[发明专利]一种应用于污水处理的光催化氧化膜系统及污水处理方法

说明书

本发明提供了一种应用于污水处理的光催化氧化膜系统，包括光催化氧化反应单元和重力沉淀单元；光催化反应单元包括反应池以及布置于反应池内的ZnO纳米催化剂、紫外光源、曝气管路和搅拌器；重力沉淀单元包括沉淀池以及布置于沉淀池内的分隔组件；分隔组件在沉淀池内沿其横向布置，将沉淀池分为若干分隔区，且各分隔组件底部与沉淀池之间留有间隙，分隔组件顶部之间呈阶梯状下落；同时，每个分隔组件还分别包括一组纵向排布的平板陶瓷膜，平板陶瓷膜接入机械振动设施，平板陶瓷膜之间布置UVC灯。本发明还提供了一种污水处理方法。本发明满足污水处理中光催化技术的工程应用条件，具有催化效率高、催化剂回收率好、污染物去除效率高等优点。

技术领域

本发明涉及光催化技术领域，尤其涉及一种应用于污水处理的光催化氧化膜系统及污水处理方法。

背景技术

光催化剂净化空气的技术在国外已逐渐成熟，但在水处理方面的应用尚属起步阶段。此工艺是一种低温深度反应，具有净化彻底、绿色能源、氧化性强等特点。

目前，国内外光催化氧化技术距离实际污水处理应用还有一些距离，主要存在以下技术问题：(1)传统TiO₂催化剂紫外光的吸收范围较窄、光能利用率较低；透光度的问题，特别是短波长的紫外光线穿透性更差，会影响光催化效果；(2)固化型催化剂的催化效果性能很不稳定、易失活，而悬浮型催化剂多为纳米颗粒(太大时催化效果不好)，回收困难。

因此，一方面从催化剂材料出发，研究开发新的催化剂材料作为催化剂，可以有效的保证催化效率；另一方面，探究适用于催化剂回收利用的稳定的膜法工艺结构，进一步提高工艺的稳定性和应用可能性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种应用于污水处理的光催化氧化膜系统及污水处理方法，以避免采用现有催化剂和工艺进行污水处理时带来的催化效率不高、催化性能不稳定、催化剂回收困难等问题。

本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种应用于污水处理的光催化氧化膜系统，包括：

光催化氧化反应单元，所述光催化反应单元用于废水的光催化氧化处理，包括反应池以及布置于所述反应池内的ZnO纳米催化剂、紫外光源、曝气管路和搅拌器；

重力沉淀单元，所述重力沉淀单元用于ZnO纳米催化剂的回收与排泥，包括沉淀池以及布置于所述沉淀池内的若干分隔组件；所述若干分隔组件在沉淀池内沿其横向布置，将沉淀池分为若干分隔区，且各分隔组件的底部与沉淀池之间留有间隙，分隔组件的顶部之间呈阶梯状下落；同时，每个所述分隔组件还分别包括一组纵向排布的平板陶瓷膜，每个平板陶瓷膜分别接入机械振动设施，同组平板陶瓷膜之间分别布置一组UVC灯。

作为本发明的优选方式之一，所述光催化氧化反应单元中：所述ZnO纳米催化剂具体为ZnO纳米颗粒，呈双节棒状结构，直径100nm，在紫外线区域最强吸收峰388nm；ZnO纳米颗粒的加入浓度为0.5～2g/L，当加入ZnO纳米催化剂后，反应池pH 5.2～6.6。

作为本发明的优选方式之一，所述ZnO纳米颗粒采用微波法制备：将硝酸锌溶于去离子水配制硝酸锌水溶液；将浓度0.8M的六次甲基四胺滴加到上述硝酸锌水溶液中，边滴加边搅拌，搅拌速度100～300r/min；之后，将混合溶液移至微波反应器中，微波反应1h后取出，自然冷却至室温；最后，通过离心作用从溶液中分离出沉淀物，用去离子水和乙醇洗涤多次后，置于干燥室中干燥。

作为本发明的优选方式之一，所述光催化氧化反应单元中：所述曝气管路设置于反应池底部，用于防止ZnO纳米催化剂沉淀；所述搅拌器沿反应池顶部向下延伸至反应池内，用于搅拌废水和ZnO纳米催化剂混合；所述紫外光源设置于搅拌器四周，用于发射紫外光。

作为本发明的优选方式之一，所述重力沉淀单元的进水口与光催化氧化反应单元的出水口相连，以接收来自光所述催化氧化反应单元处理后的反应产物。