[发明专利]一种集成催化氧化和负载催化剂的超滤膜再生水处理装置

说明书

技术领域

本发明属于水污染治理设备领域，具体涉及一种新型超滤膜再生水处理装置。

背景技术

超滤应用于再生水处理或用作纳滤、反渗透的预处理中，是近几年来的研究热点之一。再生水处理或纳滤、反渗透的预处理要求水中的杂质含量如悬浮物、胶体、有机污染物以及微生物等越低越好。超滤膜由于孔径微小，通常在0.002～0.1μm之间，可以有效的拦截悬浮物、大部分的胶体、大分子量的有机物和较大尺寸的微生物等。在污水处理厂的二级排水中，含有一定数量的尤其是溶解性的难生物降解的有机污染物和大量的微生物，如果不进一步的去除，必然对再生水的水质，或者对后续的纳滤、反渗透深度处理造成严重的影响，极易形成有机污染、微生物污染和复合污染。已有的研究和工程实践表明：超滤膜对悬浮物、胶体拦截效果很好，但对绝大多数的有机污染物和微生物的拦截效果很差。曾有报道显示，当采用0.02μm的超滤膜处理COD_Cr浓度为20～45mg/L的污水处理厂的二级排水时，超滤出水中的COD_Cr浓度几乎没有降低。因此研究一种新型的超滤装置，尤其是能够同时去除有机污染物和杀灭微生物的超滤装置就显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种集成催化氧化和负载催化剂的超滤膜再生水处理装置，利用超滤膜上负载的催化剂与紫外光催化氧化、臭氧催化氧化的耦合作用，去除有机污染物和微生物，以期提供一种新型的超滤再生水处理装置，实现了悬浮物、胶体、有机污染物和微生物的同时去除，提高出水水质。

为了实现上述技术目的，本发明是通过以下技术方案予以实现的。

本发明提供了一种集成催化氧化和负载催化剂的超滤膜再生水处理装置，包括：一个密闭反应罐体，罐体上设置有密闭检修盖板和臭氧尾气还原柱，安装在罐体内部的超滤膜组件。所述超滤膜组件包括臭氧释放器、曝气器、紫外灯以及超滤膜，所述曝气器和臭氧释放器位于超滤膜组件的底部，所述曝气器布置在所述超滤膜下方，通过管道穿过反应罐体与鼓风机相连，所述臭氧释放器布置在曝气器的下方，通过管道穿过反应罐体与臭氧发生器相连接，所述超滤膜组件的出水通过管道穿过反应罐体与抽吸泵连接。所述超滤膜负载催化剂，该催化剂为二氧化钛或氧化石墨烯纳米颗粒或两者的混合。

进一步的，所述超滤膜组件中的超滤膜与紫外灯间隔平行布置。

进一步的，所述臭氧尾气还原柱的底部装填有二氧化锰颗粒，上部装填有颗粒活性炭。

进一步的，所述超滤膜为中空纤维结构，材质为聚偏氟乙烯。

本发明提供了一种集成催化氧化和负载催化剂的超滤膜再生水处理装置，本发明利用催化氧化和负载催化剂的超滤膜的耦合作用，实现了有机污染物的降解和杀菌功能。本发明将超滤膜与紫外灯平行并以一定的距离间隔布置，同时在超滤膜的底部设置曝气器和臭氧释放器，自下而上的水流和富含臭氧的气泡的共同作用促使超滤膜处于不规则的抖动状态，强化了超滤膜表面的紊流状态，增强了超滤膜上负载的催化剂与臭氧、污染物之间的传质效果，同时有利于超滤膜均匀的接受紫外光的辐照。从而提供了一种新型超滤膜再生水处理装置，必然在国内外的再生水资源化利用或用作纳滤、反渗透的预处理中成为一种突破性技术。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明所负载的催化剂如二氧化钛、氧化石墨烯纳米颗粒或两者按照不同比例的混合，即能促进紫外光催化氧化又能促进臭氧催化氧化。本发明中负载催化剂的超滤膜在紫外光催化氧化和臭氧催化氧化的耦合作用下，具有降解有机物和杀菌的功效，提高了超滤膜的出水水质，减轻了膜污染，同时延长了膜的使用寿命。

2、常规的纳米颗粒光催化氧化和臭氧催化氧化中面临着纳米颗粒凝聚造成催化氧化效率低下和回收再利用困难等问题，本发明中将催化剂负载在超滤膜上可同时改善上述两个缺点。

3、本发明中自下而上的水流和富含臭氧的气泡的共同作用促使超滤膜处于不规则的抖动状态，强化了超滤膜表面的紊流状态，增强了超滤膜上负载的催化剂与臭氧、污染物之间的传质效果，同时有利于均匀的接受紫外光的辐照。

4、本发明将超滤技术与紫外光催化氧化和臭氧催化氧化有机的结合起来，提高了对污水处理厂二级排水中难降解有机物的去除效果。

附图说明

图1为集成催化氧化和负载催化剂的超滤膜再生水处理装置示意图。

图2为负载催化剂的超滤膜组件布置平面示意图。