一种水处理用紫外高级氧化-陶瓷膜集成反应装置的制作方法

1.本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种水处理用紫外高级氧化-陶瓷膜集成反应装置。


背景技术：

2.近年来，由水污染引起的水质性缺水是世界各国急需解决的问题之一。微量有机污染物，如内分泌干扰物(edcs)、药物及个人护理品(ppcps)、多环芳烃类物质、酚类化合物等在环境中常被发现，且对生态系统和人类健康造成了不良影响而引起了广泛的关注。
3.高级氧化法对某些ppcps降解程度较高，但对其他的降解效果与有机物本身性质有关系；膜分离法去除ppcps的效果影响因素较多，膜孔径大小是截留污染物的主要因素，尤其是纳滤膜，对ppcps的截留效果虽然受多种因素影响，但在纳米级孔隙条件下，被去除的污染物较其他方法高。
4.将紫外高级氧化与膜分离技术结合在机理上的优势有：紫外高级氧化可以促进有机物的去除，并且有效控制膜污染；其次，无机陶瓷膜具有化学良好的稳定性、较强的抗微生物污染能力和机械强度。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的缺陷，提供一种水处理用紫外高级氧化-陶瓷膜集成反应装置，通过将紫外高级氧化与陶瓷膜协同反应，达到有效降解ppcps等微污染有机物的效果。
6.本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
7.本发明的一个实施方式提供了一种水处理用紫外高级氧化-陶瓷膜集成反应装置，其特征在于，包括依次连通的进样系统、紫外高级氧化-膜分离系统以及负压抽吸系统；所述进样系统包括依次连接的料液罐、蠕动泵、进料阀；所述紫外高级氧化-膜分离系统包括反应器以及设置在所述反应器内部的紫外光源和陶瓷膜，所述负压抽吸系统包括依次连接的接收罐、压力阀、真空泵。
8.根据本发明的上述一个实施方式提供的一种水处理用紫外高级氧化-陶瓷膜集成反应装置，其特征在于，所述紫外高级氧化-膜分离系统通过进水管路与所述进样系统连通，所述紫外高级氧化-膜分离系统通过出水管路与所述负压抽吸系统。
9.根据本发明的上述一个实施方式提供的一种水处理用紫外高级氧化-陶瓷膜集成反应装置，其特征在于，所述紫外光源包括第一紫外灯和多个第二紫外灯，所述第一紫外灯设置在所述反应器内部中心，所述多个第二紫外灯围绕所述第一紫外灯的外周均匀分布，所述多个第二紫外灯的每一个的外表面均包裹有陶瓷膜。
10.根据本发明的上述一个实施方式提供的一种水处理用紫外高级氧化-陶瓷膜集成反应装置，其特征在于，所述陶瓷膜为中空结构，上端设有吸嘴口，所述第二紫外灯的形状和尺寸与所述陶瓷膜相匹配，使得所述第二紫外灯能够设置在所述陶瓷膜的中空结构中。
11.根据本发明的上述一个实施方式提供的一种水处理用紫外高级氧化-陶瓷膜集成反应装置，其特征在于，所述陶瓷膜的内外表层均涂有光催化剂。
12.根据本发明的上述一个实施方式提供的一种水处理用紫外高级氧化-陶瓷膜集成反应装置，其特征在于，所述光催化剂为tio2。
13.根据本发明的上述一个实施方式提供的一种水处理用紫外高级氧化-陶瓷膜集成反应装置，其特征在于，采用直接浸渍涂覆的方法将所述光催化剂涂覆在所述陶瓷膜内外表层。
14.根据本发明的上述一个实施方式提供的一种水处理用紫外高级氧化-陶瓷膜集成反应装置，其特征在于，所述第一紫外灯和第二紫外灯均为中压紫外灯。
15.根据本发明的上述一个实施方式提供的一种水处理用紫外高级氧化-陶瓷膜集成反应装置，其特征在于，所述反应器的材质为有机玻璃。
16.本发明带来的有益效果是：
17.1、本发明的反应器将紫外消毒、光催化、陶瓷膜集成在一个反应器中，管式陶瓷膜分布在反应器四周，内外表面涂覆纳米tio2催化剂层，集光效果好，充分的接收紫外光照射，使光催化效果显著提高。此外集成系统可以减少占地，节约成本。
18.2、在本发明的反应器中，紫外灯管为中压紫外灯，中压紫外在200-300nm全波段输出，波长范围宽，对不同种类微生物及微生物的不同部分都可以通过不同波长紫外线来进行破坏，具有广谱性，杀菌更彻底。此外，中压紫外灯可以承受更高压力和耐温范围更广。
19.3、在紫外灯的照射下，陶瓷膜表面的催化剂tio2被激发，发生光催化氧化反应，将有机物分解为co2和h2o，特别是对水中的微量有机污染物具有很好的分解效果，且不产生中间产物，造成二次污染。
20.4、陶瓷膜表面的纳米tio2涂层，导致陶瓷膜表面改性，通过纳米颗粒负载，改变陶瓷膜的孔径分布，提升膜截留精度，提高了处理效果。此外纳米涂层使得陶瓷膜表面不容易与微生物发生作用，膜表面抗污染能力增强。
21.5、紫外光、催化剂、膜分离技术协同合作，解决ppcps等微污染有机物难降解的问题，促进催化剂的紫外光吸收和反应体系中
·
oh的生成，缩短反应时间，提高降解效果，达到最佳的水净化效果。
附图说明
22.图1示出了本发明的水处理用紫外高级氧化-陶瓷膜集成反应装置结构示意图；
23.图2示出了本发明的水处理用紫外高级氧化-陶瓷膜集成反应装置的紫外高级氧化-膜分离系统的俯视图；
24.图3示出了本发明的水处理用紫外高级氧化-陶瓷膜集成反应装置的紫外高级氧化-膜分离系统的工作原理图。
25.附图标号为：料液罐-1；蠕动泵-2；进料阀-3；反应器-4；陶瓷膜-5；接收罐-6；压力阀-7；真空泵-8；进水管路-9；出水管路-10；第一紫外灯-11；第二紫外灯-12；吸嘴口-13。
具体实施方式
26.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明
的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
27.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。此外，“第一”、“第二”仅由于描述目的，且不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。
28.本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
29.如图1至3所示，本发明的较佳实施例提供了一种水处理用紫外高级氧化-陶瓷膜集成反应装置，包括依次连通的进样系统、紫外高级氧化-膜分离系统以及负压抽吸系统。进样系统包括依次连接的料液罐1、蠕动泵2、进料阀3。紫外高级氧化-膜分离系统包括反应器4以及设置在反应器4内部的紫外光源和陶瓷膜5。负压抽吸系统包括依次连接的接收罐6、压力阀7、真空泵8。
30.进一步地，紫外高级氧化-膜分离系统通过进水管路9与进样系统连通，紫外高级氧化-膜分离系统通过出水管路10与负压抽吸系统。
31.进一步地，紫外光源包括第一紫外灯11和多个第二紫外灯12。第一紫外灯11设置在反应器4内部中心，多个第二紫外灯12围绕第一紫外灯11的外周均匀分布。多个第二紫外灯12的每一个的外表面均包裹有陶瓷膜5。在本实施例中，反应器4内部的陶瓷膜5数量为6个，但不局限于6个，可根据处理量、反应器大小及形状进行调整陶瓷膜数量。
32.进一步地，陶瓷膜5为中空结构，上端设有吸嘴口13，经过管路汇合后在真空泵8的作用下，水由膜管道进入吸嘴口13，顺着管道与其他膜抽吸出来的水汇合流入接收罐6。第二紫外灯12的形状和尺寸与陶瓷膜5相匹配，使得第二紫外灯12能够设置在陶瓷膜5的中空结构中。
33.进一步地，陶瓷膜5的内外表层均涂有光催化剂。
34.进一步地，光催化剂为tio2。
35.进一步地，采用直接浸渍涂覆的方法将所述光催化剂涂覆在陶瓷膜5内外表层。
36.进一步地，第一紫外灯11和第二紫外灯12均为中压紫外灯。
37.进一步地，反应器4的材质为有机玻璃。
38.进一步地，反应器4的形状包括但不限于圆柱体、立方体、多边体等任何合适的形状。优选地，反应器4为圆柱体。
39.本发明的装置其工作原理为：料液罐1中的料液通过蠕动泵2和进料阀3进入进水管路9，水位到一定高度，开启紫外灯电源，使紫外灯照射到管式陶瓷膜5内外表面，与tio2发生光催化反应，再开启真空泵8，将透过膜的料液过滤到孔道内，经吸嘴口13流出汇合，并从出水管路10进入接收罐6。当膜污染到一定值时，通过反转抽吸泵，进行反冲洗。
40.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来
说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。