李金宇 董鎮(zhèn)鮫 杜 濤*

(東北大學(xué),遼寧 沈陽110819)

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)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(guān)注的重要課題。在我國,每年的污水排放量達(dá)到400 億噸,全國七大水系中有一半的河段被有機(jī)污染物或重金屬污染,86%的城市河段水質(zhì)污染超標(biāo),太湖、巢湖等湖泊普遍存在富營養(yǎng)化。近年來,在我國典型的環(huán)境水體和污水處理廠的排放廢水中頻繁檢測(cè)出藥物和個(gè)人護(hù)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(tài)安全和人體健康。因此,開發(fā)水中低濃度、高毒性有機(jī)污染物的經(jīng)濟(jì)高效選擇性去除技術(shù)具有重要的科學(xué)意義和實(shí)用價(jià)值[1]。

在污水處理的化學(xué)方法中,光催化降解法因其具有反應(yīng)條件溫和、沒有二次污染等優(yōu)點(diǎn),得到了廣泛重視。光催化劑具有在室溫常壓下將光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的能力,但其粉末狀的形態(tài)不利于回收重復(fù)利用并易造成二次污染,阻礙其實(shí)際應(yīng)用。因此,亟需研發(fā)新型光催化降解有機(jī)污水裝置,以解決催化劑難以回收并重復(fù)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(nèi)從上至下包括進(jìn)水部分、凈水部分和出水部分；進(jìn)水部分包括污水儲(chǔ)存池(2)、入水口(3)和調(diào)節(jié)流速開關(guān)(4)；所述污水儲(chǔ)存池(2)的底部設(shè)置有入水口(3),所述入水口(3)的安裝有調(diào)節(jié)流速開關(guān)(4)用于調(diào)節(jié)水流速度。

凈水部分包括污水處理管道(5)、負(fù)載催化劑的沸石(6)、活性炭(7)、PP 棉(8)、紫外光燈(9)和網(wǎng)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(wǎng)格(10)將管道內(nèi)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(jìn)行凈化污水；紫外光燈(9)固定安裝在圓柱體外殼(1)的內(nèi)壁上位于所述污水處理管道(5)的四周對(duì)管道內(nèi)污水進(jìn)行照射；出水部分包括出水口(11)及凈水儲(chǔ)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(chǔ)存池(12)采取抽拉式可移動(dòng)安裝在所述圓柱體外殼1 內(nèi)部。

圓柱體外殼(1)的上部分空間形成所述污水儲(chǔ)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(cè)通過螺紋與調(diào)節(jié)流速開關(guān)(4)相連,所述入水口(3)下側(cè)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(shè)置于圓柱體外殼(1)內(nèi)部。紫外光燈(9)通過導(dǎo)線串聯(lián)后采用密封膠安裝于所述圓柱體外殼(1)內(nèi)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(nèi)部均填裝有負(fù)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(wǎng)格(10)進(jìn)行分離。凈水儲(chǔ)存池(12)底部設(shè)置有滑道,圓柱體外殼(1)底部設(shè)置對(duì)應(yīng)滑槽,所述水儲(chǔ)存池(12)通過滑道與滑槽的配合采取抽拉式可移動(dòng)安裝在所述圓柱體外殼(1)內(nèi)部。

1.2 工作過程

將有機(jī)污水倒入污水儲(chǔ)存池(2)中,通過調(diào)節(jié)流速開關(guān)(4)調(diào)節(jié)有機(jī)污水流下的速度,可以根據(jù)凈水的結(jié)果及時(shí)進(jìn)行調(diào)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(wǎng)格(10)分離。有機(jī)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(yīng)的時(shí)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(yīng)的效率。在光催化條件下負(fù)載在沸石(6)上的催化劑對(duì)污水進(jìn)行降解。污水處理管道(5)中間各段管道有網(wǎng)格(10)進(jìn)行分離,進(jìn)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(yīng)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(zhì)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(nèi)徑等大的凈水儲(chǔ)存池(12)盛接從出水口(11)出來的降解之后的凈水,凈水儲(chǔ)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(yè)、農(nóng)業(yè)等多方面領(lǐng)域排放的有機(jī)污水。該裝置包括入水口、負(fù)載催化劑的材料、活性炭、PP 棉、紫外光燈、網(wǎng)格、出水口及凈水儲(chǔ)存池。污水通過入水口進(jìn)入,通過開關(guān)控制速度流入凈水管道。通過管道內(nèi)凈水材料及外界條件作用降低有機(jī)污水的污染程度并儲(chǔ)存于凈水儲(chǔ)存池。處理管道采用多級(jí)連接,各級(jí)管道中放置對(duì)應(yīng)量的凈水材料、PP 棉、活性炭并通過網(wǎng)格分離；裝置內(nèi)壁裝有紫外光燈；經(jīng)過處理后的潔凈水儲(chǔ)存至底部的凈水儲(chǔ)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(diào)節(jié)開關(guān),實(shí)現(xiàn)了根據(jù)污水的污染情況和裝置凈水效率及時(shí)調(diào)節(jié)水流大小。本裝置采用彎曲管路增加反應(yīng)時(shí)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(wǎng)格可以阻斷該催化劑的過分流動(dòng),減少催化劑的損失,同時(shí)緩沖水流,延長反應(yīng)時(shí)間。

2 結(jié)論

采用該裝置可以提高凈水效率,增加反應(yīng)時(shí)間,有效解決有機(jī)污水處理系統(tǒng)的粉末狀催化劑不利于回收重復(fù)利用和易造成二次污染的技術(shù)問題。