申請(qǐng)日2015.11.04
公開(公告)日2016.01.06
IPC分類號(hào)C02F1/32; C02F1/44
摘要
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。本發(fā)明的光催化復(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,所述凈水出水口設(shè)置在所述殼體下端,所述凈水出水口上設(shè)置有用來將濃縮水和凈水進(jìn)行分離的光催化復(fù)合分離膜。本發(fā)明的光催化復(fù)合分離膜水處理裝置避免或消除了膜污染和膜通量衰減,也避免了催化劑流失,能夠減緩濃差極化和膜內(nèi)表面污染,提高水處理效率。
權(quán)利要求書
1.一種光催化復(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(18)、 濃縮水出水口(23),其特征在于,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(20),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。
2.如權(quán)利要求1所述的光催化復(fù)合分離膜水處理裝置,其特征在于,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TiO2或者TiO2/Graphene復(fù)合光催化劑。
3.如權(quán)利要求1所述的光催化復(fù)合分離膜水處理裝置,其特征在于,所述殼體上端設(shè) 置有用來將透光口密封并使光透過的透光板。
4.如權(quán)利要求3所述的光催化復(fù)合分離膜水處理裝置,其特征在于,所述殼體上端固 定設(shè)置有頂蓋(15),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。
5.如權(quán)利要求4所述的光催化復(fù)合分離膜水處理裝置,其特征在于,所述殼體下端設(shè) 置有底蓋(21),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(22)。
6.如權(quán)利要求5所述的光催化復(fù)合分離膜水處理裝置,其特征在于,所述頂蓋和底蓋 均通過法蘭與所述殼體密封連接。
7.如權(quán)利要求6所述的光催化復(fù)合分離膜水處理裝置,其特征在于,所述紫外光源包 括覆銅板及焊接在覆銅板上的紫外燈珠,所述紫外燈珠的紫外光的波長(zhǎng)為365-395nm。
8.如權(quán)利要求3所述的光催化復(fù)合分離膜水處理裝置,其特征在于,所述透光板為石 英玻璃板(17)。
9.一種水處理系統(tǒng),其特征在于,包括如權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)所述的光催化復(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(3)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。
10.如權(quán)利要求9所述的水處理系統(tǒng),其特征在于,原水箱與原水控制閥之間的進(jìn)水 管路上連接有循環(huán)泵(4),循環(huán)泵的出水口與原水箱之間連接有原水循環(huán)管路。
說明書
一種光催化復(fù)合分離膜水處理裝置及水處理系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
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)
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。
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TiO2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TiO2粉末等光催化劑分散懸浮體系(slurrysystem),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。
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。
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。
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TiO2負(fù)載 到載體上可以有效解決TiO2粉末光催化劑容易流失、分離回收難等問題。
授權(quán)公告號(hào)為CN204162465U的中國實(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)置在筒體外的真空泵相連。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
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)。
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:
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。
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TiO2或者TiO2/Graphene 復(fù)合光催化劑。
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。
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。
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。
所述頂蓋和底蓋均通過法蘭與所述殼體密封連接。
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:
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。
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。
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。
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)。
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。
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。