專利名稱：一種膜分離濃水處理方法及一體化耦合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開一種膜分離濃水處理方法及一體化耦合裝置，屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)
域，尤其是涉及光催化氧化、超聲波技術(shù)及膜分離技術(shù)耦合為一體的處理裝置及方法。
背景技術(shù)：
膜分離技術(shù)已經(jīng)在工業(yè)污水處理和回用中得到了廣泛的應(yīng)用，然而膜分離技術(shù)終 究是物理分離，只是將污水濃縮的過程，經(jīng)過膜分離技術(shù)處理的透析水能夠滿足生產(chǎn)回用， 但是污染物都聚集在濃水端，污水物濃度大大提高，可生化性差，增大處理的難度。膜分離 濃水的處理方法，困擾著眾多的膜工程公司以及膜使用公司，同時(shí)也制約著膜分離技術(shù)迅 速發(fā)展的主要問題之一。 光催化氧化是處理高濃度有機(jī)廢水的有效技術(shù)。光催化氧化技術(shù)以其氧化能力 強(qiáng)、無二次污染、耗能低、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)而受到國內(nèi)外研究者的廣泛重視，成為廢水處理 的有效方法，并已獲得了一定的應(yīng)用，其中催化活性高、穩(wěn)定性好、成本低的TiOj皮廣泛用 作光催化劑。 光催化反應(yīng)器按催化劑在溶液中的存在狀態(tài)，可分為懸浮型、鍍膜型和填充型反 應(yīng)器。其中鍍膜型和填充型反應(yīng)器由于催化劑接觸表面積相對較小，造成了催化效率低等 缺點(diǎn)。懸浮型光催化反應(yīng)器中Ti02顆粒懸浮在液相中，顆粒與廢水接觸面積大，Ti02的比 表面積得到充分利用，提高了光子利用率，具有反應(yīng)速率高、反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單、操作方便等 優(yōu)點(diǎn)。然而，1102顆粒的分離和回收問題制約著該技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用。另外單純使用光催 化，效率的偏低也是制約該項(xiàng)技術(shù)發(fā)展的主要問題之一。 通過將光催化氧化與膜技術(shù)耦合可以很好解決懸浮型光催化反應(yīng)器的分離、回收 問題。由于有機(jī)膜表面長時(shí)間被紫外燈照射下會造成膜材料的分解，因此所用的膜材料多 為無機(jī)膜，但是無機(jī)膜也具有分離效率低，且成本高等缺點(diǎn)。而有機(jī)膜具有高分離效率、設(shè) 備簡單、易操作、能耗少等優(yōu)點(diǎn)，如能夠解決紫外光對有機(jī)膜的分解，將光催化反應(yīng)與有機(jī) 膜分離相耦合，設(shè)計(jì)出一種一體式耦合設(shè)備，具有設(shè)備簡單、占地面積小、分離效率高、成本 低等特點(diǎn)，具有很大的市場前景。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種膜分離濃水處理方法，將光催化氧化技 術(shù)與超聲波技術(shù)、膜分離技術(shù)相結(jié)合，以達(dá)到高效、節(jié)能、環(huán)保的處理高濃度有機(jī)廢水的目 的。 同時(shí)，配合上述工藝方法還公開了一種一體化耦合裝置，具有分離效率高、成本 低、設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
—種膜分離濃水處理方法，過程如下 (1)膜分離濃水經(jīng)過預(yù)處理后進(jìn)入懸浮型光催化反應(yīng)器中，光催化反應(yīng)器中加入
3大量光催化反應(yīng)劑Ti02顆粒，在紫外光的照射下，進(jìn)行光催化反應(yīng)，同時(shí)光催化反應(yīng)池中還 安裝有超聲波發(fā)生裝置，通過光催化及超聲波的協(xié)同作用，提高污染物的降解速率及降解 效果； (2)經(jīng)過光催化氧化和超聲波降解處理的廢水，進(jìn)入浸沒式超濾系統(tǒng)過濾后分成 過濾水和濃水，經(jīng)過浸沒式超濾系統(tǒng)過濾后的過濾水進(jìn)入產(chǎn)水池，而濃水及光催化反應(yīng)劑 回流至光催化反應(yīng)池中，其中光催化反應(yīng)劑1102顆?？裳h(huán)利用，濃水中未降解的污染物 則進(jìn)一步降解進(jìn)入下一輪過濾處理。 進(jìn)一步，所述的光催化反應(yīng)器Ti02顆粒平均粒徑為0. 2-0. 3 ii m， Ti02溶液濃度為 l-3g/L。 進(jìn)一步，所述的浸沒式超濾系統(tǒng)包括膜孔徑為中空纖維膜超濾膜組件，膜孔徑為 0. 001-0. l咖，超濾膜材質(zhì)為PVDF、 PES、 PVC或PAN。 —種膜分離濃水處理裝置，包括罐體，該罐體分為光催化氧化池和膜濾池，光催化 氧化池與污水進(jìn)水管連通，光催化氧化池中加有光催化劑，光催化氧化池內(nèi)還設(shè)有紫外燈 照射組件，光催化氧化池的底部及側(cè)壁安裝超聲波發(fā)生裝置，光催化氧化池和膜濾池之間 由擋板相隔，擋板的高度足以遮擋紫外燈照射組件發(fā)出的紫外光并被光催化氧化過的水漫 過而進(jìn)入到膜濾池，膜濾池內(nèi)設(shè)有浸沒式超濾膜組件，膜濾池底安裝有超聲波發(fā)生裝置，膜 濾池過濾的水通過產(chǎn)水/反洗水管道進(jìn)入到產(chǎn)水池中。 進(jìn)一步，所述的光催化氧化池內(nèi)安裝曝氣管道及微孔曝氣器，該微孔曝氣器安裝 于紫外燈照射組件的下面。 進(jìn)一步，所述的超聲波發(fā)生裝置包括振盒和超聲波換能器，振盒內(nèi)安裝超聲波換 能器，光催化氧化池和膜濾池內(nèi)的各超生波換能器通過電纜線與超聲波發(fā)生器相連接。
進(jìn)一步，所述的紫外燈照射組件包括紫外燈管和石英管，紫外燈管外部由透光性 好的石英管套住，紫外燈管與燈管控制器通過電纜相連，通過燈管控制器控制紫外燈管的 開關(guān)。 進(jìn)一步，所述膜濾池中浸沒式超濾組件中安裝有曝氣管道進(jìn)行穿孔曝氣，同時(shí)在 整個(gè)膜組件下方也安裝有曝氣管道及微孔曝氣器；穿孔曝氣器及微孔曝氣器同時(shí)曝氣實(shí)現(xiàn) 立體式曝氣。 進(jìn)一步，所述膜濾池的產(chǎn)水/反洗水管道上安裝產(chǎn)水/反洗水泵，產(chǎn)水/反洗管道 通過閥門切換實(shí)現(xiàn)產(chǎn)水或在線反沖洗。 進(jìn)一步，所述的膜濾池底部通過回流管道與光催化氧化池相通，回流管道上安裝 回流泵。 進(jìn)一步，所述的光催化氧化池內(nèi)安裝曝氣管道及膜濾池中曝氣管道共同連接于鼓 風(fēng)機(jī)上實(shí)現(xiàn)對各曝氣器的供氣。 本發(fā)明的罐體分為光催化氧化池和膜濾池，兩池之間由擋板相隔，光催化氧化池 中加有Ti02顆粒，污水進(jìn)入光催化氧化池后，經(jīng)過紫外燈照射，進(jìn)行光催化氧化。污水漫過 擋板進(jìn)入膜濾池，擋板不透光，防止紫外線對浸沒式超濾膜的損害。光催化氧化池中安裝有 紫外燈管，紫外燈管外部由透光性好的石英管套住。浸沒式超濾組件中安裝有曝氣管道，進(jìn) 行穿孔曝氣，同時(shí)在整個(gè)膜組件下方也安裝有曝氣管道及微孔曝氣器；穿孔曝氣器及微孔 曝氣器同時(shí)曝氣，實(shí)現(xiàn)立體式曝氣，大大減少了曝氣量。同時(shí)浸 沒式超濾池底部也安裝有振盒，振盒內(nèi)有安裝有超聲波換能器，超聲波換能器通過電纜與超聲波發(fā)生器相連接，產(chǎn)生超 聲波。通過曝氣氣體及超聲波聯(lián)合作用，曝氣氣流及超聲波使膜絲抖動(dòng)，膜絲表面在氣泡剪 切力及超聲波的作用下避免光催化劑、污染物等的附著，有效地減輕膜污染。浸沒式超濾 產(chǎn)水與反洗共用同一臺泵，產(chǎn)水/反洗管道通過閥門切換，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)水或在線反沖洗。浸沒式 超濾膜組件下方還安裝有回流管道，高濃度的污水及光催化劑通過回流泵及回流管道進(jìn)入 光催化氧化池。膜濾池中的高濃度的Ti02溶液通過回流泵及回流管道，進(jìn)入光催化反應(yīng)池 中，進(jìn)行循環(huán)利用，未充分降解的高濃度的污水也一并進(jìn)入光催化氧化池，進(jìn)行光催化及超 聲波降解。 本發(fā)明將光催化氧化技術(shù)與超聲波技術(shù)、膜分離技術(shù)相結(jié)合，解決了光催化反應(yīng) 效率偏低以及催化劑回收利用難等問題，大大地提高了污水處理能力以及處理效果，具有 以下優(yōu)點(diǎn) 1)超聲波與光催化協(xié)同作用，使有機(jī)物降解效率大大提高； 2)膜分離技術(shù)應(yīng)用于懸浮型光催化反應(yīng)器中，徹底解決了催化劑回收難題，同時(shí) 也使懸浮型光催化反應(yīng)器可用于連續(xù)水處理處理； 3)浸沒式超濾采用立體曝氣技術(shù)，大大減少了曝氣量、降低了能耗。同時(shí)立體曝氣 與超聲波實(shí)時(shí)清洗技術(shù)相結(jié)合，避免光催化劑、污染物等附著在膜絲表面，有效地減輕膜污 染，從而減少了反沖洗及化學(xué)清洗的次數(shù)； 4)污水處理效率高、設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、產(chǎn)水水質(zhì)好；采用全自動(dòng)PLC控 制，大大減少了人力成本。


圖1是本發(fā)明工藝流程圖；
圖2是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖； 其中，l.超聲波發(fā)生器，2.電纜線，3.進(jìn)水管道，4.曝氣管道，5.回流管道，6.燈 管控制器，7.紫外燈管，8.石英管，9.擋板，IO.浸沒式超濾膜組件，ll.產(chǎn)水/反洗管道， 12.鼓風(fēng)機(jī)，13.光催化反應(yīng)池，14.振盒，15.超聲波換能器，16.微孔曝氣器，17.膜濾池， 18.穿孔曝氣器，19.回流泵，20.產(chǎn)水池，21.產(chǎn)水/反洗泵，22.罐體。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明 實(shí)施例1 :請參閱圖l，所處理的污水為印染行業(yè)膜分離濃水，其中COD 240， BOD 50，所用Ti02顆粒平均粒徑為0. 2-0. 3 ii m， Ti02濃度為2g/L，浸沒式超濾膜材質(zhì)為PVDF，孔 徑0.01iim，處理過程如下 (1)膜分離濃水經(jīng)過預(yù)處理后進(jìn)入懸浮型光催化反應(yīng)器中，光催化反應(yīng)器中加入 大量光催化反應(yīng)劑Ti02顆粒，在紫外光的照射下，進(jìn)行光催化反應(yīng)，同時(shí)光催化反應(yīng)池中還 安裝有超聲波發(fā)生裝置，通過光催化及超聲波的協(xié)同作用，提高污染物的降解速率及降解 效果； (2)經(jīng)過光催化氧化和超聲波降解處理的廢水，進(jìn)入浸沒式超濾系統(tǒng)過濾后分成 過濾水和濃水，經(jīng)過浸沒式超濾系統(tǒng)過濾后的過濾水進(jìn)入產(chǎn)水池，而濃水及光催化反應(yīng)劑
5回流至光催化反應(yīng)池中，其中光催化反應(yīng)劑1102顆?？裳h(huán)利用，濃水中未降解的污染物 則進(jìn)一步降解進(jìn)入下一輪過濾處理。 經(jīng)過測定產(chǎn)水的COD 60，B0D 30，產(chǎn)水中檢測不到光催化劑Ti02的存在，說明光催 化Ti02已被完全截留。 上述工藝方法用到設(shè)備如圖2所示，一種光催化氧化、超聲波技術(shù)及膜分離技術(shù) 耦合設(shè)備，包括罐體22，該罐體分為光催化氧化池13和膜濾池17，光催化氧化池13與污水 進(jìn)水管道3連通，光催化氧化池13中加有光催化劑，光催化氧化池內(nèi)還設(shè)有紫外燈照射組 件，光催化氧化池13的底部及側(cè)壁安裝超聲波發(fā)生裝置，光催化氧化池13和膜濾池17之 間由擋板9相隔，擋板9的高度足以遮擋紫外燈照射組件發(fā)出的紫外光并被光催化氧化過 的水漫過而進(jìn)入到膜濾池17，膜濾池17內(nèi)設(shè)有浸沒式超濾膜組件，膜濾池底安裝有超聲波 發(fā)生裝置，膜濾池17過濾的水通過產(chǎn)水/反洗水管道11進(jìn)入到產(chǎn)水池20中。
如圖2所示，待處理污水通過進(jìn)入管道3進(jìn)入光催化反應(yīng)池13中，光催化反應(yīng)池 13中添加有光催化劑1102。池中安裝有紫外燈管7，燈管外由石英管8保護(hù)住。同時(shí)燈管 下方安裝有曝氣管道4及微孔曝氣器16，且水池內(nèi)壁和底部都安裝有振盒14，振盒14內(nèi)都 安裝有超聲波換能器15，超生波換能器都通過電纜線2與超聲波發(fā)生器1相連接。紫外燈 管7通過燈管控制器6控制。污水進(jìn)入水池中后，光催化劑Ti02在紫外光的照射下，發(fā)生 光催化反應(yīng)，同時(shí)鼓風(fēng)機(jī)12產(chǎn)水的氣體通過曝氣管道4及微孔曝氣器16提供足夠的溶解 氧供光催化反應(yīng)需要。污水中的污染物在光催化反應(yīng)及超聲波的協(xié)同作用下，迅速降解。
如圖2所示，經(jīng)過光催化及超聲波降解的污水，與部分光催化劑Ti02 —起漫過擋 板9進(jìn)入膜濾池17中，通過浸沒式超濾，水分子進(jìn)入超濾膜組件10內(nèi)，通過產(chǎn)水/反洗水 管道11及產(chǎn)水/反洗水泵21進(jìn)入產(chǎn)水池20中。光催化劑Ti02及大分子污染物則通過回 流管道5及回流泵19重新進(jìn)入光催化反應(yīng)池13中光催化劑再利用及污染物重新降解。同 時(shí)，浸沒式超濾膜組件10中的穿孔曝氣器18與組件下方的微孔曝氣器，一起曝氣，實(shí)現(xiàn)立 體曝氣，減少曝氣量。另外膜濾池17底部還安裝有超聲波發(fā)生裝置。立體曝氣氣流與超聲 波一起，使膜絲抖動(dòng)，膜絲表面在氣泡剪切力及超聲波的作用下避免光催化劑、污染物等的 附著，有效地減輕膜污染。當(dāng)膜絲污染較嚴(yán)重時(shí)，則通過產(chǎn)水/反洗管ll道通過閥門切換， 在線反沖洗或化學(xué)清洗。 實(shí)施例2 :請參閱圖1及圖2，所處理的污水為印染行業(yè)膜分離濃水，其中C0D 300， B0D 60，所用Ti02顆粒平均粒徑為0. 2-0. 3 y m， Ti02濃度為lg/L，浸沒式超濾膜材質(zhì) 為PVC，孔徑0. 1 m，處理乃至的工藝及設(shè)備裝置與實(shí)施例1相同，不再贅述。
經(jīng)過測定產(chǎn)水的C0D 80，B0D 40，產(chǎn)水中檢測不到光催化劑Ti02的存在，說明光催 化1102已被完全截留。 實(shí)施例3 :請參閱圖1及圖2，所處理的污水為印染行業(yè)膜分離濃水，其中C0D 200， B0D 50，所用Ti02顆粒平均粒徑為0. 2-0. 3 y m， Ti02濃度為3g/L，浸沒式超濾膜材質(zhì) 為PES，孔徑0.001iim，處理乃至的工藝及設(shè)備裝置與實(shí)施例l相同，不再贅述。上述的浸 沒式超濾膜材質(zhì)為PES也可更換為PAN。 經(jīng)過測定產(chǎn)水的C0D 50，B0D 30，產(chǎn)水中檢測不到光催化劑Ti02的存在，說明光催 化1102已被完全截留。 以上所記載，僅為利用本創(chuàng)作技術(shù)內(nèi)容的實(shí)施例，任何熟悉本項(xiàng)技藝者運(yùn)用本創(chuàng)
6作所做的修飾、變化，皆屬本創(chuàng)作主張的專利范圍，而不限于實(shí)施例所揭示者。
權(quán)利要求
一種膜分離濃水處理方法，其特征是步驟如下(1)膜分離濃水經(jīng)過預(yù)處理后進(jìn)入懸浮型光催化反應(yīng)器中，光催化反應(yīng)器中加入大量光催化反應(yīng)劑TiO2顆粒，在紫外光的照射下，進(jìn)行光催化反應(yīng)，同時(shí)光催化反應(yīng)池中還安裝有超聲波發(fā)生裝置，通過光催化及超聲波的協(xié)同作用，提高污染物的降解速率及降解效果；(2)經(jīng)過光催化氧化和超聲波降解處理的廢水，進(jìn)入浸沒式超濾系統(tǒng)過濾后分成過濾水和濃水，經(jīng)過浸沒式超濾系統(tǒng)過濾后的過濾水進(jìn)入產(chǎn)水池，而濃水及光催化反應(yīng)劑回流至光催化反應(yīng)池中，其中光催化反應(yīng)劑TiO2顆?？裳h(huán)利用，濃水中未降解的污染物則進(jìn)入下一輪過濾降解處理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種膜分離濃水處理方法，其特征是所述的光催化反應(yīng)器 Ti02顆粒平均粒徑為0. 2-0. 3 ii m， Ti02溶液濃度為l_3g/L。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種膜分離濃水處理方法，其特征是所述的浸沒式超濾系 統(tǒng)包括膜孔徑為中空纖維膜超濾膜組件，膜孔徑為0. 001-0. lum，超濾膜材質(zhì)為PVDF、 PES、 PVC或PAN。
4. 一種膜分離濃水處理裝置，其特征在于包括罐體，該罐體分為光催化氧化池和膜 濾池，光催化氧化池與污水進(jìn)水管連通，光催化氧化池中加有光催化劑，光催化氧化池內(nèi)還 設(shè)有紫外燈照射組件，光催化氧化池的底部及側(cè)壁安裝超聲波發(fā)生裝置，光催化氧化池和 膜濾池之間由擋板相隔，擋板的高度足以遮擋紫外燈照射組件發(fā)出的紫外光并被光催化氧 化過的水漫過而進(jìn)入到膜濾池，膜濾池內(nèi)設(shè)有浸沒式超濾膜組件，膜濾池底安裝有超聲波 發(fā)生裝置，膜濾池過濾的水通過產(chǎn)水/反洗水管道進(jìn)入到產(chǎn)水池中。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種膜分離濃水處理裝置，其特征在于所述的光催化氧化 池內(nèi)安裝曝氣管道及微孔曝氣器，該微孔曝氣器安裝于紫外燈照射組件的下面。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種膜分離濃水處理裝置，其特征在于所述的超聲波發(fā)生 裝置包括振盒和超聲波換能器，振盒內(nèi)安裝超聲波換能器，光催化氧化池和膜濾池內(nèi)的各 超生波換能器通過電纜線與超聲波發(fā)生器相連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種膜分離濃水處理裝置，其特征在于所述的紫外燈照射組件包括紫外燈管和石英管，紫外燈管外部由透光性好的石英管套住，紫外燈管與燈管控 制器通過電纜相連，通過燈管控制器控制紫外燈管的開關(guān)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種膜分離濃水處理裝置，其特征在于所述膜濾池中浸沒式超濾組件中安裝有曝氣管道進(jìn)行穿孔曝氣，同時(shí)在整個(gè)膜組件下方也安裝有曝氣管道及微孔曝氣器；穿孔曝氣器及微孔曝氣器同時(shí)曝氣實(shí)現(xiàn)立體式曝氣，且膜濾池中曝氣管道和 光催化氧化池內(nèi)安裝曝氣管道共同連接于鼓風(fēng)機(jī)上實(shí)現(xiàn)對各曝氣器的供氣。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種膜分離濃水處理裝置，其特征在于所述膜濾池的產(chǎn)水/ 反洗水管道上安裝產(chǎn)水/反洗水泵，產(chǎn)水/反洗管道通過閥門切換實(shí)現(xiàn)產(chǎn)水或在線反沖洗。
10. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種膜分離濃水處理裝置，其特征在于所述的膜濾池底部 通過回流管道與光催化氧化池相通，回流管道上安裝回流泵。
全文摘要
本發(fā)明公開一種膜分離濃水處理方法及裝置，屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域。膜分離濃水處理方法是膜分離濃水經(jīng)過預(yù)處理后進(jìn)入懸浮型光催化反應(yīng)器中，在紫外光的照射下進(jìn)行光催化反應(yīng)，同時(shí)還通過光催化及超聲波的協(xié)同作用，提高污染物的降解速率及降解效果；經(jīng)過光催化氧化和超聲波降解處理的廢水，進(jìn)入浸沒式超濾系統(tǒng)過濾后分成過濾水和濃水，經(jīng)過浸沒式超濾系統(tǒng)過濾后的過濾水進(jìn)入產(chǎn)水池，而濃水及光催化反應(yīng)劑回流至光催化反應(yīng)池中，其中光催化反應(yīng)劑可循環(huán)利用，濃水中未降解的污染物則進(jìn)一步降解，配合上述工藝用的一體化耦合裝置將光催化氧化技術(shù)與超聲波技術(shù)、膜分離技術(shù)相結(jié)合，具有分離效率高、成本低、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號C02F1/44GK101786689SQ20101012189
公開日2010年7月28日 申請日期2010年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月10日
發(fā)明者王俊川 申請人:廈門市威士邦膜科技有限公司