一種沸石負載催化劑光催化降解有機污水的裝置

李金宇 董鎮鮫 杜 濤*

(東北大學,遼寧 沈陽110819)

隨著現代工業的發展和人們生活水平的提高,水體污染與防治已成為全球普遍關注的重要課題。在我國,每年的污水排放量達到400 億噸,全國七大水系中有一半的河段被有機污染物或重金屬污染,86%的城市河段水質污染超標,太湖、巢湖等湖泊普遍存在富營養化。近年來,在我國典型的環境水體和污水處理廠的排放廢水中頻繁檢測出藥物和個人護理品、抗生素及抗性基因、類雌激素以及其它微量、高毒性、難降解污染物,極大地威脅著水生生態安全和人體健康。因此,開發水中低濃度、高毒性有機污染物的經濟高效選擇性去除技術具有重要的科學意義和實用價值[1]。

在污水處理的化學方法中,光催化降解法因其具有反應條件溫和、沒有二次污染等優點,得到了廣泛重視。光催化劑具有在室溫常壓下將光能轉化成化學能的能力,但其粉末狀的形態不利于回收重復利用并易造成二次污染,阻礙其實際應用。因此,亟需研發新型光催化降解有機污水裝置,以解決催化劑難以回收并重復利用的問題[2]。

1 裝置介紹

1.1 裝置基本特征介紹

該裝置如圖1 所示。

其特征在于：包含圓柱體外殼(1),在圓柱體外殼(1)內從上至下包括進水部分、凈水部分和出水部分；進水部分包括污水儲存池(2)、入水口(3)和調節流速開關(4)；所述污水儲存池(2)的底部設置有入水口(3),所述入水口(3)的安裝有調節流速開關(4)用于調節水流速度。

凈水部分包括污水處理管道(5)、負載催化劑的沸石(6)、活性炭(7)、PP 棉(8)、紫外光燈(9)和網格(10)；所述污水處理管道(5)的上端與所述入水口(3)的下端連通,污水處理管道(5)通過網格(10)將管道內分段隔離且從上至下在每段管道中依次填裝沸石(6)、活性炭(7)和PP 棉(8)進行凈化污水；紫外光燈(9)固定安裝在圓柱體外殼(1)的內壁上位于所述污水處理管道(5)的四周對管道內污水進行照射；出水部分包括出水口(11)及凈水儲存池(12),所述出水口(11)與所述污水處理管道(5)末端連通,所述凈水儲存池(12)采取抽拉式可移動安裝在所述圓柱體外殼1 內部。

圓柱體外殼(1)的上部分空間形成所述污水儲存池(2)螺紋可拆卸連接于所述圓柱體外殼(1)的下部分。入水口(3)左側通過螺紋與調節流速開關(4)相連,所述入水口(3)下側與污水處理管道(5)通過熱熔膠相連。污水處理管道(5)采取盤繞式設置于圓柱體外殼(1)內部。紫外光燈(9)通過導線串聯后采用密封膠安裝于所述圓柱體外殼(1)內壁。污水處理管道(5)的盤繞直徑小于圓柱體外殼1 直徑與紫外光燈(9)高度之差。紫外光燈(9)高度與所述污水處理管道(5)的高度相等。污水處理管道(5)包括6 段管道,從上到下排序,第一段管道、第二段管道、第三段管道和第四段管道內部均填裝有負載催化劑的沸石(6),第五段管道填裝有活性炭(7),第六管道填裝有PP 棉(8)；污水處理管道(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徑小于另一端直徑,各段管道采用嵌套方式連接。各段管道之間安裝有網格(10)進行分離。凈水儲存池(12)底部設置有滑道,圓柱體外殼(1)底部設置對應滑槽,所述水儲存池(12)通過滑道與滑槽的配合采取抽拉式可移動安裝在所述圓柱體外殼(1)內部。

1.2 工作過程

將有機污水倒入污水儲存池(2)中,通過調節流速開關(4)調節有機污水流下的速度,可以根據凈水的結果及時進行調整；污水處理管道(5)采取盤繞安裝方式緊貼紫外光燈(9)為催化提供條件,各段管道通過所述網格(10)分離。有機污水通過入水口(3)流入污水處理管道(5)中,污水處理管道(5)彎曲的盤在污水處理池(13)中,可以增加反應的時間,并且污水處理管道(5)可以拆卸,用來更換催化劑,提高反應的效率。在光催化條件下負載在沸石(6)上的催化劑對污水進行降解。污水處理管道(5)中間各段管道有網格(10)進行分離,進行沸石的攔截從而減少催化劑的流失,還能起到緩沖水流的作用,使反應更加充分。污水處理池的最后一部分管道裝有活性炭(7)和PP 棉(8),活性炭(7)可以起到吸附異味以及其它未凈化的污染物,PP 棉(8)可以阻擋混入污水的固體雜質以及阻斷流失的粉末狀的催化劑。在底部空槽處放置與裝置內徑等大的凈水儲存池(12)盛接從出水口(11)出來的降解之后的凈水,凈水儲存池(12)可以抽拉取出。

圖1

1.3 有益效果

該裝置于處理工業、農業等多方面領域排放的有機污水。該裝置包括入水口、負載催化劑的材料、活性炭、PP 棉、紫外光燈、網格、出水口及凈水儲存池。污水通過入水口進入,通過開關控制速度流入凈水管道。通過管道內凈水材料及外界條件作用降低有機污水的污染程度并儲存于凈水儲存池。處理管道采用多級連接,各級管道中放置對應量的凈水材料、PP 棉、活性炭并通過網格分離；裝置內壁裝有紫外光燈；經過處理后的潔凈水儲存至底部的凈水儲存池并可以采取抽拉、直流的方式取出。本裝置通過使用水流調節開關,實現了根據污水的污染情況和裝置凈水效率及時調節水流大小。本裝置采用彎曲管路增加反應時間,可以裝載更多該催化劑,提高凈水效率。本裝置管路中的網格可以阻斷該催化劑的過分流動,減少催化劑的損失,同時緩沖水流,延長反應時間。

2 結論

采用該裝置可以提高凈水效率,增加反應時間,有效解決有機污水處理系統的粉末狀催化劑不利于回收重復利用和易造成二次污染的技術問題。