[发明专利]一种复合膜光电催化流化床处理装置及方法

说明书

本发明公开了一种复合膜光电催化流化床处理装置，包括光电催化流化床反应器(1)、循环泵(2)、复合管式膜(3)、文丘里喷射器(4)；本发明还公开了一种处理废水的方法：废水通过文丘里喷射器(4)进入光电催化反应器(1)，通过承托布水器(8)上的配水孔(16)依次进入流化反应区(13)和光催化反应区(14)并使光电催化剂(15)处于流化状态，一部分因配水槽(19)的负压抽吸作用经回流缝(18)重新进入流化反应区(13)，实现废水的内部循环氧化，一部分通过排出口(11)经循环泵(2)进入复合管式膜(3)实现废水和光电催化剂(15)分离。本发明装置通过复合管式膜与光电催化反应器结合，实现了光电催化剂的循环回收利用，且催化效率稳定，污水处理效果好。

技术领域

本发明属于环境工程废水处理领域，涉及一种废水处理技术，特别是一种复合膜光电催化流化床处理装置及方法。

背景技术

光电催化氧化是基于光催化基础之上，通过在阴、阳极间施加偏电压并在紫外光照射下，使极板催化产生大量强氧化基团如羟基自由基、活性氧、活性氯等，实现废水中有机污染物快速有效去除的一种高级氧化技术。与传统光催化相比，由于光电催化氧化在阴、阳极之间施加偏电压，可显著降低光生电子空穴复合率，提高光催化效率，从而提高系统污染物去除能力和去除效果。不仅如此，由于光电催化氧化对污染物氧化的无选择性且其氧化反应时间短，特别适用于高含盐难降解废水处理。因此，近年来，光电催化氧化作为一种新型高级氧化技术在难降解废水深度处理领域受到国内外学者的广泛关注。

目前，有关光电催化氧化的研究主要集中于如何提高光催化反应效率，如极板筛选、反应器优化、辅助催化氧化等。专利申请号201410636930.6公开了一种环状辐流负压抽吸式内循环光电催化反应器，该反应器通过水力优化设计，实现了无曝气下废水在光电催化反应器中的内循环氧化，提高了紫外光利用效率，降低了槽电压和系统能耗，但极板间填料的导电致使阴阳极可能存在“短路现象”，致使电流利用效率较低。另外，光电催化剂采用固定床填装方式，催化剂床层容易板结老化、中毒，致使丧失催化活性。专利申请号201610451497.8公开了一种内循环光电催化氧化组合处理装置，该装置通过紫外光发射系统与电催化氧化系统有机结合并通过内部设计优化，实现了废水在光电催化反应器内的自动内循环，内循环倍率根据加载电流而定，节省了运行能耗，提高了污染物的去除能力和电流效率，但光电催化剂的填装，显著降低了紫外光穿透深度，光催化仅发生在极板表面，致使紫外光源利用效率低，污染物去除效果差。另外，反应器容易出现水力短流现象，且极板抗污染性能差、易结垢，甚至出现局部电流密度过大，导致极板损坏。因此，迫切解决上述问题，是光电催化氧化技术进行工程化应用的关键。

发明内容

为克服上述技术不足，本发明的目的是提供一种复合膜光电催化流化床处理装置及方法。本发明通过构建三维流化态光电催化氧化体系并通过与复合管式膜结合，实现了光电催化剂的循环利用，避免了传统三维电极存在的缺陷，同时能有效控制极板和膜污染过程。本发明的实施将有助于光电催化技术在难降解废水处理领域的推广应用。

本发明为一种复合膜光电催化流化床处理装置，所述的处理装置包括光电催化流化床反应器、循环泵、复合管式膜、文丘里喷射器；所述的光电催化流化床反应器内部由同轴圆柱形阳极、阴极和网状阳极组成，并由承托布水器支撑，网状阳极内部设置有柱形紫外灯，承托布水器下部形成沉淀区并通过排出口与循环泵相连，光电催化流化床反应器顶部设置有放空口与大气相通；

所述的阴极和阳极及网状阳极等间距布置，极板间形成流化反应区和光催化反应区，极板间距控制在50~100 mm，内部装填有光电催化剂，柱形紫外灯沿网状阳极内圆等间距对称布置，与阳极间距为5~10 mm；

所述的承托布水器上设置有配水孔、导流缝、回流缝和配水槽，承托布水器侧面设置有进水口并与文丘里喷射器相连接，废水经配水孔高速进入配水槽，配水槽呈渐扩形式，渐扩角为15°~20°，回流缝处将产生负压抽吸作用，从而促进废水在流化反应区和光催化反应区的内部循环流动；