[實用新型]微污染原水凈化的光催化耦合膜分離反應裝置

有效

• 申請號: 201220275673.4
• 申請日: 2012-06-12
• 公開（公告）號: CN202643372U
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 魏永
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: C02F1/32
• 分類號: C02F1/32;C02F1/72;C02F1/44;C02F101/30
• 代理公司: 北京市惠誠律師事務所 11353
• 代理人: 王美華

技術領域

本實用新型涉及一種飲用水處理技術領域，具體是采用TiO₂/UV催化氧化耦合膜分離去除微污染水中天然有機物（NOM）的水處理技術。

背景技術

低壓操作的膜系統，即微濾（MF）和超濾（UF）膜，正越來越多地應用于飲用水處理。然而，對天然有機物（NOM）低去除率及天然有機物所造成的膜污染限制了它的實際應用，因此在膜分離之前采取合適的預處理措施是一項必要的選擇。這些預處理措施中包括混凝、活性炭吸附、離子交換、臭氧氧化法和光催化氧化法等。光催化正不斷發展成為一項很有前景的環境凈化技術，許多研究表明，光催化技術不僅能夠提高處理出水水質而且能夠改變處理水中的有機物化學結構來控制膜污染。因此，耦合光催化與膜濾技術（MPR）已經得到了廣泛地研究，特別是浸沒式膜光催化反應器（SMPR）。由于其制備及維護成本低，浸沒式膜已被廣泛應用于膜生物反應器（MBR）技術中。浸沒式膜組件應用的一個重要特點是利用膜組件底部的空氣為膜提供機械清洗，以便減少因抽吸造成的膜反應器中過高的壓力。因此這種低壓甚至可以無外壓的操作方式極大地降低了浸沒式膜操作系統的成本。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是：克服現有技術中天然有機物（NOM）低去除率及天然有機物所造成的膜污染的技術難題，提供一種微污染原水凈化的光催化耦合膜分離反應裝置。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：一種微污染原水凈化的光催化耦合膜分離反應裝置，包括反應器主體、存放原水的進水箱和存放凈化水的出水箱，所述的反應器主體內設有一擋光板，所述的擋光板將反應器主體分為光催化反應區和膜分離區，光催化反應區和膜分離區的上下兩端連通，光催化反應區中設有透明燈套，透明燈套中設有紫外線光源，進水箱的出口通過管路連通光催化反應區的進口；膜分離區中設有浸沒在原水的平板膜組件，所述的平板膜組件的正下方設有氣體擴散裝置，所述的氣體擴散裝置通過管路連接提供氣源的空氣泵，所述的平板膜組件的出口通過抽吸泵及管路連通出水箱。

為控制反應時的溫度，達到最佳的反應效率和效果，所述的反應器主體外壁設有冷卻水循環筒，冷卻水循環筒的下部設有進水口、上部設有出水口。為達到最佳的反應效率和效果，控制溫度在25℃左右。

為提高反應速率，所述的反應器主體底部設有攪拌器。

進一步的，所述的攪拌器為磁力攪拌器，磁力攪拌器的攪拌子置于反應器主體內。

為了強化反應器主體兩區之間的水質均勻，還具有循環泵，所述的循環泵通過管路使光催化反應區和膜分離區形成循環回路。循環流量為1L/min。

為實現自動化控制，所述的空氣泵、抽吸泵和循環泵由智能控制系統控制工作。

所述的平板膜組件與抽吸泵之間的管路上具有開關閥和精密壓力表。

作為優先，所述的反應器主體的長度為18cm、寬度為12cm、高度為40cm，擋光板的寬度為17.5cm、高度為22.5cm、厚度為1mm，擋光板的下端距反應器主體的底部5cm，所述的反應器主體的光催化反應區和膜分離區的體積比例為1:1。

作為優選，所述的透明燈套為石英燈套，所述的紫外線光源包括至少三個可分開控制開關的紫外線燈，所述的紫外線燈的功率為16W、所發出的紫外線波長為253.7nm，所述的紫外線燈垂直放置。

為保持反應器主體中恒定的水位，所述的反應器主體中設有顯示液位高度的水位計。

本實用新型的有益效果是，本實用新型的微污染原水凈化的光催化耦合膜分離反應裝置采用浸沒式平板膜光催化反應器（FSMPR），配合采用懸浮的二氧化鈦（P25）作為光催化劑來降解NOM，平板膜分離一方面限定了催化劑的反應環境，同時可以通過膜抽吸通量的大小來調節目標物在反應器內的停留時間，并解決了光催化劑在反應器中同時參與反應與分離的問題。兩者的組合兼具有兩個主要優點：不僅強化了對天然有機物的去除，而且能夠降低膜污染。兩者構成互補關系，延長膜的使用壽命，加強了其實際使用性能。對于平板膜組件而言，上升的氣液兩相流體與膜面接觸面積更大，向上的剪切力會更有效地擦洗膜表面，減少光催化劑在膜表面的沉積與堵塞。強大的水氣兩相錯流，會顯著提高對平板膜表面的擦洗效果。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。

圖1是本實用新型的微污染原水凈化的光催化耦合膜分離反應裝置的最佳實施例結構示意圖；