一种沸石负载催化剂光催化降解有机污水的装置

李金宇 董镇鲛 杜 涛*

(东北大学,辽宁 沈阳110819)

随着现代工业的发展和人们生活水平的提高,水体污染与防治已成为全球普遍关注的重要课题。在我国,每年的污水排放量达到400 亿吨,全国七大水系中有一半的河段被有机污染物或重金属污染,86%的城市河段水质污染超标,太湖、巢湖等湖泊普遍存在富营养化。近年来,在我国典型的环境水体和污水处理厂的排放废水中频繁检测出药物和个人护理品、抗生素及抗性基因、类雌激素以及其它微量、高毒性、难降解污染物,极大地威胁着水生生态安全和人体健康。因此,开发水中低浓度、高毒性有机污染物的经济高效选择性去除技术具有重要的科学意义和实用价值[1]。

在污水处理的化学方法中,光催化降解法因其具有反应条件温和、没有二次污染等优点,得到了广泛重视。光催化剂具有在室温常压下将光能转化成化学能的能力,但其粉末状的形态不利于回收重复利用并易造成二次污染,阻碍其实际应用。因此,亟需研发新型光催化降解有机污水装置,以解决催化剂难以回收并重复利用的问题[2]。

1 装置介绍

1.1 装置基本特征介绍

该装置如图1 所示。

其特征在于：包含圆柱体外壳(1),在圆柱体外壳(1)内从上至下包括进水部分、净水部分和出水部分；进水部分包括污水储存池(2)、入水口(3)和调节流速开关(4)；所述污水储存池(2)的底部设置有入水口(3),所述入水口(3)的安装有调节流速开关(4)用于调节水流速度。

净水部分包括污水处理管道(5)、负载催化剂的沸石(6)、活性炭(7)、PP 棉(8)、紫外光灯(9)和网格(10)；所述污水处理管道(5)的上端与所述入水口(3)的下端连通,污水处理管道(5)通过网格(10)将管道内分段隔离且从上至下在每段管道中依次填装沸石(6)、活性炭(7)和PP 棉(8)进行净化污水；紫外光灯(9)固定安装在圆柱体外壳(1)的内壁上位于所述污水处理管道(5)的四周对管道内污水进行照射；出水部分包括出水口(11)及净水储存池(12),所述出水口(11)与所述污水处理管道(5)末端连通,所述净水储存池(12)采取抽拉式可移动安装在所述圆柱体外壳1 内部。

圆柱体外壳(1)的上部分空间形成所述污水储存池(2)螺纹可拆卸连接于所述圆柱体外壳(1)的下部分。入水口(3)左侧通过螺纹与调节流速开关(4)相连,所述入水口(3)下侧与污水处理管道(5)通过热熔胶相连。污水处理管道(5)采取盘绕式设置于圆柱体外壳(1)内部。紫外光灯(9)通过导线串联后采用密封胶安装于所述圆柱体外壳(1)内壁。污水处理管道(5)的盘绕直径小于圆柱体外壳1 直径与紫外光灯(9)高度之差。紫外光灯(9)高度与所述污水处理管道(5)的高度相等。污水处理管道(5)包括6 段管道,从上到下排序,第一段管道、第二段管道、第三段管道和第四段管道内部均填装有负载催化剂的沸石(6),第五段管道填装有活性炭(7),第六管道填装有PP 棉(8)；污水处理管道(5)中除第一段管道和第六段管道外的第二段管道至第五段管道一端直径小于另一端直径,各段管道采用嵌套方式连接。各段管道之间安装有网格(10)进行分离。净水储存池(12)底部设置有滑道,圆柱体外壳(1)底部设置对应滑槽,所述水储存池(12)通过滑道与滑槽的配合采取抽拉式可移动安装在所述圆柱体外壳(1)内部。

1.2 工作过程

将有机污水倒入污水储存池(2)中,通过调节流速开关(4)调节有机污水流下的速度,可以根据净水的结果及时进行调整；污水处理管道(5)采取盘绕安装方式紧贴紫外光灯(9)为催化提供条件,各段管道通过所述网格(10)分离。有机污水通过入水口(3)流入污水处理管道(5)中,污水处理管道(5)弯曲的盘在污水处理池(13)中,可以增加反应的时间,并且污水处理管道(5)可以拆卸,用来更换催化剂,提高反应的效率。在光催化条件下负载在沸石(6)上的催化剂对污水进行降解。污水处理管道(5)中间各段管道有网格(10)进行分离,进行沸石的拦截从而减少催化剂的流失,还能起到缓冲水流的作用,使反应更加充分。污水处理池的最后一部分管道装有活性炭(7)和PP 棉(8),活性炭(7)可以起到吸附异味以及其它未净化的污染物,PP 棉(8)可以阻挡混入污水的固体杂质以及阻断流失的粉末状的催化剂。在底部空槽处放置与装置内径等大的净水储存池(12)盛接从出水口(11)出来的降解之后的净水,净水储存池(12)可以抽拉取出。

图1

1.3 有益效果

该装置于处理工业、农业等多方面领域排放的有机污水。该装置包括入水口、负载催化剂的材料、活性炭、PP 棉、紫外光灯、网格、出水口及净水储存池。污水通过入水口进入,通过开关控制速度流入净水管道。通过管道内净水材料及外界条件作用降低有机污水的污染程度并储存于净水储存池。处理管道采用多级连接,各级管道中放置对应量的净水材料、PP 棉、活性炭并通过网格分离；装置内壁装有紫外光灯；经过处理后的洁净水储存至底部的净水储存池并可以采取抽拉、直流的方式取出。本装置通过使用水流调节开关,实现了根据污水的污染情况和装置净水效率及时调节水流大小。本装置采用弯曲管路增加反应时间,可以装载更多该催化剂,提高净水效率。本装置管路中的网格可以阻断该催化剂的过分流动,减少催化剂的损失,同时缓冲水流,延长反应时间。

2 结论

采用该装置可以提高净水效率,增加反应时间,有效解决有机污水处理系统的粉末状催化剂不利于回收重复利用和易造成二次污染的技术问题。