[发明专利]污水处理方法

说明书

本发明公开了一种智能膜及其制备方法以及一种膜组件和膜‑生物反应器及其应用，该智能膜含有膜基体、以及分散在所述膜基体中的分散体，所述分散体含有载体以及负载在所述载体上的至少一种含铁化合物，所述含铁化合物选自铁盐、铁的氧化物、以及铁的氢氧化物。本发明还公开了采用所述智能膜或膜组件的截留水中的微生物的方法以及采用所述膜‑生物反应器的污水处理方法。与现有的抗微生物膜相比，本发明的智能膜能感知膜受微生物污染的状况和区域，有针对性地对受污染区域进行处理，且能在污染缓解后自动停止功能；不会杀灭或者抑制相邻区域内(如生化反应器内)微生物的活性和数量，对生化反应的影响小，能够应用于大部分水处理环境。

技术领域

本发明涉及一种智能膜及其制备方法和应用，本发明还涉及一种膜组件和一种膜-生物反应器及其应用，本发明进一步涉及一种截留水中微生物的方法以及一种污水处理方法。

背景技术

随着膜材料和膜组件的进步，膜分离技术已成为净水和污水处理领域的核心技术之一，用于截留水中的微生物、悬浮颗粒等污染物。在使用过程中，膜截留下的微生物会附着在膜表面和膜孔中，容易滋生繁殖，造成膜孔堵塞，使膜通量迅速下降，增加了膜清洗频率，形成的不可逆堵塞还将缩短膜的使用寿命。因此，膜的微生物污染是膜技术应用面临的一个主要问题。

目前，缓解微生物污染的手段主要是向膜材料中引入亲水材料，改善膜的亲水性，提高表面能，从而降低膜污染；在膜表面或材料内部添加抗菌剂，如抗生素、聚阳离子、纳米无机材料等，抑制或杀灭膜表面及其周围的微生物；或者是两种方法的结合和强化。常用材料为聚吡啶盐、聚季铵盐、纳米银单质或银基化合物(如CN104353366A、CN104014256A)、碳纳米管(如CN102008908A)、二氧化钛(如CN104117291A)等。

但是，当将上述膜用于膜-生物反应器(MBR)、无泡曝气生化反应器和微生物培养装置等新型膜-生物工艺时，由于反应器中的微生物与高密度填装的膜之间频繁接触，膜材料的杀菌或抑菌性质也会影响微生物的活性和数量，进而降低生物反应器的效率，甚至破坏生化性能。

因此，亟需一种能判断膜的微生物污染，有针对性地产生响应，同时不会影响工艺所需微生物的智能化解决方案。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的抗微生物膜所采用的膜材料的杀菌或抑菌性质会影响微生物的活性和数量，进而降低生物反应器的效率，甚至破坏生化性能的技术问题，提供一种智能膜，该智能膜不仅能有效地抵抗微生物污染，而且对生化工艺的影响小。

根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种智能膜，该智能膜含有膜基体、以及分散在所述膜基体中的分散体，所述分散体含有载体以及负载在所述载体上的至少一种含铁化合物，所述含铁化合物选自铁盐、铁的氧化物、以及铁的氢氧化物。

根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种智能膜的制备方法，该方法包括：将分散体、致孔剂以及膜基体材料分散在分散剂中，得到铸膜液，将所述铸膜液进行成膜，所述分散体含有载体以及负载在所述载体上的至少一种含铁化合物，所述含铁化合物选自铁盐、铁的氧化物、以及铁的氢氧化物。

根据本发明的第三个方面，本发明提供了一种由本发明第二个方面所述的方法制备的智能膜。

根据本发明的第四个方面，本发明提供了一种膜组件，该膜组件含有膜以及用于支撑膜的支撑结构，其中，所述膜为本发明第一个方面或者第三个方面所述的智能膜。

根据本发明的第五个方面，本发明提供了一种膜-生物反应器，其中，该膜-生物反应器中的膜为本发明第一个方面或者第三个方面所述的智能膜，或者该膜-生物反应器中的膜组件为本发明第四个方面所述的膜组件。

根据本发明的第六个方面，本发明提供了上述智能膜、膜组件或者膜-生物反应器在水处理中的应用。