化，各種行業(yè)所產(chǎn)生的廢水中，污染物的組分、濃度、色度、氣味和毒性會發(fā)生非常大程度的跨越，水質(zhì)的復(fù)雜程度非常高。在這種大環(huán)境下，任何一種單一的污廢水處理方式要得到具有普遍性的推廣，其難度是可想而知的。從現(xiàn)代水處理技術(shù)的發(fā)展來看，復(fù)合型處理方法是必然的發(fā)展趨勢，差別在于面向不同水質(zhì)污廢水所采用組合工藝及其特性參數(shù)各不相同。對于不同種類的廢水，為了盡量避免對環(huán)境的二次污染，生物降解技術(shù)以及膜生物反應(yīng)器是近年來污廢水處理主要的發(fā)展方向。但是由于所面向污廢水水質(zhì)的復(fù)雜性，以及由于市場需求和主體生產(chǎn)工藝的周期或者擬周期性特征，由于這種周期或者擬周期本身的強烈變化，一般污廢水的負荷都表現(xiàn)出較強的波動性，從而對微生物的降解能力和抗沖擊負荷能力提出了較高的要求。
[0003]正是由于水質(zhì)濃度、組分及波動性的特征，整體上來說如何提高對污染物質(zhì)的降解效率，在低能耗、低污染和占地面積小的前提下，達成對污廢水的高強度處理是水質(zhì)處理技術(shù)必須具備的基本特征。鑒于生物處理技術(shù)/膜生物處理技術(shù)已成為污廢水處理的發(fā)展主流，那么對于特性復(fù)雜的污廢水，如何快速提升生物可降解性，必然是需要著力解決的問題。催化氧化方法是一種相對有效且穩(wěn)定的方法，發(fā)展也相對成熟。從單一的催化氧化到復(fù)合型催化氧化技術(shù)，對不同種類污廢水中污染物特性影響的研究文獻已經(jīng)分廠豐富。
[0004]臭氧氧化方法以臭氧2.7V的氧化電勢、與有機物反應(yīng)速度快、原料易得、可就地產(chǎn)生、使用方便和不產(chǎn)生二次污染的特征，在污廢水的處理中，得到較為廣泛的應(yīng)用。但是臭氧氧化方法的一個主要問題是臭氧本身的不穩(wěn)定性，會導(dǎo)致臭氧氧化段運行時間長，處理效率低的問題。
[0005]光催化是氧化降解水中有機污染物的一種新方法，具有能耗低、操作簡便、反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)范圍廣、可減少二次污染等優(yōu)點。光催化方法存在的一個直觀的問題是針對不同透光度的污廢水，其光源有效輻射范圍會發(fā)生較大的變化，或者說如何提升光源的輻射效率，是光催化方法的核心問題。另外對于光催化方法而言，其單獨應(yīng)用時，在處理高濃度工業(yè)廢水方面存在適用性的問題，必須配合對應(yīng)的氧化方法來建立相應(yīng)的復(fù)合處理機制，以提升整個催化氧化的效率。
[0006]金屬催化是氧化降解的水中有機物的另一種主要的催化方法，金屬催化劑能夠促使水中臭氧分解，產(chǎn)生具有極強氧化性的自由基。但是該方法對應(yīng)的問題在于存在二次污染的問題，按照總量守恒的原則，加入的金屬催化劑都會產(chǎn)生對應(yīng)的金屬離子污染的問題。
[0007]目前的研究和工藝基本上都是從方法本身入手的，忽略了流場組織的重要性。污廢水處理都是在流動的環(huán)境中來實現(xiàn)的，在對應(yīng)的整個反應(yīng)器中，如何通過流場的良好組織，充分提高污廢水與處理工藝物質(zhì)的接觸率，強化反應(yīng)過程，是亟待解決的重大問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中復(fù)合型催化氧化裝置忽略了流場組織的重要性，存在停留時間、處理強度、反應(yīng)器占地面積、運行維護以及二次污染等一系列問題，提供了一種基于流動控制原理，為相應(yīng)的流程構(gòu)建良好的流場組織結(jié)構(gòu)，具有高強度、無二次污染的單元式復(fù)合型催化氧化裝置。
[0009 ]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過下述技術(shù)方案得以解決:
[0010]—種單元式催化氧化裝置，包括裝置本體，裝置本體底部設(shè)有固相出口和氣相進口，裝置本體頂部右側(cè)設(shè)有液相進口，左側(cè)設(shè)有液相出口，裝置本體內(nèi)設(shè)有與軸向平行的折流擋板，折流擋板的兩側(cè)均設(shè)有流道控制區(qū)，流道控制區(qū)內(nèi)設(shè)有擾流板，擾流板包括光源擾流板或催化劑擾流板，擾流板與裝置本體的軸向呈25°?60°夾角。
[0011]污水自裝置本體頂部右側(cè)的液相進口流入，由于折流擋板的阻擋，不能直接留至液相出口，需要改變流向，自上而下留至裝置本體底部繞過折流擋板，再自下而上流至裝置本體頂部左側(cè)的液相出口，設(shè)備占地面積小，污水的水力停留時間長。在污水沿著裝置本體軸向流動的過程中，臭氧通過氣相進口和分布管道進入裝置本體底部，并向上流動。在此過程中，液相股流在流道控制區(qū)內(nèi)順著擾流板限定的流道流動，且由于擾流板的存在，臭氧的停留時間長，催化劑能充分作用于臭氧，產(chǎn)生極強氧化性的自由基，并在光、臭氧和催化劑復(fù)合催化氧化作用下，分解污水中較穩(wěn)定的有機物，極大的降低污水B0D5、C0D等指標(biāo)。本裝置為標(biāo)準(zhǔn)式單元化反應(yīng)裝置，能夠根據(jù)污水處理工段及污水有機物濃度等指標(biāo)，依次串聯(lián)若干該單元式催化氧化裝置，或者根據(jù)待處理水量大小，并聯(lián)若干該裝置，確保最終處理效果O
[0012]作為優(yōu)選，流道控制區(qū)內(nèi)包括至少兩片光源擾流板和至少兩片催化劑擾流板，光源擾流板和催化劑擾流板依次相鄰且平行排列。流道控制區(qū)內(nèi)至少包括四塊擾流板，才能較好的限定流場組織，起到流體控制的作用;光源擾流板和催化劑擾流板間隔排布，利用流場組織和光學(xué)環(huán)境形成高效光催化氧化環(huán)境，還能與臭氧協(xié)同作用，提高反應(yīng)效率，降低用時和占地面積。
[0013]作為優(yōu)選，光源擾流板上設(shè)有光源，光源包括可見光和紫外光，設(shè)置有可見光的光源擾流板與設(shè)置有紫外光的光源擾流板依次間隔排列;催化劑擾流板上填充或鑲嵌或電鍍有催化劑。即擾流板按照可見光光源擾流板、催化劑擾流板、紫外光光源擾流板、催化劑擾流板的順序依次排列。光催化氧化具有能耗低，操作簡單，反應(yīng)范圍廣、二次污染小等優(yōu)點，可見光和紫外光具有不同波長，能夠發(fā)射不同能量的光子，充分激發(fā)污水中有機物氧化分解。根據(jù)催化劑的不同類別和性質(zhì)選擇催化劑在擾流板上的結(jié)合方法，適用于各種過渡態(tài)金屬和/或過渡態(tài)金屬氧化物，表現(xiàn)出最好的催化氧化活性。
[0014]作為優(yōu)選，流道控制區(qū)上方還設(shè)有第二流道控制區(qū)，第二流道控制區(qū)內(nèi)也設(shè)有與裝置本體軸向呈25°?60°夾角的擾流板，且流道控制區(qū)與第二流道控制區(qū)內(nèi)擾流板傾斜方向相反。第二流道控制區(qū)的擾流板與流道控制區(qū)內(nèi)的擾流板傾斜方向相反，兩流道控制區(qū)之間流體形成混流。此外，還能根據(jù)污水情況在設(shè)置相似的第三流道控制區(qū)，形成深井反應(yīng)
目.ο
[0015]作為優(yōu)選，裝置本體內(nèi)表面設(shè)有插槽，擾流板插入插槽固定在裝置本體內(nèi)。擾流板和裝置本體之間的連接方式為插接，每塊擾流板均互相獨立，更換方便，可以根據(jù)來水情況調(diào)整催化劑板和光源板，以調(diào)整催化劑類型，光照強度。
[0016]作為優(yōu)選，裝置本體內(nèi)底部設(shè)有分布管道，氣相進口與分布管道相連。分布管道的設(shè)置能夠使氣相更均勻的曝入反應(yīng)裝置，由于分布管道的存在，曝出的氣泡直徑小，比表面積大，與污水接觸更加充分，催化效果更好。
[0017]作為優(yōu)選，裝置本體頂部連有密封蓋，密封蓋上設(shè)有氣相出口。密封蓋的設(shè)置使得裝置內(nèi)保持一定的壓強，可以減慢臭氧的流動速度，延長臭氧與催化劑、污水有機物的停留時間。
[0018]作為優(yōu)選，氣相出口內(nèi)設(shè)有氣體濃度分析裝置和電磁閥。氣體濃度分析裝置用于分析臭氧濃度，當(dāng)臭氧濃度高于一定的閾值時，打開電磁閥，排出臭氧；當(dāng)臭氧濃度低于相應(yīng)的閾值，則關(guān)閉電磁閥，并通過風(fēng)機鼓入臭氧。
[0019]作為優(yōu)選，氣相出口外連有氣體儲罐，氣體儲罐又通過回流管道與氣相進口相連。氣體儲罐收集儲存臭氧，并將未反應(yīng)的臭氧回流至反應(yīng)裝置，避免了對環(huán)境的二次污染，節(jié)約了成本。
[0020]本發(fā)明由于采用了以上技術(shù)方案，具有顯著的技術(shù)效果:
[0021]I)由于待處理的污廢水通常具有一定的濁度，這種濁度直接影響紫外光源的有效照射范圍，從而影響光催化氧化效果，采用光源擾流板，充分保障光源的有效照射范圍，確保光催化反應(yīng)區(qū)段內(nèi)，有充足的光照和催化強度，另一方面起到擾流作用，對流體流動軌跡起到一定限定，延長廢水在裝置內(nèi)的停留時間，確保反應(yīng)催化氧化充分進行。
[0022]2)光源擾流板和催化劑擾流板按照一定的傾斜角度布置，起到斜板沉淀池中斜板的作用，可以將污廢水中易沉淀的雜物快速分離出來，沉入反應(yīng)裝置底部。
[0023]3)裝置本體內(nèi)包括流道控制區(qū)和非控制區(qū)，在流道控制區(qū)內(nèi)，進行光催化氧化反應(yīng)，非控制區(qū)內(nèi)，由于流道變化，發(fā)生混流，各組分充分混合，氧化沉淀。
[0024]4)傾斜的擾流板延長了臭氧在水中的實際停留時間，而且根據(jù)實際情況，擾流板的布置可以采用周期性布置方式，根據(jù)水質(zhì)進行情況，垂直疊加多個流道控