一種集成催化氧化和負載催化劑的超濾膜組件制造技術

本發明專利技術公開了一種集成催化氧化和負載催化劑的超濾膜組件，屬于水污染治理設備領域。該超濾膜組件包括一個由上封蓋、筒體和下封蓋組成的殼體，在筒體內由上管板和下管板固定安裝負載催化劑的中空纖維超濾膜和紫外燈，下封蓋上布置有超濾進水管和進氣擦洗管和臭氧投加管，可以推動水流自下而上運動，促使中空纖維超濾膜處于抖動狀態，利于超濾膜上負載的催化劑接受紫外光的均勻照射，并強化負載催化劑的超濾膜與臭氧和污染物間的傳質作用，從而強化催化氧化的效果。本發明專利技術的超濾膜組件集合了截留懸浮物、膠體，降解有機污染物和殺菌等功能為一體，為污水的資源化再生利用或者作為納濾、反滲透的預處理提供了可靠保障。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于水污染治理設備領域，具體涉及一種新型超濾膜組件。
技術介紹
超濾應用于再生水處理或用作納濾、反滲透的預處理中，是近幾年來的研究熱點之一。再生水處理或納濾、反滲透的預處理要求水中的雜質含量如懸浮物、膠體、有機污染物以及微生物等越低越好。超濾膜由于孔徑微小，通常在0.002～0.1μm之間，可以有效的攔截懸浮物、大部分的膠體、大分子量的有機物和較大尺寸的微生物等。在污水處理廠的二級排水中，含有一定數量的尤其是溶解性的難生物降解的有機污染物和大量的微生物，如果不進一步的去除，必然對再生水的水質，或者對后續的納濾、反滲透深度處理造成嚴重的影響，極易形成有機污染、微生物污染和復合污染。已有的研究和工程實踐表明：超濾膜對懸浮物、膠體攔截效果很好，但對絕大多數的有機污染物和微生物的攔截效果很差。曾有報道顯示，當采用0.02μm的超濾膜處理CODCr濃度為20～45mg/L的污水處理廠的二級排水時，超濾出水中的CODCr濃度幾乎沒有降低。因此研究一種新型的超濾裝置，尤其是能夠大量的同時去除有機污染物和殺滅微生物的超濾裝置就顯得尤為重要。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術的不足，提供一種集成催化氧化和負載催化劑的超濾膜組件，利用超濾膜上負載的催化劑與紫外光催化氧化、臭氧催化氧化的耦合作用，去除有機污染物和微生物，以期提供一種新型的超濾再生水處理裝置，實現了懸浮物、膠體、有機污染物和微生物的同時去除，提高出水水質。為了實現上述技術目的，本專利技術是通過以下技術方案予以實現的。本專利技術一種集成催化氧化和負載催化劑的超濾膜組件，包括：一個由上封蓋、筒體和下封蓋組成的殼體，殼體上開有超濾進水管、超濾出水管、濃縮液循環管、進氣擦洗管、臭氧投加管和電纜線管，安裝在殼體內部的超濾膜和紫外燈，上封蓋和下封蓋與筒體通過螺紋密封連接，超濾膜和紫外燈通過上管板和下管板安裝固定，所述下封蓋內部設有釋放器，所述釋放器與所述進氣擦洗管和所述臭氧投加管相連接；所述超濾膜負載催化劑，該催化劑為二氧化鈦或氧化石墨烯納米顆粒或兩者的混合。進一步的，在上封蓋和下封蓋的寬部開設過水通孔。進一步的，所述超濾膜與紫外燈平行均勻布置。更進一步的，所述紫外燈為垂直放置，其在筒體中心布置一只，其余以45°的間距均勻布置在筒體直徑的2/3所在的圓周上。進一步的，所述超濾膜為中空纖維結構，材質為聚偏氟乙烯。本專利技術提供了一種集成催化氧化和負載催化劑的超濾膜組件，本專利技術的超濾膜組件利用催化氧化和負載催化劑的超濾膜的耦合作用，實現了有機污染物的降解和殺菌功能。本專利技術的超濾膜組件將負載催化劑的超濾膜與紫外燈平行并以一定的距離均勻布置，同時在超濾膜組件的底部設置進氣擦洗管、臭氧投加管和超濾進水管，自下而上的水流和富含臭氧的氣泡的共同作用促使超濾膜處于不規則的抖動狀態，強化了超濾膜表面的紊流狀態，增強了超濾膜上負載的催化劑與臭氧、污染物之間的傳質效果，同時有利于超濾膜均勻的接受紫外光的輻照。從而提供了一種新型超濾膜裝置，必然在國內外的再生水資源化利用或用作納濾、反滲透的預處理中成為一種突破性技術。與現有技術相比，本專利技術具有如下優點：1、本專利技術所負載的催化劑如二氧化鈦、氧化石墨烯納米顆粒或兩者按照不同比例的混合，即能促進紫外光催化氧化又能促進臭氧催化氧化。本專利技術中負載催化劑的超濾膜在紫外光催化氧化和臭氧催化氧化的耦合作用下，具有降解有機物和殺菌的功效，提高了超濾膜的出水水質，減輕了膜污染，同時延長了膜的使用壽命。2、常規的納米顆粒光催化氧化和臭氧催化氧化中面臨著納米顆粒凝聚造成催化氧化效率低下和回收再利用困難等問題，本專利技術中將催化劑負載在超濾膜上可同時改善上述兩個缺點。3、本專利技術中自下而上的水流和富含臭氧的氣泡的共同作用促使超濾膜處于不規則的抖動狀態，強化了超濾膜表面的紊流狀態，增強了超濾膜上負載的催化劑與臭氧、污染物之間的傳質效果，同時有利于均勻的接受紫外光的輻照。4、本專利技術將超濾技術與紫外光催化氧化和臭氧催化氧化有機的結合起來，提高了對污水處理廠二級排水中難降解有機物的去除效果。附圖說明圖1為本專利技術集成催化氧化和負載催化劑的超濾膜組件示意圖。圖2為圖1的A-A向剖視圖。圖3為圖1的B-B向剖視圖。圖中標號：1-超濾進水管，2-進氣擦洗管，3-負載催化劑的超濾膜，4-電纜線管，5-筒體，6-超濾出水管，7-上封蓋，8-螺紋，9-上管板，10-超濾濃縮液循環管，11-紫外燈，12-下管板，13-密封圈，14-下封蓋，15-臭氧投加管，16-釋放器，17-過水通孔。具體實施方式以下結合附圖和具體實施例對本專利技術作進一步的描述。如圖1所示，本專利技術設計的集成催化氧化和負載催化劑的超濾膜組件由上封蓋7、筒體5和下封蓋14組成一個殼體，所述上封蓋7和下封蓋14通過螺紋8與筒體5連接成一個密閉的殼體，其中上封蓋7上連接有超濾出水管6，下封蓋14上連接有超濾進水管1、進氣擦洗管2和臭氧投加管15，下封蓋14內部設置有與進氣擦洗管2和臭氧投加管15相連接的釋放器16。筒體上連接有電纜線管4和超濾濃縮液循環管10。殼體內部設置有負載催化劑的超濾膜3和紫外燈11，所述超濾膜3和紫外燈11通過上管板9和下管板12進行固定，所述紫外燈11貫穿上管板9和下管板12，在連接處設有密封圈13。本專利技術的工作原理是：污水處理廠的二級排水經過超濾進水管1進入本發明的超濾膜組件，同時由進氣擦洗管2通入壓縮空氣，臭氧由臭氧投加管15通入，通過釋放器16釋放到水體中，進而形成自下而上的氣液混合流，促使負載催化劑的超濾膜3處于不規則的抖動狀態，以利于均勻的接受紫外燈11的輻照，同時膜絲抖動造成的紊流強化了超濾膜負載的催化劑與臭氧和污染物之間的傳質效率，提高了催化氧化的效果。經過負載催化劑的超濾膜與紫外光催化氧化和臭氧催化氧化的耦合作用處理后的水由超濾出水管6排出，從而獲得再生水或用作納濾、反滲透的預處理，含臭氧尾氣的超濾濃縮液則通過濃縮液循環管10排出后進入下一級處理單元或繼續進入本超濾膜組件處理。為了提高進水進氣的均勻性和出水的均勻性，避免短流現象，在上封蓋7和下封蓋14的寬部(與筒體5的連接處)開設有直徑2～5mm的過水通孔17，詳見圖2。在本實施例中，采用小型試驗裝置驗證本專利技術的實際處理效果：超濾膜采用聚偏氟乙烯(PVDF)中空纖維超濾膜，超濾膜外徑1.8mm，內徑1.2mm，...

【技術保護點】
一種集成催化氧化和負載催化劑的超濾膜組件，包括：一個由上封蓋(7)、筒體(5)和下封蓋(14)組成的殼體，殼體上開有超濾進水管(1)、超濾出水管(6)、濃縮液循環管(10)、進氣擦洗管(2)、臭氧投加管(15)和電纜線管(4)，安裝在殼體內部的超濾膜(3)和紫外燈(11)，上封蓋(7)和下封蓋(14)與筒體(5)通過螺紋(8)密封連接，超濾膜(3)和紫外燈(11)通過上管板(9)和下管板(12)安裝固定，其特征在于：所述下封蓋(14)內部設有釋放器(16)，所述釋放器(16)與所述進氣擦洗管(2)和所述臭氧投加管(15)相連接；所述超濾膜(3)負載催化劑，該催化劑為二氧化鈦或氧化石墨烯納米顆粒或兩者的混合。

【技術特征摘要】
1.一種集成催化氧化和負載催化劑的超濾膜組件，包括：一個由上封蓋(7)、
筒體(5)和下封蓋(14)組成的殼體，殼體上開有超濾進水管(1)、超濾出水
管(6)、濃縮液循環管(10)、進氣擦洗管(2)、臭氧投加管(15)和電纜線管
(4)，安裝在殼體內部的超濾膜(3)和紫外燈(11)，上封蓋(7)和下封蓋(14)
與筒體(5)通過螺紋(8)密封連接，超濾膜(3)和紫外燈(11)通過上管板
(9)和下管板(12)安裝固定，其特征在于：
所述下封蓋(14)內部設有釋放器(16)，所述釋放器(16)與所述進氣擦
洗管(2)和所述臭氧投加管(15)相連接；
所述超濾膜(3)負載催化劑，該催化劑為二氧化鈦或氧化石墨烯納米顆粒...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉再亮，孟海玲，王雅萍，劉庭蕾，
申請(專利權)人：安徽工業大學，
類型：發明
國別省市：安徽;34