曝气装置5，壳体I顶部设有支架，用于安装紫外光源，紫外光源为单光源紫外灯3或为单光源紫外灯3与其外面罩有的石英套或石英冷阱套2 ;膜组件4为浸没式膜组件，优选，U型膜组件或帘式膜组件，设置于壳体I内且介于紫外光源和曝气装置5之间，膜组件4的出水口 7与壳体的出水口相连；紫外光源和膜组件4之间的距离大于等于紫外光的穿透距离，一般大于I厘米即可。由于紫外光源与膜组件4之间的距离足够大，有效防止了紫外光对膜组件的损伤。
[0037]进一步，可分别在紫外光源和膜组件4下部设置第一、二曝气装置。
[0038]使用时，废水从进水口进入装置，曝气装置5进气，在壳体I内部产生大量气泡，废水与催化剂迅速充分接触混合，在反应装置中形成气、液、固三相流化床反应体系。在紫外光的照射作用下，废水发生光催化降解反应，有效地去除了废水中的污染物，同时，膜组件4将催化剂T12截留，实现T12在反应装置中的循环及重复利用，处理后的水经膜组件流出出水口。
[0039]当紫外光源和膜组件分别置于壳体I的上部和下部时，若仅在壳体的底部设置一个曝气装置，简化了反应装置的结构和操作过程；若在紫外光源和膜组件底部分别设置第一、第二曝气装置时，可有效降低能耗；同时曝气装置产生的气泡的联合作用可加强膜丝的抖动，大大减轻或防止了膜污染。
[0040]实施例2
[0041]如图2所示，一种一体式光催化氧化-膜分离三相流化床反应装置，壳体I底部设置有进水口 6、排空口 9，顶部设置有出水口 7，壳体I底部还安装有曝气装置5，膜组件4安装于壳体I上部，膜组件4为浸没式膜组件，优选，U型膜组件或帘式膜组件；紫外光源设置于壳体I底部，紫外光源为紫外灯3或为紫外灯3及其外面罩有的石英套或石英冷阱套2 ;膜组件4为浸没式膜组件，设置于壳体I内且介于紫外光源和曝气装置5之间，膜组件4的出水口 7与壳体的出水口相连；紫外光源和膜组件4之间的距离大于等于紫外光的穿透距离。由于紫外光源与膜组件4之间的距离足够大，有效防止了紫外光对膜组件的损伤。
[0042]为了有效降低膜污染，作为优化技术方案，可在膜组件4下侧、紫外光源上侧加装第二曝气装置8。
[0043]使用时，废水从进水口进入装置，曝气装置5、第二曝气装置8进气，在壳体I内部产生大量气泡，废水与催化剂迅速充分接触混合，在反应装置中形成气、液、固三相流化床反应体系。在紫外光的照射作用下，废水发生光催化降解反应，有效地去除了废水中的污染物，同时，膜组件4将催化剂T12截留，实现T1 2在反应装置中的循环及重复利用，处理后的水经膜组件流出出水口。
[0044]当紫外光源和膜组件4分别置于壳体的下部和上部时，若仅在壳体I底部设置一个曝气装置，要想有效地降低膜污染，必须加大曝气装置的曝气量，耗能也随着增大。因此可根据需要分别在紫外光源和膜组件底部设置第一、第二曝气装置。通过分别控制，既可以实现两个曝气装置的最佳曝气量，以降低反应总能耗，又有效地减轻了膜污染。
[0045]实施例3
[0046]如图3、5所不，一种一体式光催化氧化-膜分离三相流化床反应装置，壳体I底部设置有进水口 6、排空口 9，顶部设置有出水口 7，壳体I底部还安装有曝气装置5，紫外光源和膜组件4分别设置于壳体I内两侧，即紫外光源和膜组件4在壳体I内部呈左右或右左分布；膜组件4为浸没式膜组件，优选，U型膜组件或帘式膜组件；紫外光源为紫外灯3或为紫外灯3及其外面罩有的石英套或石英冷阱套2 ;膜组件4的出水口 7与壳体I的出水口相连；紫外光源和膜组件4之间的距离大于等于紫外光的穿透距离。由于紫外光源与膜组件4之间的距离足够大，有效防止了紫外光对聚合物膜的损伤。进一步，曝气装置可为分别设置于紫外光源和膜组件4下侧的第一、第二曝气装置。
[0047]当紫外光源和膜组件分别置于壳体I的左(右)半部分和右(左)半部分时，若仅在壳体I下部设置一个曝气装置，使反应装置结构简化、操作简单；若在紫外光源和膜组件4底部分别设置第一和第二曝气装置，当控制第一和第二曝气装置曝气量大小的不同，可实现反应装置中存在内循环流动，加快废水的处理效率；曝气量相同时，便不存在内循环流动了。
[0048]实施例4
[0049]如图4所示，一种一体式光催化氧化-膜分离三相流化床反应装置，壳体I底部设置有进水口 6、排空口 9，顶部设置有出水口 7，曝气装置5安装在壳体I底部，膜组件4设置于壳体I中部，紫外光源安装于壳体I底部，环绕膜组件4分布；膜组件4为浸没式膜组件，优选，U型膜组件或帘式膜组件；紫外光源为紫外灯3和在紫外灯3外面罩有的石英套或石英冷阱套2 ;膜组件4的出水口 7与壳体I的出水口相连；紫外光源和膜组件4之间的距离大于等于紫外光的穿透距离。由于紫外光源与膜组件4之间的距离足够大，有效防止了紫外光对聚合物膜的损伤。
[0050]膜组件置于壳体I的中心位置，且紫外光源布置在膜组件的左右和前后位置时，当在壳体I的底部设置一个曝气装置时，装置结构简单；当在壳体I底部设置两个曝气装置时，分别控制其曝气量的大小，能在保证出水品质的前提下节省能耗。
【主权项】
1.一种一体式光催化氧化-膜分离三相流化床反应装置，包括壳体(I)、紫外光源、膜组件(4)和曝气装置(5)，其特征在于:所述壳体(I)底部设有进水口 ￠)，所述曝气装置(5)、紫外光源和膜组件(4)分别设置于所述壳体(I)内部，所述膜组件(4)的出水口(7)与壳体(I)的出水口相连接；所述紫外光源和膜组件(4)之间的距离大于紫外光的穿透距离。2.如权利要求1所述一体式光催化氧化-膜分离三相流化床反应装置，其特征在于:所述膜组件(4)为浸没式膜组件。3.如权利要求1所述一体式光催化氧化-膜分离三相流化床反应装置，其特征在于:所述膜组件(4)为U型膜组件或帘式膜组件。4.如权利要求1所述一体式光催化氧化-膜分离三相流化床反应装置，其特征在于:所述曝气装置(5)设置于所述壳体(I)底部。5.如权利要求1所述一体式光催化氧化-膜分离三相流化床反应装置，其特征在于:所述紫外光源和膜组件(4)在壳体(I)内部呈上下、下上、左右、右左分布或者紫外光源环绕膜组件(4)分布。6.如权利要求1所述一体式光催化氧化-膜分离三相流化床反应装置，其特征在于:所述紫外光源为紫外灯(3)或为紫外灯(3)和在其外面罩有的石英套或石英冷阱套(2)。7.如权利要求1所述一体式光催化氧化-膜分离三相流化床反应装置，其特征在于:所述壳体(I)的形状为长方体、正方体或圆柱。8.如权利要求1所述一体式光催化氧化-膜分离三相流化床反应装置，其特征在于:所述曝气装置(5)包括第一曝气装置和第二曝气装置，且两者分别设置于紫外光源和膜组件⑷的下部。9.如权利要求1所述一体式光催化氧化-膜分离三相流化床反应装置，其特征在于:所述壳体(I)底部还设有排空口(9)。
【专利摘要】本发明公开了一种一体式光催化氧化-膜分离三相流化床反应装置，包括壳体、紫外光源、膜组件和曝气装置，所述壳体底部设有进水口，所述曝气装置、紫外光源和膜组件分别设置于所述壳体内部，所述膜组件与壳体相连接；所述紫外光源和膜组件之间的距离大于等于紫外光的穿透距离。该一体式光催化氧化-膜分离三相流化床反应装置具有传质性能良好、催化剂可重复回收利用、结构简单、节省能耗的优点。
【IPC分类】C02F9/08, C02F1/72, C02F1/32
【公开号】CN105174361
【申请号】
【发明人】解立平, 李苗苗, 张伟红, 费学宁, 王云峰, 田振华
【申请人】天津工业大学
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年9月8日