[發明專利]一體型機械式光催化膜分離耦合反應器及其廢水處理方法

有效

• 申請號: 201710722805.0
• 申請日: 2017-08-21
• 公開（公告）號: CN107555528B
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 宋海亮;吉志一;楊小麗
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C02F1/32
• 分類號: C02F1/32
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王艷

本發明公開了一體型機械式光催化膜分離耦合反應器，包括進水區、混合區、反應區和出水區；進水區設有進水口；混合區至少包括混合區側壁和底部，混合區側壁可相對其底部上下移動，混合區內設有機械攪拌器，混合區通過其底部與進水區相互連通，混合區通過混合區側壁與反應區密封隔離；反應區至少包括反應區側壁，反應區側壁上設有過濾膜，反應區內設有紫外燈，反應區至少包圍混合區側壁的下部；反應區側壁將反應區與出水區隔開，出水區設有集水管。本發明還公開了使用該一體型機械式光催化膜分離耦合反應器處理廢水的方法。本發明的反應器一體化程度高，方便攜帶，操作便捷，生產成本低，光催化劑使用效率高，具有較好的應用前景。

技術領域

本發明涉及廢水處理技術領域，特別是一種一體型機械式光催化膜分離耦合反應器及其廢水處理方法。

背景技術

近年來，由于工業和經濟發展的需求，許多含有有毒物質的工業廢水不斷排放進入環境，其中的有毒物質難以生物降解，給工農業生產、人民生活和人體健康帶來很大危害。如何有效地處理這些導致環境污染的廢水成為環境領域的研究熱點。光催化氧化技術是一種新型的水污染治理技術，具有高效、節能、適用范圍廣等特點，常用來處理廢水中難以生物降解的有機物，具有廣泛的應用前景。其中，光催化劑的使用有兩種形式，一種是固定于載體上(即負載型催化劑)，另一種是懸浮分散在溶液中(即懸浮態催化劑)。對于負載型催化劑來說，污染物到達催化劑表面的物質傳遞過程受到限制，從而使得光催化效率降低。懸浮態催化劑分布均勻，表面積較大，催化效率更高但細小的光催化劑微粒不易為傳統的分離技術分離回收，重復利用率低，排出液易產生二次污染，嚴重限制了其應用。

膜分離技術是近些年迅速發展起來的一種新型分離凈化技術。在水處理過程中，通過膜表面的微孔截留作用來達到分離濃縮水中污染物的目的，膜分離過程中一般無相變和二次污染，可在常溫下連續操作，具有能耗低、設備體積小、操作方便等優勢。然而，膜污染問題導致膜通量下降，并縮短膜的使用壽命，盡管控制膜污染措施取得了一定的研究進展，但仍是膜分離技術發展的主要瓶頸。

光催化氧化技術和膜分離技術有各自的優勢，但也存在各自的不足，在水處理行業將二者結合應用的案例較少，光催化-膜分離技術還不夠成熟。因此，現有技術還有待于改進和發展。

光催化氧化技術和膜分離技術有各自的優勢，但也存在各自的不足，在水處理行業將二者結合應用的案例較少，光催化-膜分離技術還不夠成熟。因此，現有技術還有待于改進和發展。

發明內容

發明目的：本發明的目的是提供一種能夠克服現有光催化膜裝置構造較為繁雜，反應器固體光催化劑較難分離，膜壽命較短的問題，使用壽命長，成本低廉，一體化程度高的光催化-膜分離反應器。

本發明的另一目的是提供一種能夠高效去除水中微量有機物，反沖洗程序簡單的處理廢水的方法。

技術方案：本發明提供一種一體型機械式光催化膜分離耦合反應器，包括進水區、混合區、反應區和出水區；進水區設有進水口；混合區至少包括混合區側壁和底部，混合區側壁可相對其底部上下移動，混合區內設有機械攪拌器，混合區通過其底部與進水區相互連通，混合區通過混合區側壁與反應區密封隔離；反應區至少包括反應區側壁，反應區側壁上設有過濾膜，反應區內設有紫外燈，反應區至少包圍混合區側壁的下部；反應區側壁將反應區與出水區隔開，出水區設有集水管。

為了提高反應器的廢水處理效率，減小反應器體積，使混合區、反應區和出水區呈由內向外依次設置的同心套管狀，進水區設置在所述混合區、反應區和出水區下方。

為了使混合區內廢水與催化劑充分混合，將混合區底部設置為向混合區下側凸出的圓錐形結構，且均勻分布有多個進水孔；使混合區底部相對于進水區底部傾斜角度為25～35°，并使混合區底部下端與所述進水區底部接觸，這樣的結構有利于廢水形成環流，從而在混合區內與催化劑充分混合。