[发明专利]一种光催化和膜催化组合水处理方法和装置

说明书

本发明提供一种光催化和膜催化的组合水处理方法和装置。本发明方法包括以下步骤：A、废水经过前置保安过滤器过滤；B、过滤后的废水进入混合器，并向所述混合器中加入氧气；C、离开混合器的废水进入光催化反应器；D、离开光催化反应器的废水进入膜过滤催化反应器，透过浸没式膜组件的水进入清水池。本发明从提高氧化效率和解决残余臭氧的角度出发，将光催化氧化技术和膜催化技术耦合，协同发挥光降解、光催化氧化、臭氧/光催化、膜催化臭氧氧化的作用，进而提高光催化效率、提高膜通量并有效减缓膜污染、解决残余臭氧的问题。

技术领域

本发明涉及有机废水深度处理技术，特别涉及一种光催化和膜催化组合水处理方法和装置。

技术背景

随着我国石化、医药、农药、染料等工业的发展，各种难降解有机废水日益增多，这些废水普遍具有污染物浓度高、毒性大、可生化性差的特点；如不有效处理，会严重污染水体。目前，这类工业废水常采用稀释或预处理后，再采用常规的物化、生化法处理，但废水中仍残留一些难降解物质，需要进一步深度处理才能满足日益严格的排放标准或者回用要求。因此，开发环保高效的深度处理技术对环境保护和节约用水具有重要意义。

目前，高级氧化技术常用于废水深度处理，主要是利用其产生的强氧化性羟基自由基降解有机物，使其小分子化或者完全矿化，利于后续处理或者直接达标排放。高级氧化技术主要有催化臭氧氧化、光催化氧化、Fenton氧化、电化学氧化、超临界氧化等。其中，催化臭氧氧化存在臭氧利用率低的问题，Fenton氧化存在铁泥问题，电化学氧化耗能较大，氧化产生副产物，容易造成二次污染，超临界氧化对设备要求高。但是，光催化氧化是一种环境友好型深度氧化技术，在温和的条件下能将有毒有害难降解有机物分解为小分子化合物或者完全矿化为水、二氧化碳等最终产物；尤其是近年来发展的真空紫外光催化技术，利用双波段(185nm+254nm)，在185nm真空紫外光催化下，能直接光解水产生羟基自由基氧化有机物，和分解O₂生成O₃氧化有机物；另外剩余的O₃可进一步在254nm波段发生臭氧/紫外光催化反应；但是溶液和尾气中残留O₃浓度仍较高，臭氧浓度1mg/L时，容易引起咳嗽等不适，更高浓度则会给人体带来更加严重的危害，即存在二次污染的风险和氧化效率有待提高的问题。

针对上述问题，中国发明专利CN1304059C开发了一种真空紫外光催化净化空气和水的装置，结合了真空紫外光解和光催化两者的优势，提高氧化效率，但是没有考虑尾气O₃的二次污染问题。

中国发明专利CN107364924A开发了一种集光催化、真空紫外光及臭氧氧化为一体的深度水处理装置，利用多重氧化作用降解有机物，但由于光催化产生的臭氧量有限，需要高效的催化剂才能发挥臭氧氧化的作用，因此，本发明装置仍会残余臭氧，存在二次污染的风险。

中国发明专利CN104016511B开发了用于废水深度处理的臭氧/光催化氧化-膜分离集成方法及集成装置，利用光解、光催化和臭氧/光催化氧化耦合作用降解有机物，膜出水仍会存在残余臭氧，存在二次污染的风险，同时由于使用TiO₂催化剂，容易引起膜堵的情况。

因此，还需要进一步开发新的技术来提高光催化效率、提高膜通量并有效减缓膜污染、解决残余臭氧的问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种光催化和膜催化组合水处理方法。为实现上述目的，本发明在光催化阶段，充分利用真空紫外光的直接光解作用和光催化作用降解有机物；在膜过滤阶段，利用膜介质中“纳米孔道”的协同催化效应，充分发挥光催化出水残余臭氧的氧化作用，既利于有机物降解又消除残余臭氧的二次污染问题。

本发明还提供一种光催化和膜催化组合水处理装置。

本发明提供的一种光催化和膜催化的组合水处理方法，包括以下步骤：

A、废水经过前置保安过滤器过滤；