一種集成催化氧化和負載催化劑的超濾膜再生水處理裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于水污染治理設備領域，具體涉及一種新型超濾膜再生水處理裝置。
【背景技術】
[0002]超濾應用于再生水處理或用作納濾、反滲透的預處理中，是近幾年來的研究熱點之一。再生水處理或納濾、反滲透的預處理要求水中的雜質含量如懸浮物、膠體、有機污染物以及微生物等越低越好。超濾膜由于孔徑微小，通常在0.002?Ο.?μπι之間，可以有效的攔截懸浮物、大部分的膠體、大分子量的有機物和較大尺寸的微生物等。在污水處理廠的二級排水中，含有一定數量的尤其是溶解性的難生物降解的有機污染物和大量的微生物，如果不進一步的去除，必然對再生水的水質，或者對后續的納濾、反滲透深度處理造成嚴重的影響，極易形成有機污染、微生物污染和復合污染。已有的研究和工程實踐表明:超濾膜對懸浮物、膠體攔截效果很好，但對絕大多數的有機污染物和微生物的攔截效果很差。曾有報道顯示，當采用0.02μπι的超濾膜處理C0DCr濃度為20?45mg/L的污水處理廠的二級排水時，超濾出水中的C0DCr濃度幾乎沒有降低。因此研究一種新型的超濾裝置，尤其是能夠同時去除有機污染物和殺滅微生物的超濾裝置就顯得尤為重要。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種集成催化氧化和負載催化劑的超濾膜再生水處理裝置，利用超濾膜上負載的催化劑與紫外光催化氧化、臭氧催化氧化的耦合作用，去除有機污染物和微生物，以期提供一種新型的超濾再生水處理裝置，實現了懸浮物、膠體、有機污染物和微生物的同時去除，提高出水水質。
[0004]為了實現上述技術目的，本發明是通過以下技術方案予以實現的。
[0005]本發明提供了一種集成催化氧化和負載催化劑的超濾膜再生水處理裝置，包括:一個密閉反應罐體，罐體上設置有密閉檢修蓋板和臭氧尾氣還原柱，安裝在罐體內部的超濾膜組件。所述超濾膜組件包括臭氧釋放器、曝氣器、紫外燈以及超濾膜，所述曝氣器和臭氧釋放器位于超濾膜組件的底部，所述曝氣器布置在所述超濾膜下方，通過管道穿過反應罐體與鼓風機相連，所述臭氧釋放器布置在曝氣器的下方，通過管道穿過反應罐體與臭氧發生器相連接，所述超濾膜組件的出水通過管道穿過反應罐體與抽吸栗連接。所述超濾膜負載催化劑，該催化劑為二氧化鈦或氧化石墨烯納米顆粒或兩者的混合。
[0006]進一步的，所述超濾膜組件中的超濾膜與紫外燈間隔平行布置。
[0007]進一步的，所述臭氧尾氣還原柱的底部裝填有二氧化錳顆粒，上部裝填有顆粒活性炭。
[0008]進一步的，所述超濾膜為中空纖維結構，材質為聚偏氟乙烯。
[0009]本發明提供了一種集成催化氧化和負載催化劑的超濾膜再生水處理裝置，本發明利用催化氧化和負載催化劑的超濾膜的耦合作用，實現了有機污染物的降解和殺菌功能。本發明將超濾膜與紫外燈平行并以一定的距離間隔布置，同時在超濾膜的底部設置曝氣器和臭氧釋放器，自下而上的水流和富含臭氧的氣泡的共同作用促使超濾膜處于不規則的抖動狀態，強化了超濾膜表面的紊流狀態，增強了超濾膜上負載的催化劑與臭氧、污染物之間的傳質效果，同時有利于超濾膜均勻的接受紫外光的輻照。從而提供了一種新型超濾膜再生水處理裝置，必然在國內外的再生水資源化利用或用作納濾、反滲透的預處理中成為一種突破性技術。
[0010]與現有技術相比，本發明具有如下優點:
[0011]1、本發明所負載的催化劑如二氧化鈦、氧化石墨烯納米顆粒或兩者按照不同比例的混合，即能促進紫外光催化氧化又能促進臭氧催化氧化。本發明中負載催化劑的超濾膜在紫外光催化氧化和臭氧催化氧化的耦合作用下，具有降解有機物和殺菌的功效，提高了超濾膜的出水水質，減輕了膜污染，同時延長了膜的使用壽命。
[0012]2、常規的納米顆粒光催化氧化和臭氧催化氧化中面臨著納米顆粒凝聚造成催化氧化效率低下和回收再利用困難等問題，本發明中將催化劑負載在超濾膜上可同時改善上述兩個缺點。
[0013]3、本發明中自下而上的水流和富含臭氧的氣泡的共同作用促使超濾膜處于不規則的抖動狀態，強化了超濾膜表面的紊流狀態，增強了超濾膜上負載的催化劑與臭氧、污染物之間的傳質效果，同時有利于均勻的接受紫外光的輻照。
[0014]4、本發明將超濾技術與紫外光催化氧化和臭氧催化氧化有機的結合起來，提高了對污水處理廠二級排水中難降解有機物的去除效果。
【附圖說明】
[0015]圖1為集成催化氧化和負載催化劑的超濾膜再生水處理裝置示意圖。
[0016]圖2為負載催化劑的超濾膜組件布置平面示意圖。
[0017]圖中標號:1_臭氧釋放器，2-曝氣器，3-紫外燈，4-負載催化劑的超濾膜，5-密閉罐(池)體，6-鼓風機，7-臭氧發生器，8-超濾膜組件，9-密封檢修蓋板，10-臭氧尾氣還原柱，11 -控制器，12-流量計，13-抽吸栗。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的描述。
[0019]如圖1所示，本發明設計的集成催化氧化和負載催化劑的超濾膜再生水處理裝置由密閉反應罐體5和負載催化劑的超濾膜組件8組成，其中負載催化劑的超濾膜組件8由臭氧釋放器1、曝氣器2、紫外燈3和負載催化劑的超濾膜4、連通管道及支撐架組成。鼓風機6輸出的空氣經由管道送入負載催化劑的超濾膜組件8中，經曝氣器2釋放出來，臭氧發生器7產生的臭氧經由管道送入負載催化劑的超濾膜組件8中，經臭氧釋放器1釋放出來，形成自下而上的氣液混合流，促使負載催化劑的超濾膜4處于不規則的抖動狀態，以利于均勻的接受紫外燈3的輻照，提高了催化氧化的效果。紫外燈3由控制器11實現自動控制，罐體5由密封檢修蓋板9密封，處理過程中產生的臭氧尾氣經由臭氧尾氣還原柱10還原無害后排出，經過負載催化劑的超濾膜和催化氧化耦合作用處理后的水由流量計12計量后用抽吸栗13排出，從而獲得再生水或用作納濾、反滲透的預處理。
[0020]顯然，為了方便安裝、維護與管理，負載催化劑的超濾膜組件的尺寸不可能做到非常大，可根據實際需要或者處理水量的大小，增加或減少負載催化劑的超濾膜和紫外燈的間隔數目是一種非常實用的方法，而增加或減少負載催化劑的超濾膜組件的數目是另外一種非常實用的方法，如圖2所示。
[0021]在本實施例中，采用小型試驗裝置驗證本發明的實際處理效果:超濾膜采用聚偏氟乙烯(PVDF)中空纖維超濾膜，超濾膜外徑1.8mm，內徑1.2mm，超濾膜長度為30cm，膜孔徑為0.18μπι，采用液相沉積法在超濾膜的外表面負載上二氧化鈦納米顆粒;紫外燈的波長采用254nm，紫外燈直徑為16mm，功率為15W;采用蠕動氣栗通過穿孔管曝氣，曝氣量為1.2L/min;采用臭氧發生器通過剛玉砂芯釋放臭氧，臭氧投加量為6mg/L;將總表面積約為0.014m2的超濾膜排成兩排平行放入有效容積為1.5L的長方形有機玻璃容器(尺寸為0.1 X0.05X0.4m)中，紫外燈放置在超濾膜的兩側中央，每側一只，距離超濾膜的尺寸為20mm。試驗用水采用某污水處理廠曝氣生物濾池的出水，經0.45μπι的過濾膜過濾去除懸浮物后，水質指標如下:ρΗ 7.6，TOC 14mg/L，細菌總數1.92 X 106counts/ml;經本發明的裝置處理4h后，超濾出水T0C濃度降至3.3mg/L，去除率達76.4%,細菌總數未檢出，殺菌率達100 %，取得了較理想的降解效果。
[0022]本發明著重于并實現了催化氧化和超濾膜的有機結合，污水處理廠的二級排水經由本發明的集成催化氧化和負載催化劑的超濾膜再生水處理裝置處理后，可同時去除懸浮物、膠體、降解有機污染物和殺滅微生物等，突破了以往的局限，必然在國內外的再生水資源化利用或用作納濾、反滲透的預處理中成為一種突破性技術。
【主權項】
1.一種集成催化氧化和負載催化劑的超濾膜再生水處理裝置，包括:一個密閉反應罐體(5)，罐體上設置有密閉檢修蓋板(9)和臭氧尾氣還原柱(10)，安裝在罐體內部的超濾膜組件(8)，其特征在于: 所述超濾膜組件(8)包括臭氧釋放器(1)、曝氣器(2)、紫外燈(3)以及超濾膜(4)，所述曝氣器(2)和臭氧釋放器(1)位于超濾膜組件(8)的底部，所述曝氣器(2)布置在所述超濾膜(4)下方，通過管道穿過反應罐體(5)與鼓風機(6)相連，所述臭氧釋放器(1)布置在曝氣器(2)的下方，通過管道穿過反應罐體(5)與臭氧發生器(7)相連接，所述超濾膜組件(8)的出水通過管道穿過反應罐體(5)與抽吸栗(13)連接；所述超濾膜(4)負載催化劑，該催化劑為二氧化鈦或氧化石墨烯納米顆粒或兩者的混入口 ο2.如權利要求1所述的集成催化氧化和負載催化劑的超濾膜再生水處理裝置，其特征在于，所述超濾膜組件(8)中的超濾膜(4)與紫外燈(3)間隔平行布置。3.如權利要求1所述的集成催化氧化和負載催化劑的超濾膜再生水處理裝置，其特征在于，所述臭氧尾氣還原柱(10)的底部裝填有二氧化錳顆粒，上部裝填有顆粒活性炭。4.如權利要求1所述的集成催化氧化和負載催化劑的超濾膜再生水處理裝置，其特征在于，所述超濾膜(4)為中空纖維結構，材質為聚偏氟乙烯。
【專利摘要】本發明公開了一種集成催化氧化和負載催化劑的超濾膜再生水處理裝置，屬于水污染治理設備領域。該再生水處理裝置包括一個密閉罐體，放置在罐體內部的超濾膜組件，該超濾膜組件中負載催化劑的超濾膜與紫外燈間隔布置，超濾膜的下方布置有曝氣器和臭氧釋放器，可以推動水流自下而上運動，水流和富含臭氧的氣泡的雙重作用促使中空纖維超濾膜處于抖動狀態，利于超濾膜上負載的催化劑接受紫外光的均勻照射，并強化負載催化劑的超濾膜與臭氧和污染物間的傳質作用，從而提高催化氧化的效果。本發明集合了截留懸浮物、膠體，降解有機污染物和殺菌等功能為一體，為污水的資源化再生利用或者作為納濾、反滲透的預處理提供了可靠保障。
【IPC分類】C02F9/08
【公開號】CN105481154
【申請號】CN201610057288
【發明人】孟海玲, 劉再亮, 王雅萍, 劉庭蕾
【申請人】安徽工業大學
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2016年1月26日