[发明专利]一种强化光催化传质的水处理装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，特别涉及一种强化光催化传质的水处理装置与方法。

背景技术

随着工业生产的深入发展，工业废水的种类和排放量有所增多，成份也更加复杂，对环境和人类健康造成极大的危害。除了采用生物技术降解水中的有机物外，一系列高级氧化技术也逐渐成为全世界水处理领域的研究热点，并被广泛研究。

光催化技术作为一种高级氧化技术处理废水，具有反应条件温和，操作简便、减少二次污染等优点而日益受到重视，具有广阔的发展前景。然而溶液的传质，降解物中间体对催化剂表面的影响等，都会使催化剂的催化活性不断降低，这些都阻碍了光催化技术在实际工业废水中的大规模推广和应用。

为提高催化剂的光利用率，C.H. Wu将超声波技术引入到光催化反应体系中，发现超声空化能有效提高污染物的光催化降解效率（Journal of Hazardous Materials 2008，153（3）：1254-1261）。超声波的强化效应是由于超声波在液相中产生的空化现象，即在微秒的数量级内发生空泡的成核、生长和溃灭过程，并在小区域内释放出大量的能量。因此，空化现象相当于将声波这种发散性的能量汇集成微小的“热点”，而每一个“热点”都会成为一个微反应器。在空泡溃灭瞬间，空泡内部产生的极端条件会使水分子发生热解，生成羟基自由基，从而氧化降解废水中的有机污染物。空化现象也具有高能量的物理效应，如增强溶液传质、使脆性固体碎裂、更新固体表面等。然而，超声波引发的空化在大规模的水处理体系中不能有效地分布空化活性，超声装置昂贵，而且电声转化进入溶液中的效率很低，因而超声空化技术在实际的工业化应用中受到很大的限制。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种强化光催化传质的水处理装置，以解决现有水处理装置无法有效解决中间物严重影响催化剂表面活性的问题。

本发明的第二目的在于提供一种利用上述强化光催化传质的水处理装置的水处理方法，以解决现有水处理方法无法有效解决中间物严重影响催化剂表面活性的问题。

本发明的技术方案如下：

一种强化光催化传质的水处理装置，包括：储液池和若干激发光源，所述激发光源设于所述储液池内，还包括漩涡泵和空化发生器，所述漩涡泵入口与储液池连接，漩涡泵出口与空化发生器连接，所述空化发生器伸入所述储液池内；

所述漩涡泵与所述空化发生器之间设有第一控制阀。

较佳地，还包括支管，所述支管伸入所述储液池内并与所述空化发生器并联设置；

所述支管上设有第二控制阀。

较佳地，所述空化发生器还串联设置有压力检测装置。

较佳地，所述激发光源与所述空化发生器平行设置，并且所述激发光源在储液池内以空化发生器为轴心对称分布。

较佳地，所述的空化发生器选自文丘里管和多孔板中的一种。

较佳地，所述的激发光源选自可见灯和外侧套设有石英套管的紫外灯的至少一种。

较佳地，所述储液池内壁设有用于反射光的构件。

一种利用上述任一权利要求所述强化光催化传质的水处理装置的水处理方法，包括将废水和光催化剂微粒加入储液池中并开启激发光源，其特征在于，还包括以下步骤：

加入所述废水至浸没空化发生器和激发光源；

调节所述控制阀，控制废水溶液在空化发生器处的入口压力；

启动漩涡泵，使废水高速流经空化发生器，形成射流；

所述开启的激发光源对空化发生器内的射流和周围水体进行照射。

较佳地，调节所述控制阀包括调节设于所述漩涡泵和空化发生器之间的第一控制阀和设于所述支管的第二控制阀。

较佳地，所述反应时间在2小时以内，所述光催化剂的投加量不大于5g/L，所述空化发生器的入口压力在0.3MPa以上，所述废水溶液在空化发生器内的最高流速不小于20米/秒。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

第一．本发明利用水力回流装置产生的空化，对废水中的光催化剂微粒有解聚集作用，并使催化剂表面不断更新，保持高的催化活性，从而提高了光利用率和催化效率。同时废水的循环流动加快了光源表面和溶液主体之间物质的交换更新，强化了传质，提高了降解效率；

第二．与传统的光催化反应器（激发光源照射静置的催化剂微粒悬浊溶液）相比，本发明的水力强化光催化传质的水处理装置与方法能更加高效和节约光催化剂用量；