[发明专利]一种环状辐流负压抽吸式内循环光电催化反应器

说明书

技术领域

本发明属于工业废水处理专业领域,具体涉及一种用于处理高盐难降解有机废水的内循环光电催化反应装置。

背景技术

近年来，随着国家工业和经济的发展，许多含有难以生物降解的有毒有害物质的废水不断进入环境，给工农业生产、人民生活和人体健康带了了很大的危害，在这种背景下，国家要求废水排放的标准越来越严格，许多难降解废水的达标处理成为环保领域内的难点问题。

而另一方面，光电催化氧化技术作为一种全新的高级氧化技术已经成功应用在高盐废水处理行业中，光电催化技术是一种光催化与电催化联合应用的新型深度氧化技术，主要是通过在工作电极上施加偏电压，从而在电极和催化剂内部形成一个电势梯度，促进光生电子和空穴向相反的方向移动，抑制它们的复合，以加速分离。并且，这种光电催化系统还有另外两个突出的优点，一是把导带电子的还原过程同价带空穴的氧化过程从空间位置上分开(与半导体微粒相比较)，结果大大增加了半导体表面·OH的生成效率且防止了氧化中间产物在阴极上的再还原；二是由于导带电子被引到阴极还原水中的H⁺，所以不需要向系统鼓入氧气作为电子俘获剂。但是目前光电催化氧化技术在降解有机污染物的时候，由于产生的自由基浓度极小，所以存在反应效率低、处理时间长等缺点，因此，如何提升光电催化氧化技术的处理效率，降低吨水处理能耗，是目前该技术领域内的研究重点和难点。针对光电催化氧化技术的短板问题开发的内循环光电催化氧化反应器一般采用传统的鼓风机曝气方法实现，该方法通过向反应器底部区域水体内鼓入空气，在反应器底部形成一定的负压状态，从而达到废水在反应器内部的内循环状态。但是阴阳极板之间的废水中气体含量增高时会导致相同电流密度条件下，阴阳极之间的槽电压大大升高，因此吨水处理电耗也会相应增加，并且气液传质过程也会降低紫外光在水体中的通过性，大大降低光电催化氧化处理废水的效果。因此，依据传统的曝气式内循环理论开发的相关内循环反应器，不论是在处理效果方面还是吨水能耗方面，均不能达到内循环光电催化氧化反应器的设计效果，针对传统曝气式类型的内循环光电催化氧化反应器的以上弊端，有必要重新设计与开发，达到处理效果保持不变的条件下，吨水能耗的大大降低。

发明内容

本发明的目的是设计一种环状辐流负压抽吸式内循环光电催化氧化反应器，用以解决传统曝气式内循环光电催化氧化反应器处理效率低、能耗大的难题。

为实现上述技术问题，本发明提供了一种环状辐流负压抽吸式内循环光电催化氧化反应器，其特征在于，所述反应器顶部设置有气体喷射管，所述气体喷射管的进气口与压缩空气泵相连接，气体喷射管的喉道与反应器顶部排气管相连接；气体喷射管的出气口与大气直通，通过向气体喷射管中鼓入带压压缩空气，在气体喷射管喉道附近形成负压，抽吸反应器内部产生的氢气并稀释，然后通过排气管排到大气中；

所述反应器内部主要包括光电催化氧化反应系统和相连接的环状辐流负压抽吸式内循环进水系统；所述反应器的底部设置有集泥斗和集泥斗底部设置的反应器进水管；所述反应器进水管和所述环状辐流负压抽吸式内循环进水系统的液体喷射管相连接，集泥斗内沉淀物定期排放；

所述环状辐流负压抽吸式内循环进水系统包括进水系统中间的液体喷射管，所述液体喷射管底部进水口与反应器进水管相连接，液体喷射管中间喉道处有若干长度可调式管道与位于反应器底部区域的密布等径圆孔的环状辐流式进水器相连接，通过控制长度可调式管道的长度，可以调节环状辐流式进水器进水器在反应器内部的位置；液体喷射管顶部与一个锥台形布水器相连接，所述锥台形布水器顶部密布等径布水孔，用以均匀从液体喷射管中进入的废水，并且所述锥台形布水器顶部与密布有等径圆孔的支撑板相连，所述支撑板用于承托光电催化氧化反应系统和固定环状辐流负压抽吸式内循环进水系统；

所述的光电催化氧化反应系统包括设置在支撑板上的一块板式筒状DSA阳极和一块网式筒状钛阴极，阴阳极板间距优选为0.5-2cm，阴阳极板之间填充有粒状光电催化剂，网式筒状钛阴极内部设有紫外发生器；

其中所述布水孔直径小于所述粒状光电催化剂层底层最小粒径；

通过环状辐流负压抽吸式内循环进水系统中液体喷射管进入的废水首先会进入光电催化氧化系统的阴阳极之间，经过光电催化氧化处理后，再通过内循环系统进行多次循环处理，循环倍率可通过进入反应器时的流速决定。