一種光催化復(fù)合分離膜水處理裝置及水處理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光催化復(fù)合分離膜水處理裝置及水處理系統(tǒng)，屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前常用的水處理方法有物化法和生化法，這兩種工藝相對(duì)成熟，便于規(guī)?；瘧?yīng)用，但是這些處理方法只是實(shí)現(xiàn)了污染物的相態(tài)轉(zhuǎn)變，或者是將污染物了進(jìn)行分離、濃縮，并沒有使污染物得到徹底的降解，這就不可避免地會(huì)產(chǎn)生二次污染，而且上述方法的使用范圍非常有限。
[0003]光催化氧化作為一種新型的污水處理技術(shù)，具有催化活性高、穩(wěn)定性好、價(jià)格低廉、對(duì)人體無毒害等優(yōu)點(diǎn)，其中以納米T12光催化氧化技術(shù)的研究和應(yīng)用最為廣泛。但是，大多數(shù)研究?jī)H僅局限于納米!^(^粉末等光催化劑分散懸浮體系(slurry system),由于懸浮體系存在著催化劑難以分離和回收的問題，而且催化劑容易中毒和凝聚，嚴(yán)重阻礙了光催化工藝在水處理中的大規(guī)模應(yīng)用。
[0004]膜技術(shù)被稱為“21世紀(jì)的水處理技術(shù)”，與傳統(tǒng)的水處理工藝相比，具有處理效果好、工藝簡(jiǎn)單、能耗低、投資少、占地面積小、自動(dòng)化程度高、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，已被世界各國(guó)廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)廢水和市政污水回收利用、海水淡化、苦咸水淡化等領(lǐng)域。然而，在使用過程中膜的污染和劣化是制約膜技術(shù)發(fā)展的瓶頸之一，主要是因?yàn)樵谀し蛛x過程中膜表面形成了化學(xué)和生物附著層，膜孔通道發(fā)生了堵塞。
[0005]光催化和膜分離技術(shù)的耦合聯(lián)用在理論上既可以克服兩種技術(shù)獨(dú)自使用時(shí)存在的缺陷，又具有一定的耦合協(xié)同效應(yīng)，因而發(fā)展?jié)摿薮?。公開號(hào)為CN1951828A的中國(guó)發(fā)明專利(公開日期為2007年4月25日)公開了一種節(jié)能高效的光催化與膜過濾水處理系統(tǒng)，包括光催化處理器及與光催化處理器相連的膜分離器，待處理水先進(jìn)入光催化器進(jìn)行催化降解，催化降解后的水進(jìn)入膜分離器進(jìn)行分離，膜上截留的催化劑隨回流水進(jìn)入光催化器進(jìn)行循環(huán)處理。該系統(tǒng)中，光催化的參與能夠有效地防止膜污染，使得膜通量得以提高；膜分離的參與又可以對(duì)光催化反應(yīng)產(chǎn)物和底物進(jìn)行選擇性分離，打破光催化反應(yīng)平衡的限制，促進(jìn)了光催化反應(yīng)的進(jìn)行。
[0006]但是，上述水處理系統(tǒng)僅僅是將光催化器與膜分離器機(jī)械地串聯(lián)在了一起，其中的分離膜只有分離功能，與光催化器之間仍然是彼此相互獨(dú)立的，沒有從根本上解決膜污染和光催化劑流失的問題。針對(duì)光催化劑的流失問題，通過選擇適合的基體，將納米1102負(fù)載到載體上可以有效解決打02粉末光催化劑容易流失、分離回收難等問題。
[0007]授權(quán)公告號(hào)為CN204162465U的中國(guó)實(shí)用新型專利(授權(quán)公告日為2015年2月18日)公開了一種基于光催化復(fù)合陶瓷分離膜的水處理裝置，包括筒體、筒體上蓋、進(jìn)液口及過濾單元，過濾單元由管式光催化復(fù)合陶瓷粉末膜環(huán)形排列而成，中心位置設(shè)置紫外燈組件，紫外燈組件由紫外燈及石英套管組成，光催化復(fù)合陶瓷分離膜由多孔陶瓷管為基體，外表面復(fù)合羥基磷灰石多孔膜層和一層載銀二氧化鈦光催化多孔膜層，所述光催化復(fù)合陶瓷分離膜的透析口通過一出水管與設(shè)置在筒體外的真空栗相連。該方案將光催化與膜分離集于一體，克服了膜污染和光催化劑流失的問題。但是，該方案中采用光催化復(fù)合陶瓷分離膜采用管式結(jié)構(gòu)，將分離膜管式結(jié)構(gòu)呈環(huán)形陣列排列，并將紫外燈組設(shè)置在光催化復(fù)合陶瓷分離膜的中心，導(dǎo)致光催化復(fù)合陶瓷分離膜背對(duì)紫外燈管的部分得不到紫外光的照射，集光效率低，光催化效率很低。另外，該方案還存在一個(gè)缺陷，即采用外壓式，水利條件不穩(wěn)定，膜截留率很低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種水處理效率高的光催化復(fù)合分離膜水處理裝置。本發(fā)明的目的還在于提供一種使用上述光催化復(fù)合分離膜水處理裝置的水處理系統(tǒng)。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的光催化復(fù)合分離膜水處理裝置的技術(shù)方案如下:
[0010]一種光催化復(fù)合分離膜水處理裝置，包括殼體和設(shè)置在殼體上的原水進(jìn)水口、濃縮水出水口、凈水出水口，所述原水進(jìn)水口和濃縮水出水口設(shè)置在所述殼體側(cè)壁上，所述殼體上端設(shè)置有透光口，殼體下端設(shè)置有光催化復(fù)合分離膜，在殼體上光催化復(fù)合分離膜的下方設(shè)置有用來供分離后的凈水排出的凈水出水口。
[0011]所述光催化復(fù)合分離膜包括基體和負(fù)載在基體上的光催化劑，所述基體為Al2O3陶瓷膜、ZrO2陶瓷膜、無紡布、銅網(wǎng)中的一種，所述光催化劑為納米T12或者Ti02/Graphene復(fù)合光催化劑。
[0012]所述殼體上端設(shè)置有用來將透光口密封并使光能夠透過的透光板。所述透光板優(yōu)選為石英玻璃板。
[0013]所述殼體上端固定設(shè)置有頂蓋，所述透光板設(shè)置在頂蓋和殼體之間，所述頂蓋上設(shè)置有紫外光源。所述紫外光源可以為現(xiàn)有技術(shù)中使用的紫外燈，也可以采用如下的紫外光源:包括覆銅板及焊接在覆銅板上的LED紫外燈珠，所述紫外燈珠的紫外光的波長(zhǎng)為365_395nm。
[0014]所述殼體下端設(shè)置有底蓋，所述光催化復(fù)合分離膜設(shè)置在所述底蓋和殼體之間，所述底蓋上設(shè)置有凈水出水孔。
[0015]所述頂蓋和底蓋均通過法蘭與所述殼體密封連接。
[0016]本發(fā)明的光催化復(fù)合分離膜水處理裝置的技術(shù)方案如下:
[0017]一種水處理系統(tǒng)，包括上述的光催化復(fù)合分離膜水處理裝置，還包括與所述原水進(jìn)水口相連的原水箱以及與凈水出水口相連的循環(huán)管路，所述循環(huán)管路與原水箱相連。
[0018]所述循環(huán)管路上連接有循環(huán)管路控制閥和循環(huán)管路壓力表。
[0019]所述原水箱與原水進(jìn)水口通過進(jìn)水管路相連，所述進(jìn)水管路上連接有原水流量計(jì)和原水壓力表。
[0020]所述濃縮水出水口通過濃縮水管路連接有用來儲(chǔ)存濃縮水的滲透水箱，所述濃縮水管路上連接有濃縮水流量計(jì)。
[0021]本發(fā)明的光催化復(fù)合分離膜水處理裝置將光催化技術(shù)與膜分離技術(shù)耦合起來，實(shí)現(xiàn)了這兩種技術(shù)在同一處理單元內(nèi)同時(shí)發(fā)揮作用，避免或消除了膜污染和膜通量衰減，也避免了催化劑流失。裝置內(nèi)布水采用錯(cuò)流方式，即原水流動(dòng)方向和膜表面垂直，這樣有利于傳質(zhì)，能夠減緩濃差極化和膜內(nèi)表面污染，提高了水處理效率。本發(fā)明中的光催化復(fù)合分離膜水處理裝置水力條件好、集光效率高、光照均勻、結(jié)構(gòu)緊湊、易于組裝和拆卸，便于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模水處理，其中的光催化復(fù)合分離膜更加穩(wěn)固，拆卸方便。
[0022]進(jìn)一步的，裝置內(nèi)紫外LED光源序列排列密集，裝置采光效率高，紫外燈珠可以選用不同波長(zhǎng)范圍，以獲得不同的紫外光，操作過程中可以調(diào)節(jié)不同電壓值，得到不同強(qiáng)度的紫外光。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明的水處理系統(tǒng)的實(shí)施例的示意圖；
[0024]圖2為圖1中的光催化復(fù)合分離膜水處理裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3為圖2沿軸線方向的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4為圖2中的殼體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖5為圖4的剖面圖；
[0028]圖6為圖2中的頂蓋的俯視圖；
[0029]圖7為圖6的剖面圖；
[0030]圖8為圖2中的底蓋的俯視圖；
[0031]圖9為圖8的剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]本發(fā)明的水處理系統(tǒng)的實(shí)施例:
[0033]如圖1-9所示，本發(fā)明的水處理系統(tǒng)包括光催化復(fù)合分離膜水處理裝置9，光催化復(fù)合分離膜水處理裝置包括兩端開口的圓筒形殼體27，圓筒形殼體上下兩端具有開口，上端開口為透光口，用來使光透過，圓筒形殼體上下兩端均具有法蘭面。圓筒形殼體的側(cè)壁上開設(shè)有一個(gè)原水進(jìn)水孔18，原水進(jìn)水孔上連接有原水進(jìn)水管24，在圓筒形殼體側(cè)壁上遠(yuǎn)離原水進(jìn)水孔的位置開設(shè)有一個(gè)濃縮水出水孔23，濃縮水出水孔上連接有濃縮水出水管25。原水進(jìn)水管和濃縮水出水管為螺紋管。
[0034]圓筒形殼體上端連接有頂蓋15，所述頂蓋為內(nèi)徑與圓筒形殼體內(nèi)徑相等的圓筒形頂蓋，頂蓋朝向圓筒形殼體的一端開口，該開口端具有頂蓋法蘭面16，并與圓筒形殼體上端的法蘭面連接，另一端具有頂蓋頂面，頂蓋頂面下部的內(nèi)壁固定設(shè)置有紫外光源，頂蓋頂面上設(shè)置有兩個(gè)光源電路孔14，供紫外光源的電源線穿過。所述紫外光源由電路板或者覆銅板以及焊接在電路板或者覆銅板上的LED