公布日：2023.06.02
申請日：2023.03.13
分類(lèi)號：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/00(2023.01)I;C02F1/72(2023.01)I;C02F1/467(2023.01)I;C02F1/30(2023.01)I;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高濃度有機廢水降解設備及降解方法，屬于有機廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。該高濃度有機廢水降解設備包括光催化氧化裝置，以及與光催化氧化裝置相連通的電化學(xué)催化氧化裝置；光催化氧化裝置進(jìn)一步包括液質(zhì)進(jìn)料組件、氣質(zhì)進(jìn)料組件、設于液質(zhì)進(jìn)料組件與氣質(zhì)進(jìn)料組件之間的氣質(zhì)傳遞件。本發(fā)明應用于高濃度有機廢水降解方面，解決現有耦合使用了光催化氧化與電催化氧化的處理系統因結構設計不能保證氣液之間、催化劑與氣液之間、以及催化劑與光源之間的充分均勻接觸混合，從而導致降解效率低，降解效果差的問(wèn)題，具有可以實(shí)現物料的瞬間均勻混合和高效傳熱、提高氣液兩相接觸面積、降解效率高、降解效果好的特點(diǎn)。
權利要求書(shū)
1.一種高濃度有機廢水降解設備，其特征在于，包括光催化氧化裝置，以及與所述光催化氧化裝置相連通的電化學(xué)催化氧化裝置；所述光催化氧化裝置進(jìn)一步包括：液質(zhì)進(jìn)料組件，包括連通的進(jìn)水口、液質(zhì)微通道反應區以及出水口；所述進(jìn)水口用于高濃度有機廢水輸入所述液質(zhì)微通道反應區；所述液質(zhì)微通道反應區包括平行排列的若干液質(zhì)微通道管道，所述液質(zhì)微通道管道靠近所述氣質(zhì)進(jìn)料組件的一側壁上均勻開(kāi)設有若干第一氣孔，所述液質(zhì)微通道管道的內壁上設有光源并均勻涂覆有催化劑；所述出水口連通所述電化學(xué)催化氧化裝置；氣質(zhì)進(jìn)料組件，包括相連的進(jìn)氣口、以及氣質(zhì)微通道分散區；所述進(jìn)氣口連接空氣源或氧氣源；所述氣質(zhì)微通道分散區包括平行排列的若干氣質(zhì)微通道管道，所述氣質(zhì)微通道管道靠近所述液質(zhì)微通道反應區的一側壁上均勻開(kāi)設有若干第二氣孔；氣質(zhì)傳遞件，設于所述液質(zhì)進(jìn)料組件與所述氣質(zhì)進(jìn)料組件之間，所述氣質(zhì)傳遞件上開(kāi)設有若干第三氣孔，所述第三氣孔的進(jìn)氣端與所述第二氣孔連通，所述第三氣孔的出氣端與所述第一氣孔連通。
2.根據權利要求1所述的高濃度有機廢水降解設備，其特征在于，所述第一氣孔、第二氣孔以及第三氣孔均為圓形，所述第一氣孔、第二氣孔以及第三氣孔的直徑自上向下逐漸減小。
3.根據權利要求1所述的高濃度有機廢水降解設備，其特征在于，所述電化學(xué)催化氧化裝置進(jìn)一步包括陽(yáng)極、陰極、以及三維電極；所述陽(yáng)極與所述陰極相隔設置，所述光催化氧化裝置位于所述陽(yáng)極與所述陰極之間；所述三維電極采用鐵碳混合物。
4.根據權利要求3所述的高濃度有機廢水降解設備，其特征在于，所述光催化氧化裝置還包括第一殼體，所述第一殼體套設于所述液質(zhì)微通道反應區、所述氣質(zhì)微通道分散區以及所述氣質(zhì)傳遞件外，所述進(jìn)水口、所述出水口以及所述進(jìn)氣口穿設所述第一殼體；所述電化學(xué)催化氧化裝置還包括第二殼體，所述第二殼體套設于所述陽(yáng)極、所述陰極、以及所述三維電極外；所述出水口穿設所述第一殼體與所述第二殼體內腔連通。
5.根據權利要求4所述的高濃度有機廢水降解設備，其特征在于，所述三維電極沿所述第二殼體的側壁和底部連續分布。
6.根據權利要求1所述的高濃度有機廢水降解設備，其特征在于，所述光催化氧化裝置還包括設于所述液質(zhì)微通道反應區與所述氣質(zhì)傳遞件之間、以及設于所述氣質(zhì)微通道分散區與所述氣質(zhì)傳遞件之間的板框覆膜，以及緊固所述液質(zhì)微通道反應區、所述氣質(zhì)傳遞件、所述氣質(zhì)微通道分散區和所述板框覆膜的蓋板。
7.根據權利要求1所述的高濃度有機廢水降解設備，其特征在于，所述光催化氧化裝置還包括與所述進(jìn)水口相連的過(guò)濾組件，與所述進(jìn)水口相連的進(jìn)水泵，以及與所述進(jìn)氣口相連的鼓風(fēng)機；所述電化學(xué)催化氧化裝置還包括電源。
8.利用權利要求1-7任一項所述的高濃度有機廢水降解設備降解高濃度有機廢水的降解方法，其特征在于，依次包括傳質(zhì)步驟、光催化氧化步驟、以及電催化氧化步驟。
9.根據權利要求8所述的降解方法，其特征在于，所述傳質(zhì)步驟進(jìn)一步包括：高濃度有機廢水通過(guò)所述進(jìn)水口進(jìn)入若干所述液質(zhì)微通道管道內；氧氣或者空氣通過(guò)所述進(jìn)氣口進(jìn)入若干所述氣質(zhì)微通道管道，并在若干所述第二氣孔的作用下被分散成直徑較小的微氣泡，所述微氣泡在壓差的作用下通過(guò)所述氣質(zhì)傳遞件進(jìn)行進(jìn)一步分散并通過(guò)所述第一氣孔進(jìn)入所述液質(zhì)微通道管道內與高濃度有機廢水均勻混合；所述光催化氧化步驟進(jìn)一步包括：所述液質(zhì)微通道管道內均勻混合的高濃度有機廢水與微氣泡在設于所述液質(zhì)微通道管道的內壁上的光源與催化劑的作用下進(jìn)行光催化氧化反應降解，得到包含降解為小分子污染物的有機廢水；所述電催化氧化步驟進(jìn)一步包括：降解為小分子污染物的有機廢水經(jīng)所述出水口進(jìn)入所述電化學(xué)催化氧化裝置內進(jìn)行電催化氧化降解。
發(fā)明內容
針對現有技術(shù)存在的不足之處，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現有耦合使用了光催化氧化與電催化氧化的處理系統因結構設計不能保證氣液之間、催化劑與氣液之間、以及催化劑與光源之間的充分均勻接觸混合，從而導致降解效率低，降解效果差的問(wèn)題，提出一種具有可以實(shí)現物料的瞬間均勻混合和高效傳熱、提高氣液兩相接觸面積、降解效率高、降解效果好的高濃度有機廢水降解設備及降解方法。
為解決所述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
本發(fā)明一方面提供一種高濃度有機廢水降解設備，包括光催化氧化裝置，以及與所述光催化氧化裝置相連通的電化學(xué)催化氧化裝置；所述光催化氧化裝置進(jìn)一步包括液質(zhì)進(jìn)料組件、氣質(zhì)進(jìn)料組件、設于所述液質(zhì)進(jìn)料組件與所述氣質(zhì)進(jìn)料組件之間的氣質(zhì)傳遞件。所述液質(zhì)進(jìn)料組件包括連通的進(jìn)水口、液質(zhì)微通道反應區以及出水口；所述進(jìn)水口用于高濃度有機廢水輸入所述液質(zhì)微通道反應區；所述液質(zhì)微通道反應區包括平行排列的若干液質(zhì)微通道管道，所述液質(zhì)微通道管道靠近所述氣質(zhì)進(jìn)料組件的一側壁上均勻開(kāi)設有若干第一氣孔，所述液質(zhì)微通道管道的內壁上設有光源并均勻涂覆有催化劑；所述出水口連通所述電化學(xué)催化氧化裝置。所述氣質(zhì)進(jìn)料組件包括相連的進(jìn)氣口、以及氣質(zhì)微通道分散區；所述進(jìn)氣口連接空氣源或氧氣源；所述氣質(zhì)微通道分散區包括平行排列的若干氣質(zhì)微通道管道，所述氣質(zhì)微通道管道靠近所述液質(zhì)微通道反應區的一側壁上均勻開(kāi)設有若干第二氣孔。所述氣質(zhì)傳遞件上開(kāi)設有若干第三氣孔，所述第三氣孔的進(jìn)氣端與所述第二氣孔連通，所述第三氣孔的出氣端與所述第一氣孔連通。
優(yōu)選的，所述第一氣孔、第二氣孔以及第三氣孔均為圓形，所述第一氣孔、第二氣孔以及第三氣孔的直徑自上向下逐漸減小。
優(yōu)選的，所述電化學(xué)催化氧化裝置進(jìn)一步包括陽(yáng)極、陰極、以及三維電極；所述陽(yáng)極與所述陰極相隔設置，所述光催化氧化裝置位于所述陽(yáng)極與所述陰極之間；所述三維電極采用鐵碳混合物。
優(yōu)選的，所述光催化氧化裝置還包括第一殼體，所述第一殼體套設于所述液質(zhì)微通道反應區、所述氣質(zhì)微通道分散區以及所述氣質(zhì)傳遞件外，所述進(jìn)水口、所述出水口以及所述進(jìn)氣口穿設所述第一殼體；所述電化學(xué)催化氧化裝置還包括第二殼體，所述第二殼體套設于所述陽(yáng)極、所述陰極、以及所述三維電極外；所述出水口穿設所述第一殼體與所述第二殼體內腔連通。
優(yōu)選的，所述三維電極沿所述第二殼體的側壁和底部連續分布。
優(yōu)選的，所述光催化氧化裝置還包括設于所述液質(zhì)微通道反應區與所述氣質(zhì)傳遞件之間、以及設于所述氣質(zhì)微通道分散區與所述氣質(zhì)傳遞件之間的板框覆膜，以及緊固所述液質(zhì)微通道反應區、所述氣質(zhì)傳遞件、所述氣質(zhì)微通道分散區和所述板框覆膜的蓋板。
優(yōu)選的，所述光催化氧化裝置還包括與所述進(jìn)水口相連的過(guò)濾組件，與所述進(jìn)水口相連的進(jìn)水泵，以及與所述進(jìn)氣口相連的鼓風(fēng)機；所述電化學(xué)催化氧化裝置還包括電源。
本發(fā)明另一方面提供一種利用上述任一技術(shù)方案所述的高濃度有機廢水降解設備降解高濃度有機廢水的降解方法，依次包括傳質(zhì)步驟、光催化氧化步驟、以及電催化氧化步驟。
優(yōu)選的，所述傳質(zhì)步驟進(jìn)一步包括：高濃度有機廢水通過(guò)所述進(jìn)水口進(jìn)入若干所述液質(zhì)微通道管道內；氧氣或者空氣通過(guò)所述進(jìn)氣口進(jìn)入若干所述氣質(zhì)微通道管道，并在若干所述第二氣孔的作用下被分散成直徑較小的微氣泡，所述微氣泡在壓差的作用下通過(guò)所述氣質(zhì)傳遞件進(jìn)行進(jìn)一步分散并通過(guò)所述第一氣孔進(jìn)入所述液質(zhì)微通道管道內與高濃度有機廢水均勻混合；所述光催化氧化步驟進(jìn)一步包括：所述液質(zhì)微通道管道內均勻混合的高濃度有機廢水與微氣泡在設于所述液質(zhì)微通道管道的內壁上的光源與催化劑的作用下進(jìn)行光催化氧化反應降解，得到包含降解為小分子污染物的有機廢水；所述電催化氧化步驟進(jìn)一步包括：降解為小分子污染物的有機廢水經(jīng)所述出水口進(jìn)入所述電化學(xué)催化氧化裝置內進(jìn)行電催化氧化降解。
與現有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：
本發(fā)明提供一種高濃度有機廢水降解設備，通過(guò)對光催化氧化裝置結構的優(yōu)化，實(shí)現了氣液之間、催化劑與氣液之間、以及催化劑與光源之間的充分均勻接觸混合，同時(shí)提高了氣體與高濃度有機廢水在液質(zhì)微通道反應區內的停留時(shí)間，有效提高了降解效率，保證了降解效果；
本發(fā)明還提供了一種降解方法，通過(guò)設置傳質(zhì)步驟有效提高了氣液兩相接觸的面積，提高降解效率，同時(shí)通過(guò)限定光催化氧化步驟在前，電催化氧化步驟在后的降解順序，一方面可以?xún)?yōu)先根據污染物濃度及種類(lèi)確定選用催化劑種類(lèi)及涂敷厚度，另一方面高濃度有機廢水首先通過(guò)光催化氧化斷鏈為小分子后再進(jìn)入電催化氧化進(jìn)行降解，可以減少電催化氧化反應時(shí)間，進(jìn)而節約能耗。
（發(fā)明人：欒明先;丁兆波;張萌萌）
