一種單元式催化氧化裝置的制造方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及廢水處理領域，尤其涉及了一種單元式催化氧化裝置。
【背景技術】
[0002]隨著生產技術的變化和應用要求的復雜化，各種行業所產生的廢水中，污染物的組分、濃度、色度、氣味和毒性會發生非常大程度的跨越，水質的復雜程度非常高。在這種大環境下，任何一種單一的污廢水處理方式要得到具有普遍性的推廣，其難度是可想而知的。從現代水處理技術的發展來看，復合型處理方法是必然的發展趨勢，差別在于面向不同水質污廢水所采用組合工藝及其特性參數各不相同。對于不同種類的廢水，為了盡量避免對環境的二次污染，生物降解技術以及膜生物反應器是近年來污廢水處理主要的發展方向。但是由于所面向污廢水水質的復雜性，以及由于市場需求和主體生產工藝的周期或者擬周期性特征，由于這種周期或者擬周期本身的強烈變化，一般污廢水的負荷都表現出較強的波動性，從而對微生物的降解能力和抗沖擊負荷能力提出了較高的要求。
[0003]正是由于水質濃度、組分及波動性的特征，整體上來說如何提高對污染物質的降解效率，在低能耗、低污染和占地面積小的前提下，達成對污廢水的高強度處理是水質處理技術必須具備的基本特征。鑒于生物處理技術/膜生物處理技術已成為污廢水處理的發展主流，那么對于特性復雜的污廢水，如何快速提升生物可降解性，必然是需要著力解決的問題。催化氧化方法是一種相對有效且穩定的方法，發展也相對成熟。從單一的催化氧化到復合型催化氧化技術，對不同種類污廢水中污染物特性影響的研究文獻已經分廠豐富。
[0004]臭氧氧化方法以臭氧2.7V的氧化電勢、與有機物反應速度快、原料易得、可就地產生、使用方便和不產生二次污染的特征，在污廢水的處理中，得到較為廣泛的應用。但是臭氧氧化方法的一個主要問題是臭氧本身的不穩定性，會導致臭氧氧化段運行時間長，處理效率低的問題。
[0005]光催化是氧化降解水中有機污染物的一種新方法，具有能耗低、操作簡便、反應條件溫和、反應范圍廣、可減少二次污染等優點。光催化方法存在的一個直觀的問題是針對不同透光度的污廢水，其光源有效輻射范圍會發生較大的變化，或者說如何提升光源的輻射效率，是光催化方法的核心問題。另外對于光催化方法而言，其單獨應用時，在處理高濃度工業廢水方面存在適用性的問題，必須配合對應的氧化方法來建立相應的復合處理機制，以提升整個催化氧化的效率。
[0006]金屬催化是氧化降解的水中有機物的另一種主要的催化方法，金屬催化劑能夠促使水中臭氧分解，產生具有極強氧化性的自由基。但是該方法對應的問題在于存在二次污染的問題，按照總量守恒的原則，加入的金屬催化劑都會產生對應的金屬離子污染的問題。
[0007]目前的研究和工藝基本上都是從方法本身入手的，忽略了流場組織的重要性。污廢水處理都是在流動的環境中來實現的，在對應的整個反應器中，如何通過流場的良好組織，充分提高污廢水與處理工藝物質的接觸率，強化反應過程，是亟待解決的重大問題。
【發明內容】
[0008]本發明針對現有技術中復合型催化氧化裝置忽略了流場組織的重要性，存在停留時間、處理強度、反應器占地面積、運行維護以及二次污染等一系列問題，提供了一種基于流動控制原理，為相應的流程構建良好的流場組織結構，具有高強度、無二次污染的單元式復合型催化氧化裝置。
[0009 ]為了解決上述技術問題，本發明通過下述技術方案得以解決:
[0010]—種單元式催化氧化裝置，包括裝置本體，裝置本體底部設有固相出口和氣相進口，裝置本體頂部右側設有液相進口，左側設有液相出口，裝置本體內設有與軸向平行的折流擋板，折流擋板的兩側均設有流道控制區，流道控制區內設有擾流板，擾流板包括光源擾流板或催化劑擾流板，擾流板與裝置本體的軸向呈25°?60°夾角。
[0011]污水自裝置本體頂部右側的液相進口流入，由于折流擋板的阻擋，不能直接留至液相出口，需要改變流向，自上而下留至裝置本體底部繞過折流擋板，再自下而上流至裝置本體頂部左側的液相出口，設備占地面積小，污水的水力停留時間長。在污水沿著裝置本體軸向流動的過程中，臭氧通過氣相進口和分布管道進入裝置本體底部，并向上流動。在此過程中，液相股流在流道控制區內順著擾流板限定的流道流動，且由于擾流板的存在，臭氧的停留時間長，催化劑能充分作用于臭氧，產生極強氧化性的自由基，并在光、臭氧和催化劑復合催化氧化作用下，分解污水中較穩定的有機物，極大的降低污水B0D5、C0D等指標。本裝置為標準式單元化反應裝置，能夠根據污水處理工段及污水有機物濃度等指標，依次串聯若干該單元式催化氧化裝置，或者根據待處理水量大小，并聯若干該裝置，確保最終處理效果O
[0012]作為優選，流道控制區內包括至少兩片光源擾流板和至少兩片催化劑擾流板，光源擾流板和催化劑擾流板依次相鄰且平行排列。流道控制區內至少包括四塊擾流板，才能較好的限定流場組織，起到流體控制的作用;光源擾流板和催化劑擾流板間隔排布，利用流場組織和光學環境形成高效光催化氧化環境，還能與臭氧協同作用，提高反應效率，降低用時和占地面積。
[0013]作為優選，光源擾流板上設有光源，光源包括可見光和紫外光，設置有可見光的光源擾流板與設置有紫外光的光源擾流板依次間隔排列;催化劑擾流板上填充或鑲嵌或電鍍有催化劑。即擾流板按照可見光光源擾流板、催化劑擾流板、紫外光光源擾流板、催化劑擾流板的順序依次排列。光催化氧化具有能耗低，操作簡單，反應范圍廣、二次污染小等優點，可見光和紫外光具有不同波長，能夠發射不同能量的光子，充分激發污水中有機物氧化分解。根據催化劑的不同類別和性質選擇催化劑在擾流板上的結合方法，適用于各種過渡態金屬和/或過渡態金屬氧化物，表現出最好的催化氧化活性。
[0014]作為優選，流道控制區上方還設有第二流道控制區，第二流道控制區內也設有與裝置本體軸向呈25°?60°夾角的擾流板，且流道控制區與第二流道控制區內擾流板傾斜方向相反。第二流道控制區的擾流板與流道控制區內的擾流板傾斜方向相反，兩流道控制區之間流體形成混流。此外，還能根據污水情況在設置相似的第三流道控制區，形成深井反應
目.ο
[0015]作為優選，裝置本體內表面設有插槽，擾流板插入插槽固定在裝置本體內。擾流板和裝置本體之間的連接方式為插接，每塊擾流板均互相獨立，更換方便，可以根據來水情況調整催化劑板和光源板，以調整催化劑類型，光照強度。
[0016]作為優選，裝置本體內底部設有分布管道，氣相進口與分布管道相連。分布管道的設置能夠使氣相更均勻的曝入反應裝置，由于分布管道的存在，曝出的氣泡直徑小，比表面積大，與污水接觸更加充分，催化效果更好。
[0017]作為優選，裝置本體頂部連有密封蓋，密封蓋上設有氣相出口。密封蓋的設置使得裝置內保持一定的壓強，可以減慢臭氧的流動速度，延長臭氧與催化劑、污水有機物的停留時間。
[0018]作為優選，氣相出口內設有氣體濃度分析裝置和電磁閥。氣體濃度分析裝置用于分析臭氧濃度，當臭氧濃度高于一定的閾值時，打開電磁閥，排出臭氧；當臭氧濃度低于相應的閾值，則關閉電磁閥，并通過風機鼓入臭氧。
[0019]作為優選，氣相出口外連有氣體儲罐，氣體儲罐又通過回流管道與氣相進口相連。氣體儲罐收集儲存臭氧，并將未反應的臭氧回流至反應裝置，避免了對環境的二次污染，節約了成本。
[0020]本發明由于采用了以上技術方案，具有顯著的技術效果:
[0021]I)由于待處理的污廢水通常具有一定的濁度，這種濁度直接影響紫外光源的有效照射范圍，從而影響光催化氧化效果，采用光源擾流板，充分保障光源的有效照射范圍，確保光催化反應區段內，有充足的光照和催化強度，另一方面起到擾流作用，對流體流動軌跡起到一定限定，延長廢水在裝置內的停留時間，確保反應催化氧化充分進行。
[0022]2)光源擾流板和催化劑擾流板按照一定的傾斜角度布置，起到斜板沉淀池中斜板的作用，可以將污廢水中易沉淀的雜物快速分離出來，沉入反應裝置底部。
[0023]3)裝置本體內包括流道控制區和非控制區，在流道控制區內，進行光催化氧化反應，非控制區內，由于流道變化，發生混流，各組分充分混合，氧化沉淀。
[0024]4)傾斜的擾流板延長了臭氧在水中的實際停留時間，而且根據實際情況，擾流板的布置可以采用周期性布置方式，根據水質進行情況，垂直疊加多個流道控