一种臭氧光催化反应器及水处理方法

本发明涉及一种臭氧光催化反应器，包括：(i)壳层；(ii)设置于壳层内部的活性炭层；(iii)在壳层内部，活性炭层上方至少设置一个光氧化反应单元；所述光氧化反应单元由下至上依次包括蜂窝状活性炭床层I、光源层和蜂窝状活性炭床层II；其中，在活性炭层下方的壳层上设置进气口和进水口；在光氧化反应单元上方的壳层上设置出水口和排气口；所述活性炭层、至少一个蜂窝状活性炭床层I和至少一个蜂窝状活性炭床层II负载有固体催化剂。本发明提供的反应器充分利用了臭氧氧化和臭氧光催化处理污水，处理时间短，处理效率高。

1.一种臭氧光催化反应器，其特征在于，所述反应器包括：(i)壳层；(ii)设置于壳层内部的活性炭层；(iii)在壳层内部，活性炭层上方至少设置一个光氧化反应单元；所述光氧化反应单元由下至上依次包括蜂窝状活性炭床层I、光源层和蜂窝状活性炭床层II；其中，在活性炭层下方的壳层上设置进气口和进水口；在光氧化反应单元上方的壳层上设置出水口和排气口；所述活性炭层负载有固体催化剂；所述至少一个蜂窝状活性炭床层I和至少一个蜂窝状活性炭床层II负载有光催化固体催化剂；所述蜂窝状活性炭床层I和蜂窝状活性炭床层II均为耐水蜂窝状活性炭床；所述蜂窝状活性炭床层I和蜂窝状活性炭床层II具有方孔；所述蜂窝状活性炭床层I和蜂窝状活性炭床层II的方孔孔径独立地选自
0.5～1cm。
2.如权利要求1所述的反应器，其特征在于，设置蜂窝状活性炭床层I和蜂窝状活性炭床层II的光线透过率满足预定百分比。
3.如权利要求1所述的反应器，其特征在于，设置于壳体内的活性炭层、至少一个蜂窝状活性炭床层I和至少一个蜂窝状活性炭床层II上负载的固体催化剂的含量由下至上依次增加。
4.如权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述活性炭层为蜂窝状活性炭床、蜂窝陶瓷或颗粒活性炭中的任意1种。
5.如权利要求4所述的反应器，其特征在于，所述活性炭层为蜂窝状活性炭床。
6.如权利要求4所述的反应器，其特征在于，所述活性炭层为耐水蜂窝状活性炭床。
7.如权利要求5所述的反应器，其特征在于，所述蜂窝状活性炭床具有方孔。
8.如权利要求7所述的反应器，其特征在于，所述活性炭层的蜂窝状活性炭床的方孔尺寸≤0.5cm。
9.如权利要求8所述的反应器，其特征在于，所述活性炭层的蜂窝状活性炭床的方孔尺寸0.1～0.5cm。
10.如权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述光源层为能够发射可见光和/或紫外光的光源。
11.如权利要求10所述的反应器，其特征在于，所述光源层为紫外光源。
12.如权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述光源层的光源外罩有石英保护罩。
13.如权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述光催化固体催化剂为TiO₂和/或金属掺杂的TiO₂。
14.如权利要求13所述的反应器，其特征在于，所述掺杂金属选自Ni、Fe、Cu、Mn中任意一种或至少两种的组合。
15.如权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述固体催化剂选自固体臭氧氧化催化剂。
16.如权利要求15所述的反应器，其特征在于，所述固体催化剂选自用于臭氧氧化的过渡金属氧化物催化剂。
17.如权利要求16所述的反应器，其特征在于，所述固体催化剂选自TiO₂催化剂、CuO催化剂、MnO₂催化剂、NiO催化剂或Fe₂O₃催化剂中的任意一种或至少两种的组合。
18.如权利要求17所述的反应器，其特征在于，所述活性炭层负载的固体催化剂含量≤5％。
19.如权利要求18所述的反应器，其特征在于，所述活性炭层负载的固体催化剂含量0.1～5％。
20.如权利要求1所述的反应器，其特征在于，当反应器只含有一个光氧化反应单元时，所述蜂窝状活性炭床层I负载的光催化固体催化剂含量2～10％。
21.如权利要求20所述的反应器，其特征在于，当反应器只含有一个光氧化反应单元时，所述蜂窝状活性炭床层I负载的光催化固体催化剂含量2～6％。
22.如权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述蜂窝状活性炭床层II负载的光催化固体催化剂含量5～20％。
23.如权利要求22所述的反应器，其特征在于，所述蜂窝状活性炭床层II负载的光催化固体催化剂含量5～10％。
24.如权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述活性炭层的厚度占活性炭层和光氧化反应单元高度之和的20％-95％。
25.如权利要求24所述的反应器，其特征在于，所述活性炭层的厚度占活性炭层和光氧化反应单元高度之和的30～80％。
26.如权利要求1所述的反应器，其特征在于，当所述活性炭层为蜂窝状活性炭床时，蜂窝状活性炭床交错设置。
27.如权利要求1所述的反应器，其特征在于，壳层内部，在活性炭层下方，进气口上方还设置有气体分布器。
28.如权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述反应器由下至上依次设置：活性炭层，所述活性炭层为具有方孔孔径≤0.5cm的蜂窝状活性炭床，负载有含量不超过0.5％的固体催化剂；厚度为5～20cmn的蜂窝状活性炭床层I，所述蜂窝状活性炭床层I的方孔孔径为0.5～1cm，负载有2～10％的固体催化剂；由外罩透明石英管的圆柱形紫外灯管水平排列组成的紫外光源层，所述紫外灯管的出射光强为10～1000mW/cm²；厚度为5～20cmn的蜂窝状活性炭床层II，所述蜂窝状活性炭床层II的方孔孔径为0.5～1cm，负载有5～20％的固体催化剂；反应器在活性炭层的下方设置进气口和进水口，反应器蜂窝状活性炭床层III的上方设置出水口和排气口；所述蜂窝状活性炭床层I和蜂窝状活性炭床层II与紫外光源层的距离独立地选自5～30cm。