[發(fā)明專利]一種光聲電耦合能場(chǎng)多級(jí)氧化-膜分離協(xié)同水處理系統(tǒng)及工藝

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810055358.2
• 申請(qǐng)日: 2018-01-19
• 公開（公告）號(hào): CN107986538A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 武福平;駱青虎;李錫鋒;張國珍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘭州交通大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F9/08
• 分類號(hào): C02F9/08
• 代理公司: 甘肅省知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)中心62100
• 代理人: 武戰(zhàn)翠

1.一種光聲電耦合能場(chǎng)多級(jí)氧化-膜分離協(xié)同水處理系統(tǒng)，其特征在于：包括光聲電耦合能場(chǎng)多級(jí)氧化單元、雙膜分離單元、消毒滅菌單元；

所述光聲電耦合能場(chǎng)多級(jí)氧化單元，包括光聲電耦合能場(chǎng)多級(jí)氧化反應(yīng)器（1），其內(nèi)通過隔板分隔成依次排列的光聲臭氧聯(lián)合氧化反應(yīng)區(qū)（5）、配水區(qū)（6）、電化學(xué)氧化吸附反應(yīng)區(qū)（7）和出水區(qū)（8）；光聲臭氧聯(lián)合氧化反應(yīng)區(qū)（5）作為Ⅰ級(jí)反應(yīng)區(qū)與配水區(qū)（6）頂部相通；電化學(xué)氧化吸附反應(yīng)區(qū)（7）作為Ⅱ級(jí)反應(yīng)區(qū)與配水區(qū)（6）底部相通、與出水區(qū)（8）頂部相通；光聲臭氧聯(lián)合氧化反應(yīng)區(qū)（5）內(nèi)設(shè)有紫外燈（11）、臭氧曝氣器（10）和Ⅰ區(qū)超聲波換能器（15）；電化學(xué)氧化吸附反應(yīng)區(qū)（7）內(nèi)的底部設(shè)有Ⅱ區(qū)超聲波換能器（18）、下部設(shè)有Ⅱ區(qū)多孔配水板（16）、上部設(shè)有Ⅱ區(qū)多孔出水板（19），兩板之間夾有吸附填料（17）；

所述雙膜分離單元，包括第一級(jí)納米復(fù)合超濾膜（2）和第二級(jí)納米復(fù)合納濾膜（3）；第一級(jí)納米復(fù)合超濾膜（2）進(jìn)水端與自吸式進(jìn)水泵（20）連接，其產(chǎn)水出水端與第二級(jí)納米復(fù)合納濾膜（3）進(jìn)水端連接；

所述消毒滅菌單元，包括紫外滅菌器（4），紫外滅菌器（4）的頂部開有進(jìn)水口，底部開有出水口；紫外滅菌器（4）頂部進(jìn)水口與第二級(jí)納米復(fù)合納濾膜（3）淡水出水端連接，其底部出水口用于將凈化后的水排出。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光聲電耦合能場(chǎng)多級(jí)氧化-膜分離協(xié)同水處理系統(tǒng)，其特征在于：吸附填料（17）為顆粒活性炭，其表面負(fù)載有零價(jià)鐵，以吸附填料為陰極，負(fù)載的零價(jià)鐵為陽極構(gòu)成原電池形成微電場(chǎng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光聲電耦合能場(chǎng)多級(jí)氧化-膜分離協(xié)同水處理系統(tǒng)，其特征在于：臭氧曝氣器（10）通過光聲電耦合能場(chǎng)多級(jí)氧化反應(yīng)器（1）外設(shè)有的臭氧發(fā)生器（9）提供臭氧，臭氧發(fā)生器（9）與電源連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光聲電耦合能場(chǎng)多級(jí)氧化-膜分離協(xié)同水處理系統(tǒng)，其特征在于：還包括用于控制Ⅰ區(qū)超聲波換能器（15）和Ⅱ區(qū)超聲波換能器（18）的超聲波控制器（14），該超聲波控制器（14）與超聲波發(fā)生器（13）連接，超聲波控制器（14）、超聲波發(fā)生器（13）分別與電源連接。

5.一種根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的一種光聲電耦合能場(chǎng)多級(jí)氧化-膜分離協(xié)同水處理工藝，其特征在于：具體包括以下步驟：

步驟（1）、Ⅰ級(jí)反應(yīng)：待處理水進(jìn)入光聲臭氧聯(lián)合氧化反應(yīng)區(qū)（5）內(nèi)，在Ⅰ區(qū)超聲波換能器（15）發(fā)射的間歇式多頻超聲波、通過臭氧曝氣器（10）進(jìn)入反應(yīng)體系的臭氧、及紫外燈（11）產(chǎn)生的紫外光三者的聯(lián)合協(xié)同作用下反應(yīng)體系中產(chǎn)生了羥基自由基，將水體中的有機(jī)污染物進(jìn)行氧化降解；

步驟（2）、Ⅱ級(jí)反應(yīng)：經(jīng)Ⅰ區(qū)氧化降解后的出水經(jīng)配水區(qū)（6）均勻配水進(jìn)入電化學(xué)氧化吸附反應(yīng)區(qū)（7）內(nèi)，在Ⅰ區(qū)超聲波換能器（15）發(fā)射的間歇式多頻超聲波與吸附填料（17）的耦合協(xié)同作用下，反應(yīng)體系中不斷生成羥基自由基，繼續(xù)將水體中的有機(jī)污染物氧化降解，降解后的小分子有機(jī)物被吸附填料物理吸附；步驟（1）中未完全參與反應(yīng)的臭氧進(jìn)入Ⅱ級(jí)反應(yīng)區(qū)后與吸附填料聯(lián)合作用下，使反應(yīng)體系中產(chǎn)生新的膠粒，其中心膠核是由Fe(OH)₃聚合而成的不溶性粒子，該不溶性粒子將小分子有機(jī)污染物吸附；

步驟（3）、膜分離：經(jīng)電化學(xué)氧化吸附反應(yīng)區(qū)（7）處理后的水進(jìn)入出水區(qū)（8）內(nèi)對(duì)吸附了小分子有機(jī)污染物的膠粒進(jìn)行沉淀并排出，沉淀后的出水經(jīng)自吸式進(jìn)水泵（20）輸出至雙膜分離單元的第一級(jí)納米復(fù)合超濾膜（2）中去除大分子有機(jī)污染物，產(chǎn)水接著進(jìn)入第二級(jí)納米復(fù)合納濾膜（3）進(jìn)一步去除小分子有機(jī)污染物和無機(jī)鹽；

步驟（4）、消毒滅菌：第二級(jí)納米復(fù)合納濾膜（3）的淡水接著進(jìn)入消毒滅菌單元，由紫外滅菌器（4）殺菌消毒后出水。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種光聲電耦合能場(chǎng)多級(jí)氧化-膜分離協(xié)同水處理工藝，其特征在于：步驟（1）中，Ⅰ區(qū)超聲波換能器（15）發(fā)射間歇式多頻超聲波，通過間歇式超聲作用使整個(gè)工藝反應(yīng)體系內(nèi)的反應(yīng)溫度保持在20-35攝氏度。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種光聲電耦合能場(chǎng)多級(jí)氧化-膜分離協(xié)同水處理工藝，其特征在于：步驟（2）中，Ⅱ區(qū)超聲波換能器（18）定期發(fā)射超聲波使吸附填料（17）脫附再生。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種光聲電耦合能場(chǎng)多級(jí)氧化-膜分離協(xié)同水處理工藝，其特征在于：適用于處理微污染苦咸水。