本發(fā)明涉及污水處理領(lǐng)域，尤其是光催化處理污水領(lǐng)域，具體為一種螺旋廊道式光催化反應(yīng)器。

背景技術(shù)：

光催化反應(yīng)器是以二氧化鈦(tio2)為代表的一些化合物作為為催化劑的載體，可以將催化劑通過(guò)一定技術(shù)固定到各種材料上，如纖維、陶瓷、玻璃等上或通過(guò)濺射法鍍成光催化膜。光催化設(shè)備對(duì)光催化的效果有很大的影響，高效的光催化設(shè)備應(yīng)該要有比較大的催化劑面積，紫外光的利用率高，處理效果好。光催化設(shè)備理論上可以利用太陽(yáng)光或能產(chǎn)生紫外線的發(fā)光設(shè)備作為光源，但由于太陽(yáng)光是稀薄能源，很難匯集利用，想達(dá)到大規(guī)模工業(yè)化利用不太可能，因此工業(yè)上想利用光催化分解污染物應(yīng)選用人工光源?，F(xiàn)階段光催化設(shè)備都為理論設(shè)計(jì)，實(shí)用型的基本沒(méi)有，實(shí)驗(yàn)型的光催化發(fā)應(yīng)器都是以大表面為共性，有些設(shè)備理論上能達(dá)到很好的效果，但在實(shí)際復(fù)雜的污水處理中很難達(dá)到預(yù)計(jì)效果。

現(xiàn)階段水處理的光催化設(shè)備主要有固定型和懸浮型兩種；懸浮型光催化反應(yīng)器的催化劑與污水有更多的接觸面積，遠(yuǎn)大于固定型的。而光催化效率和接觸面積成正比，所以懸浮型光催化反應(yīng)器能獲得較高的光催化效率。但懸浮型反應(yīng)器的光催化劑很難回收分離，導(dǎo)致光催化劑的回收率不高。固定型反應(yīng)器不用考慮催化劑的回收，催化劑基本不流失，可以多次利用。但是傳質(zhì)效率低于懸浮型，且催化劑的更換比較難，同時(shí)成膜的成本比較高，膜的厚度和量受工藝影響，效果很不穩(wěn)定。

比較實(shí)用的光催化反應(yīng)器有以下五種：流化床光催化反應(yīng)器、液膜型光催化反應(yīng)器、光催化與膜分離一體化反應(yīng)器、固定式填充復(fù)合床光催化反應(yīng)器、光催化與磁性分離反應(yīng)器。流化床光催化反應(yīng)器是通過(guò)讓二氧化鈦(tio2)處于流化狀態(tài)，從而增大與污水的接觸面積，促進(jìn)污染物質(zhì)的擴(kuò)散，與此同時(shí)光催化劑也很難回收；液膜型光催化反應(yīng)器是讓污水在光催化劑表面形成液膜，紫外線能很容易通過(guò)液膜照射到催化劑表面，減少污水對(duì)紫外光的吸收和反射；光催化與膜分離一體化反應(yīng)器是污水經(jīng)光催化后加入膜處理工藝，對(duì)出水進(jìn)一步深度處理，所能達(dá)到的效果肯定好但成本增加很多；固定式填充復(fù)合床光催化反應(yīng)器是通過(guò)工藝技術(shù)如濺射法或熱噴發(fā)成膜將催化劑固定到光催化反應(yīng)器表面，光催化劑不會(huì)流失但同時(shí)催化劑只有少于二分之一的表面參與光催化，光催化劑的利用率比較低，但不用考慮催化劑的回收；光催化與磁性分離反應(yīng)器采取間歇式處理方式處理過(guò)程中，光催化劑被震蕩攪拌作用處于無(wú)定型運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。處理完后通電，光催化劑被磁力吸引到底部，通過(guò)出水口排放處理完的溶液。

每一種光催化設(shè)備都有其優(yōu)缺點(diǎn)，固定填充復(fù)合床光催化發(fā)應(yīng)器雖然接觸面積小，但是不需要回收催化劑，催化劑的流失較少，可以使用較長(zhǎng)時(shí)間，極大地降低了成本。根據(jù)其優(yōu)缺點(diǎn)我們可以對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有光催化反應(yīng)器的不足，本發(fā)明的目的是提供一種螺旋廊道式光催化反應(yīng)器，既能擁有固定填充復(fù)合床光催化發(fā)應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)，還彌補(bǔ)了該型反應(yīng)器有效反應(yīng)面積不足和停留時(shí)間短的問(wèn)題。

入流污水先經(jīng)過(guò)石英硅管與不銹鋼管的夾層，夾層內(nèi)不銹鋼管的內(nèi)表面和內(nèi)螺旋廊道的表面均鍍有催化劑膜，紫外線由石英硅管內(nèi)的紫外線燈提供，由此發(fā)生第一次光催化反應(yīng)分解大部分污染物；污水從不銹鋼管的下端管口出來(lái)后，進(jìn)入不銹鋼管與最外層高硼硅管的空隙，空隙內(nèi)不銹鋼管的外表面和外螺旋廊道的表面也鍍有催化劑膜，紫外線由太陽(yáng)光穿過(guò)高硼硅管提供，由此發(fā)生第二次光催化反應(yīng)保障降解效率。

本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：

一種螺旋廊道式光催化反應(yīng)器，該反應(yīng)器從內(nèi)到外依次由石英硅管、不銹鋼管和高硼硅玻璃管嵌套；所述石英硅管上端開(kāi)口下端密封，石英硅管外表面繞有一圈內(nèi)螺旋廊道；所述不銹鋼管上下兩端均開(kāi)口，不銹鋼管外表面繞有一圈外螺旋廊道；所述高硼硅玻璃管上端開(kāi)口下端密封；所述石英硅管、不銹鋼管和高硼硅玻璃管的上端開(kāi)口處分別設(shè)置有套筒殼。

進(jìn)一步的，所述套筒殼與高硼硅玻璃管之間設(shè)置有墊圈。

進(jìn)一步的，所述套筒殼內(nèi)設(shè)置有螺桿。

進(jìn)一步的，所述不銹鋼管的下端設(shè)置有底部支架。

進(jìn)一步的，所述不銹鋼管內(nèi)外表面均采用濺射法均勻鍍膜2～4mm。

進(jìn)一步的，所述內(nèi)螺旋廊道和外螺旋廊道上下兩面采用濺射法均勻鍍膜2～4mm。

進(jìn)一步的，所述內(nèi)螺旋廊道和外螺旋廊道過(guò)盈配合。

有益效果：

(1)該反應(yīng)器是根據(jù)固定填充復(fù)合床光催化發(fā)應(yīng)器的原理進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的，將光催化劑鍍?cè)诼菪鹊郎希葥碛泄潭ㄌ畛鋸?fù)合床光催化發(fā)應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)，還彌補(bǔ)了該型反應(yīng)器有效反應(yīng)面積不足和停留時(shí)間短的問(wèn)題。

(2)該反應(yīng)器的內(nèi)層利用人工燈源，外層利用太陽(yáng)光，綜合利用兩種紫外線光源，在節(jié)約能源的同時(shí)更能保障處理效率。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明圖1中的不銹鋼管與高硼硅玻璃管配合的示意圖；

圖3為本發(fā)明圖1中的石英硅管的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記如下：

1-石英硅管、2-不銹鋼管、3-高硼硅玻璃管、4-套筒殼、5-螺桿、6-墊圈、7-底部支架、8-內(nèi)螺旋廊道、9-外螺旋廊道。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明：

結(jié)合附圖說(shuō)明1至3，一種螺旋廊道式光催化反應(yīng)器，采用三根管依次嵌套組成，最內(nèi)層是石英硅管1，管的上端開(kāi)口下端密封，石英硅管1外表面繞有一圈內(nèi)螺旋廊道8，其內(nèi)裝有紫外線燈；第二層是不銹鋼管2，管的上下兩端均開(kāi)口，不銹鋼管2的外表面繞有一圈外螺旋廊道9，其內(nèi)外表面都采用濺射法鍍有催化劑膜，石英硅管1嵌套在不銹鋼管2內(nèi)；最外層是高硼硅玻璃管3，管的上端開(kāi)口下端密封，不銹鋼管2嵌套在高硼硅玻璃管3內(nèi)，即每?jī)筛苤g設(shè)有螺旋廊道，內(nèi)外螺旋廊道適度過(guò)盈配合，且廊道的上下兩面也都鍍有催化劑膜；三根管依次嵌套后在頭部用套筒殼4緊固，套筒殼4與石英硅管1、不銹鋼管2和高硼硅玻璃管3之間設(shè)置有墊圈6，套筒殼4內(nèi)設(shè)置有螺桿5用以加固；反應(yīng)器中不銹鋼管2的下端設(shè)置尾部設(shè)置有底部支架7，加固的同時(shí)保障三根管處于同心的位置，增強(qiáng)反應(yīng)器的穩(wěn)定性。

最內(nèi)層的石英硅管1中裝有紫外線燈，發(fā)射出的紫外線透過(guò)石英硅管1可以充滿(mǎn)整個(gè)不銹鋼管2。反應(yīng)器工作時(shí)，入流污水經(jīng)中間的不銹鋼管2的上端管口進(jìn)入到反應(yīng)器中。入流污水先經(jīng)過(guò)石英硅管1與不銹鋼管2的夾層，夾層里的內(nèi)螺旋廊道8和不銹鋼管2的內(nèi)表面均鍍有催化劑膜，在紫外線的作用下發(fā)生光催化反應(yīng)分解大部分污染物。之后污水經(jīng)不銹鋼管2下端管口流入不銹鋼管2與高硼硅玻璃管3的空隙中，該空隙內(nèi)的外螺旋廊道9和不銹鋼管2的外表面也鍍有催化劑膜，太陽(yáng)光的紫外線經(jīng)最外層的高硼硅玻璃管3透射到污水上，由此發(fā)生第二次反應(yīng)。處理完的污水經(jīng)最外層的高硼硅玻璃管3輸出。

所述實(shí)施例為本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠做出的任何顯而易見(jiàn)的改進(jìn)、替換或變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種螺旋廊道式光催化反應(yīng)器，涉及污水處理領(lǐng)域，包括石英硅管、不銹鋼管、高硼硅玻璃管、套筒殼、螺桿、硅膠墊圈、底部支架、內(nèi)螺旋廊道、外螺旋廊道。入流污水先經(jīng)過(guò)石英硅管與不銹鋼管的夾層，夾層內(nèi)不銹鋼管的內(nèi)表面和內(nèi)螺旋廊道的表面均鍍有催化劑膜，發(fā)生第一次光催化反應(yīng)分解大部分污染物；之后污水進(jìn)入不銹鋼管與最外層高硼硅管的空隙，空隙內(nèi)不銹鋼管的外表面和外螺旋廊道的表面也鍍有催化劑膜，發(fā)生第二次光催化反應(yīng)保障降解效率。本裝置彌補(bǔ)了傳統(tǒng)光催化反應(yīng)器有效反應(yīng)面積不足和停留時(shí)間短的問(wèn)題。并能綜合利用人工光源和太陽(yáng)光，在節(jié)約能源的同時(shí)更能保障處理效率。

技術(shù)研發(fā)人員：解清杰;陳詩(shī)龍;吳榮芳;劉燦燦;戴競(jìng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.03.17
技術(shù)公布日：2017.08.15