CN101516474A - 含有氧化性气体扩散膜和选择性膜并在所述膜之间限定反应空间的用于处理液体排放物的膜反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是如下类型的用于处理含有有机污染物的液体排放物的膜反应器,这种类型的膜反应器包括至少一个氧化性气体扩散多孔膜(3),其特征在于所述膜反应器包括至少一个所述污染物的选择性膜(2)、(4),所述选择性膜与所述氧化性气体扩散多孔膜一起界定出反应空间(31),所述液体排放物被注射入该空间中,所述反应器具有从所述反应空间(31)提取渗余物的装置(34),以及通过一个或多个所述选择性膜(2)、(4)与所述反应空间(31)隔开的经处理排放物的回收空间(32)。

Description

含有氧化性气体扩散膜和选择性膜并在所述膜之间限定反应空间的用于处理液体排放物的膜反应器
技术领域
本发明的领域是液体排放物的处理领域。更具体地说,本发明涉及特别地但非排它地用于处理液体排放物的膜反应器,该液体排放物含有单独通过氧化工艺(例如臭氧化)难以生物降解或不可生物降解的有机污染物。
背景技术
目前,含有有机化合物的液体排放物(effluent)的处理主要通过生物途径进行。
这些途径具有产生污泥形式的二次废物的缺点。
尽管如此,生物处理经常比其他工艺优选,因为它较廉价。
然而,当待处理的排放物中存在有毒的或不可生物降解的化合物时,生物处理变得复杂,甚至不可能使用。
根据涉及的有机污染物的浓度和物理化学性质,可以使用多种替代途径,例如:
-焚烧;
-汽提;
-吸附;
-过滤;
-化学氧化。
焚烧仅可以在其中有机排放物高度浓缩且具有足够高热值的特定情况下予以考虑。然而,焚烧仍然是特别昂贵的工艺,因为它需要带有烟雾(COV、NOx、SOx)处理工艺组的高温(>900℃)炉,该处理工艺组产生额外的二次废物。
汽提仅在有机污染物足够浓且具有使其能被气体流携带的合适亨利常数的情况下才可能。因此,最终需要气体处理步骤,这往往使相应的工艺增加负担,并从而提高运行成本。
吸附是一种易于实施的方案。然而,该工艺具有产生二次固体废物的缺点,该固体废物必须随后予以焚烧,并送至特定的工业废物储存点。因而,该方案最终是昂贵的。
根据污染物的类型,膜过滤工艺如微滤、超滤、纳滤或反渗透能够以良好的效率分离固体化合物和其他水溶性化合物。除了这些工艺相对昂贵以外,它们还具有浓缩且不破坏污染物的缺点。这是因为它们在过滤过程中会累积,然后必须经过另外的处理。
因此,化学氧化工艺由此成为可以破坏不可生物降解的有机化合物的最好现有方案。
在化学氧化工艺中,由OH°基如O3、H2O2、O3+UV、H2O2+O3和TIO2+UV引发的自由基反应是最有益的。
在这些现有的反应物中,臭氧引人注目,因为它比过氧化物(H2O2)便宜且限制较少。
这是因为臭氧可以按需要原位产生且不需要任何储存。
此外,臭氧化已在水处理领域中常用于饮用水的消毒。它在工业用水的处理中的使用正在逐渐增加,特别是用于不可生物降解有机化合物的氧化。
然而,对于有机化合物的减少和完全矿化,臭氧仍然是相对不太有效的。
这是因为,由于臭氧在水相中的低溶解度,有机化合物的臭氧化并不总能导致污染物源的完全矿化。因此在臭氧化过程中形成一定量的中间降解副产物。因此,作为预防措施,这些毒性不明的反应副产物必须经过额外处理。
通常,吸附、过滤和/或生物处理步骤可以作为臭氧化工艺的补充步骤。
然而,这些补充处理提高了工艺的复杂性,因此也提高了它们的运行成本。
此外,为了改进通过臭氧对不可生物降解有机化合物的减少,经常使用颗粒或粉末形式的非均相催化剂和/或吸附剂。
然而,这些非均相化合物的使用产生了随后用于将其回收的过滤或物理化学分离步骤。
通常,臭氧化在具有多孔扩散器或注射器的间歇或鼓泡塔型反应器中进行。臭氧化用在预处理或后处理中以减少有机化合物或提高其生物可降解性。
使用臭氧的工艺通常包括多个独立且不同的步骤,例如吸附、过滤和/或生物处理。
当在抗臭氧过滤膜的存在下使用氧化性气体时,该气体的引入在上游进行,甚至任选地同时进行。应当指出,此时将臭氧用作清洁剂,其作用是限制膜的堵塞。
这是因为,它们形成的气泡和流体力学特征有利于堵塞层的清除和降解。
现有技术中还提出将过滤工艺与氧化反应(催化的或非催化的)结合。这记载于专利文献FR-2861718和WO-2005047191中,它们提出了使用浸没式膜的水处理方法和装置。连续反应器含有流化床形式的催化剂和/或吸附剂。通过使用多孔扩散器将臭氧从反应器的底部引入反应器中。使用分离膜以将催化或吸附材料保留在反应器中。
根据记载于TAKIZAWA的文献“Membrane fouling decrease bymicrofiltration with ozone scrubbing(通过用臭氧冲洗的微滤降低膜结垢)”(DESALINATION,ELSEVIER,AMSTERDAM,NL,vol.106,no.1,1996年8月,423-426页)中的另一种技术,研究了臭氧在饮用水生产工艺中使用的过滤膜上的除污垢能力。为此,反应器在其下部整合了臭氧扩散装置并且在其上部整合了选择性膜。
在这两种技术中,反应器形成单一的腔,它整合了排放物的氧化和过滤处理。换言之,氧化和过滤步骤在相同的空间中进行。
在实践中,注意到分离膜不能使化合物选择性浓缩,并且反应器不能形成氧化和分离之间的协同效应。通常,该技术不能改善总有机碳(COT)的减少。
现有技术中还提出了其他排放物处理技术。
公开号为US-5580452的专利文献记载了整合了膜模块的由流体选择性传输渗透物的设备。
根据该技术,每个膜单元包括两个中空的管状纤维。每个单元的两个中空纤维之一插入另一中空纤维中,环形空间在两个中空纤维之间延伸。通过使选择性渗透液通过该环形空间,形成循环液体膜系统。供料流体流动穿过中心腔(lumière)。清除用流体在外部中空纤维的外表面上流过。当供料流体进入内管时,渗透物与供料流体分离并通过选择性渗透液向清除用流体传递。渗透物进入清除用流体中是通过选择性渗透液两侧的化学势差实现的。置于供料流体和选择性渗透液之间的界面处的中空纤维可以由聚合物、金属或陶瓷材料形成。选择性渗透液和清除液之间的界面处的中空纤维可以是疏水的或亲水的,并且为了气体的选择性分离,可以包括钴基材料以便从空气中分离氧气。
然而,该技术不注射(特别是向中心腔中)能氧化污染物的强氧化剂。此外,待处理的流体和选择性渗透液之间的界面处的多孔纤维不构成选择性膜。因此,这样的技术不能:
-将污染化合物选择性浓缩;
-将氧化和分离步骤结合。
现有技术还提出了记载于公开号为US-4750918的文献中的通过选择性渗透分离气相的技术。根据该技术实施的设备包括其内部引入待处理液体的传递腔,以及通过传递腔延伸的中空的气体富集纤维和中空的气体减少纤维。纤维内部的气体流通方向与纤维内部的气体流通相反。纤维中气体的对流流通保证了传递腔中和中空纤维中存在的液体之间的气相传递。
然而,该技术限于气相之间的交换。
发明内容
本发明的目的特别是克服现有技术的缺点。
更具体地说,本发明的目的是提出一种比现有技术的反应器更有效的膜反应器。
在这方面,本发明的目的是提供能够特别获得更好的COT减少的这类反应器。
本发明的目的还在于提供能够降低运行成本的这类反应器,特别是就氧化性气体的消耗而言。
本发明的目的还在于提供设计简单、轻便、实施成本低的这类反应器。
本发明的另一目的是提供与已知反应器相比堵塞现象特别少的这类反应器。
这些目的以及下文将要出现的其他目的由本发明达到,本发明涉及如下类型的用于处理含有有机污染物的液体排放物的膜反应器,这种类型的膜反应器包括至少一个氧化性气体扩散多孔膜,其特征在于所述膜反应器包括至少一个所述污染物的选择性膜,所述选择性膜与所述氧化性气体扩散多孔膜一起界定出(délimitant)反应空间,所述液体排放物被注射入该空间中,所述反应器具有从所述反应空间提取渗余物(rétentats)的装置(moyens),以及通过一个或多个所述选择性膜与所述反应空间隔开的经处理排放物的回收空间。
由于其特定构造,本发明使得可以将氧化反应和分离结合在充当反应器的同一受限模块中。这种双膜反应器的概念使得可以同时:
-生产净化水;
-生产经处理的生物可降解排放物;
-优化臭氧从气相向液相的传递速度;
-提高氧化反应的效率和动力。
这是因为,与常规反应器相比,氧化反应和膜分离的结合可以显著改进溶解的有机化合物的减少速度。
此外,如其他文献所报道,使用臭氧和原位膜工艺也可以降低膜的堵塞。
要指出,本发明能够优化氧化反应,这特别是因为:
-选择性膜构成的接触器的大表面积/体积比提高氧化性气体的传递;
-氧化性气体直接扩散到反应区域中(较少中间反应);
-均匀混合和扩散;
-氧化剂量和时间的控制。
此外,本发明还有其他优点,其中可以列举:
-装置简单(将氧化反应与分离结合的单一模块);
-装置成本低;
-装置轻便;
-反应时间缩短,因而臭氧消耗量降低;
-能量成本效率至少和常规方法一样好;
-生产不含潜在毒性的中间有机化合物的过滤水;
-生产含有生物可降解有机化合物的经处理水。
要指出,与以上引用的现有技术文献FR-2861718和“通过用臭氧冲洗的微滤降低膜结垢”所记载的技术相反,本发明的反应器将分区整合,这使得可以优化处理,特别是优化COT的减少。
这是因为,多孔膜和选择性膜一起界定出封闭空间(用于注射排放物的装置和用于提取选择性膜产生的渗余物的装置除外)。在该空间中,氧化反应以受限方式在选择性膜附近发生,这导致分离与氧化之间的协同效应,并因经处理的排放物(渗透物(permeat))的快速排放而产生更有效的反应。该协同效应表现为反应的加速,然后是渗余物的快速排放。
此外,通过反应器的分区获得与反应空间隔开的另一空间:经处理排放物的回收空间。为此,一个或多个所述选择性膜在反应空间与这个回收空间之间构成隔膜(cloisonnement)。
换言之,本发明的反应器定义为用于处理含有有机污染物的液体排放物的膜反应器,它包括至少一个氧化性气体扩散多孔膜,包括:
-第一隔间(compartiment),它的第一隔膜(cloison)由所述多孔膜构成,第二隔膜由至少一个选择性膜构成,所述排放物将经过该选择性膜而流通,用于注射所述排放物的装置通入所述第一隔间,用于提取由一个或多个所述选择性膜保留的污染物的渗余物的装置从所述第一隔间伸出,所述第一隔间形成反应空间,该反应空间有利地被直接限定在一个或多个所述选择性膜附近;
-通过所述第二隔膜与所述第一隔间隔开的第二隔间,所述第二隔间形成经处理排放物的回收空间。
根据本发明的第一个实施方案,所述氧化性气体扩散多孔膜限定了(définit)第一封闭周界(périmètre),在其内部延伸有一个或多个所述选择性膜,所述选择性膜本身限定了第二封闭周界。
根据本发明的第二个实施方案,所述氧化性气体扩散多孔膜限定了第一封闭周界,在其外部延伸有一个或多个所述选择性膜,所述选择性膜本身限定了第二封闭周界。
根据一个优选方案,所述氧化性气体扩散多孔膜和一个或多个所述选择性膜为基本上圆柱形且同心的,并形成三个构成基础模块(module)的隔间。
根据一种可考虑的可选方案,所述氧化性气体扩散多孔膜和一个或多个所述选择性膜为基本上平面且平行的,并形成三个构成基础模块的隔间。
本发明不限于这样的构造,根据其他可考虑的实施方案,这两种膜可以彼此垂直,或者由平面膜、中空纤维或圆柱形、多通道或螺旋膜构成。
根据一种优选的实施方案,所述氧化性气体扩散多孔膜和一个或多个所述选择性膜基本上垂直地延伸。
因而保证了氧化性气体良好的流通和任选的回收。
小气泡的上升也保证了氧化性气体与液相的混合、传递和反应。
优选地,所述氧化性气体扩散多孔膜是臭氧扩散多孔膜。
要指出,根据其他可考虑的实施方案,氧化性气体可以是:
-空气、氧气或混合物;
-液体产品如过氧化物或过硫酸钠的注射。
有利地,一个或多个所述选择性膜属于以下组:
-全蒸发膜;
-超滤或微滤膜;
-纳滤膜;
-反渗透膜。
根据第一种实施方案,一个或多个所述选择性膜是惰性的,例如基于金属、陶瓷或有机抗臭氧材料。
根据第二种实施方案,一个或多个所述选择性膜是活性的。
这样,反应器的性能可以进一步改进。
在这种情况下,根据第一种可选方案,一个或多个所述选择性膜和/或一个或多个所述氧化性气体扩散膜包括至少一个吸附材料层,该材料有利地属于以下组:
-活性炭;
-任何其他吸附性粘土材料或无机材料,优选水滑石或活化氧化铝。
根据第二种可选方案,一个或多个所述选择性膜包括至少一个催化剂层,该催化剂有利地属于以下组:
-金属;
-金属氧化物。
根据另一种可考虑的可选方案,吸附材料和/或催化剂以床层形式存在于所述反应空间中。
根据另一特征,该膜反应器包括用于再循环所述反应空间中过量存在的所述氧化性气体的装置。
根据第一种可考虑的构造,该反应器包括多个串联安装的基础模块。
根据第二种可考虑的构造,该反应器包括多个并联安装的基础模块。
附图说明
通过阅读以下对本发明优选实施方案和附图的说明,本发明的其他特征和优点将变得更清楚,该优选实施方案以示例性而非限制性实施例的方式给出,其中附图中:
-图1是本发明反应器的示意性纵剖面图;
-图2是本发明反应器的膜的示意性横剖面图;
-图3是表明本发明反应器相对于简单臭氧化的益处的图表。
具体实施方式
如上所述,本发明的原理在于将两种膜整合于液体排放物处理反应器中,一种用于氧化性气体如臭氧的扩散,另一种用于从排放物中分离有机污染物。
本发明的一种优选实施方案示于图1和2中。
如图所示,反应器整合了两种同心(或非同心)多孔膜;第一种用于在水性介质中扩散气态臭氧3,第二种2、4用于分离水。
要指出,这些膜一起限定了三个构成基础模块的隔间(一个用于臭氧,一个用于待处理的水(以及渗余物),最后一个用于渗透物)。
该反应器可以整合多个串联或并联布置的这些基础模块。
膜2、4和3彼此之间界定了反应空间31,待处理的排放物通过供料A注射到其中,经处理的排放物D从空间32中回收,该空间32通过膜2、4与反应空间31隔开。
此外,管道34与空间31相通,以便可以提取渗余物。
因此可以理解,本发明在于设计隔间化膜反应器。
这是因为,反应空间31构成第一隔间,其一个隔膜由臭氧扩散膜3构成,另一隔膜由选择性膜2、4构成(该臭氧扩散膜和该选择性膜在反应器壁的部分之间延伸,在这种情况下是在反应器的上部和下部中,结果反应器壁的这些部分连接臭氧扩散膜和选择性膜形成封闭空间)。
用于注射排放物的装置A通入该第一隔间中,渗余物(由选择性膜保留的污染物质构成)从所述第一隔间中提取出来。当然,臭氧扩散膜保证该第一隔间中的臭氧扩散。
要指出,该隔间构成了受限的反应空间,臭氧扩散膜与选择性膜的位置关系要使得氧化反应整体地或几乎直接地在选择性膜附近发生,以便获得氧化和分离步骤之间的期望的协同效应。
此外,该反应器具有与第一隔间通过选择性膜形成的隔膜隔开的第二隔间。
应当理解,排放物通过穿过选择性膜而从第一隔间流通到第二隔间,并且经处理的排放物从该第二隔间中回收。
这种构造作为一个整体使得可以改善和优化臭氧传递速度,这是由于比常规反应器大得多的表面积/体积比。
如图2中所清楚显示,根据本实施方案,膜3和膜2、4是圆柱形的并且是同心的,膜3限定了封闭周界,膜2、4在其内部延伸,膜2、4本身限定了封闭周界,该周界界定了渗透物回收空间32。
要指出,根据另一种可考虑的构造,膜3限定了封闭周界,膜2、4在膜3的封闭周界的处部延伸,同时其本身形成封闭周界。
此外,两种膜的作用在同一模块中的结合,即气态臭氧扩散与分离的结合,在臭氧传递和消耗之间产生协同效应。这是因为,在受限于两种膜3和2、4之间的空间中,在供料侧,在反应空间31中有机化合物的浓缩使得相对于不存在该结合的常规反应器不仅可以提高臭氧传递因子,而且可以提高反应动力。
圆柱形反应器是垂直放置的。
膜2、4可以是惰性的。
然而,可以通过增加反应区中床层形式的例如吸附剂(活性炭、活化氧化铝、水滑石和其他无机或粘土材料类型)或催化剂(金属或金属氧化物类型)的材料层2,和/或通过将后者结合或涂布在选择性或非选择性膜上(因此在膜3和/或2、4上)充当接触器,来改善膜反应器的性能。这种接触器可以由聚合物陶瓷或多孔金属制成。
全蒸发、超滤、微滤、纳滤或反渗透选择性膜2、4是抗臭氧的。选择性膜的存在使得臭氧对溶解的有机化合物的减少效率以及不含臭氧化中间有机化合物的净化水的生产均得到显著改善。
臭氧从气相向水相的扩散可以通过在鼓泡塔或封闭池中使用多孔膜、聚合物、钢或多孔陶瓷扩散器、注射器或静态接触器而得以保证。
多种类型的材料可以用作臭氧扩散器。
例如,专利US-005645727A给出了一种使用陶瓷接触器生产超纯水的方法。
根据Mitani等描述的另一种技术(Mass transfer of ozone amicroporous diffuser reactor system(臭氧的传质-一种微孔扩散器反应系统),Ozone Sc.Eng.27(2005)45-51),将圆柱形微孔钢膜置于塔的中心。已表明臭氧传递速度比常规方法高得多。
根据R.H.S.Jansen、J.W.de Rijj、A.Zwijnenburg、M.H.V.Mulder和M.Wessling描述的另一种技术(Hollow fiber membranecontactors -A means to study the reaction kinetics of humicsubstance ozonation(中空纤维膜接触器-一种研究腐殖物质臭氧化的反应动力学的装置),J.Memb.Sci.257(2005)48-59),将中空PVDF纤维置于钢模块中并充当臭氧接触器。
根据Janknecht等描述的另一种技术(Ozone-water contactingby ceramic membranes(通过陶瓷膜的臭氧-水接触),Separation andPurification Technology(分离与纯化技术),25(2001)341-346),将陶瓷膜在管状反应器中用于有效地扩散臭氧,且能量消耗与其他气体扩散方法相当。
要指出,根据图1中所示的实施方案,通过与压力计7结合的阀6注射臭氧。
此外,该反应器配备有用于检测反应器中臭氧过量的装置以及用于回收/再循环过量臭氧的装置。
此外,该供料管道配备有热电偶测量装置8,它使得能够测量待处理的流体的温度。
已实施了图1中所示并在以上说明了的反应器,以表明本发明的氧化/分离结合概念所带来的优点。
为进行测试,使用陶瓷载体上的选择性沸石膜作为分离器,以浓缩有机化合物并生产净化水。
使用的分离方法为全蒸发(负压)。
用作氧化性气体的臭氧扩散经过多孔钢膜,该膜保证气体在液体中的溶解和混合。
最后,将邻苯二甲酸(C6H4-COOH-COOK)(KHP)用作本发明评价测试的模型污染物。
实际上,在相同的实验条件下,将简单臭氧化(没有与分离结合)和与分离进行结合的臭氧化进行了比较:
[O3]=100g/m3
FO3=10-11Ml/min
[KHP]=0.53g/L,等价于[COT]=250ppm碳
T=40℃
图2提供了在臭氧化/分离相结合的情况下和没有臭氧化/分离结合的情况下运行的反应器的有机化合物(通过其COT定量测定)减少性能的对比。
对于3.3、6.5和12.5分钟的液体停留时间,相对于初始量的COT减少百分比分别为11、25和66%,即与相同条件下的未结合反应相比分别改进了34、52和120%。
考虑到这些结果,可以清楚看到臭氧化与分离的结合带来了不可忽略的改进。
此外,液体在反应器中的停留时间越长,该改进越显著。
这是因为,渗透物一侧的水的产生导致渗余物一侧有机化合物的浓缩。这种浓缩导致取决于该浓缩的有机化合物降解动力的提高。这个实施例清楚表明本发明能够通过在受限的介质中将氧化与分离结合而在这两种现象之间形成协同效应,从而获得溶解的有机污染物的氧化性能的显著改进。
此外,应当指出,对于含最高达1000ppm碳的供料,在渗透物一侧产生的经过滤的水不含超过2ppm的碳。
这些结果与利用惰性膜获得的结果一样显著。如果膜是活性的,即催化的或吸附的,将会获得更好的性能。

Claims (17)

1.如下类型的用于处理含有有机污染物的液体排放物的膜反应器,这种类型的膜反应器包括至少一个氧化性气体扩散多孔膜(3),其特征在于所述膜反应器包括至少一个所述污染物的选择性膜(2)、(4),所述选择性膜与所述氧化性气体扩散多孔膜(3)一起界定出反应空间(31),所述液体排放物被注射入该空间中,所述反应器具有从所述反应空间(31)提取渗余物的装置(34),以及通过一个或多个所述选择性膜(2)、(4)与所述反应空间(31)隔开的经处理排放物的回收空间(32)。
2.权利要求1的用于处理液体排放物的膜反应器,其特征在于所述氧化性气体扩散多孔膜(3)限定了第一封闭周界,在其内部延伸有一个或多个所述选择性膜(2)、(4),所述选择性膜本身限定了第二封闭周界。
3.权利要求1的用于处理液体排放物的膜反应器,其特征在于所述氧化性气体扩散多孔膜(3)限定了第一封闭周界,在其外部延伸有一个或多个所述选择性膜(2)、(4),所述选择性膜本身限定了第二封闭周界。
4.权利要求1至3任一项的用于处理液体排放物的膜反应器,其特征在于所述氧化性气体扩散多孔膜(3)和一个或多个所述选择性膜(2)、(4)为基本上圆柱形且同心的,并形成三个构成基础模块的隔间。
5.权利要求1至3任一项的用于处理液体排放物的膜反应器,其特征在于所述氧化性气体扩散多孔膜(3)和一个或多个所述选择性膜(2)、(4)为基本上平面且平行的,并形成三个构成基础模块的隔间。
6.权利要求1至5任一项的用于处理液体排放物的膜反应器,其特征在于所述氧化性气体扩散多孔膜(3)是臭氧扩散多孔膜。
7.权利要求1至6任一项的用于处理液体排放物的膜反应器,其特征在于一个或多个所述选择性膜(2)、(4)属于以下组:
-全蒸发膜;
-超滤或微滤膜;
-纳滤膜;
-反渗透膜。
8.权利要求1至7任一项的用于处理液体排放物的膜反应器,其特征在于一个或多个所述选择性膜(2)、(4)是惰性的。
9.权利要求1至7任一项的用于处理液体排放物的膜反应器,其特征在于一个或多个所述选择性膜(2)、(4)是活性的。
10.权利要求9的用于处理液体排放物的膜反应器,其特征在于一个或多个所述选择性膜(2)、(4)和/或一个或多个所述氧化性气体扩散多孔膜(3)包括至少一个吸附材料层(2)。
11.权利要求10的用于处理液体排放物的膜反应器,其特征在于所述吸附材料属于以下组:
-活性炭;
-或任何其他无机或粘土材料,优选水滑石或活化氧化铝。
12.权利要求9至11之一的用于处理液体排放物的膜反应器,其特征在于一个或多个所述选择性膜(2)、(4)包括至少一个催化剂层。
13.权利要求12的用于处理液体排放物的膜反应器,其特征在于所述催化剂属于以下组:
-金属;
-金属氧化物。
14.权利要求1至13任一项的用于处理液体排放物的膜反应器,其特征在于吸附材料和/或催化剂以床层的形式存在于所述反应空间(31)中。
15.权利要求1至14任一项的用于处理液体排放物的膜反应器,其特征在于它包括用于再循环所述反应空间中过量存在的所述氧化性气体的装置。
16.权利要求4和5任一项的用于处理液体排放物的膜反应器,其特征在于它包括多个串联安装的基础模块。
17.权利要求4和5任一项的用于处理液体排放物的膜反应器,其特征在于它包括多个并联安装的基础模块。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103657159A (zh) * 2012-09-12 2014-03-26 罗门哈斯公司 用于从液体中除去voc的多个膜
CN105505770A (zh) * 2016-01-18 2016-04-20 北京理工大学 一种兼具分布气体和酶催化的中空纤维膜反应器及其应用
CN106861459A (zh) * 2017-04-14 2017-06-20 北京工业大学 一种原位生长氨基酸@层状双金属氢氧化物纳滤膜的方法
CN107810044A (zh) * 2015-07-01 2018-03-16 科思创德国股份有限公司 用于浓缩含有氯化钠的液体的渗透蒸馏方法
CN108128886A (zh) * 2018-01-11 2018-06-08 安徽泛湖生态科技股份有限公司 一种膜过滤与曝气一体式装置
CN109485146A (zh) * 2019-01-21 2019-03-19 天津海之凰环境科技有限公司 一种一体式ehbr膜组件
CN110015792A (zh) * 2019-05-10 2019-07-16 北京交通大学 一种光催化尿液处理回收利用装置
CN110015784A (zh) * 2019-05-10 2019-07-16 北京交通大学 一种新型尿液资源回收利用装置
CN110015788A (zh) * 2019-05-10 2019-07-16 北京交通大学 一种电催化消毒尿液及资源回收装置
CN115259331A (zh) * 2022-08-26 2022-11-01 中国科学院生态环境研究中心 用于废水脱氨的膜接触反应器及处理系统

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012527354A (ja) * 2009-05-25 2012-11-08 ダーリェン ファーシンユェン テクノロジー ディベロプメント リミテッド カンパニー 汚染防止可能の電気触媒複合膜及び膜反応器
US9004909B2 (en) * 2012-02-03 2015-04-14 Massachusetts Institute Of Technology Integrated polymeric-ceramic membrane based oxy-fuel combustor
EP3202721A1 (en) * 2016-02-02 2017-08-09 Eawag Ozone-based advanced oxidation process
CN110606564A (zh) * 2019-10-24 2019-12-24 江西省科学院能源研究所 一种改进型厌氧膜生物反应器

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4750918A (en) * 1985-05-28 1988-06-14 The Trustees Of The Stevens Institute Of Technology Selective-permeation gas-separation process and apparatus
US5244585A (en) * 1991-01-11 1993-09-14 Akitoshi Sugimoto Method of cleaning porous ceramic filters
US5151187A (en) * 1991-11-19 1992-09-29 Zenon Environmental, Inc. Membrane bioreactor system with in-line gas micronizer
FR2713220B1 (fr) * 1993-11-30 1996-03-08 Omnium Traitement Valorisa Installation de potabilisation de l'eau à membranes filtrantes immergées.
US5645727A (en) 1994-05-06 1997-07-08 Illinois Water Treatment, Inc. On-line ozonation in ultra pure water membrane filtration
US5580452A (en) * 1994-12-02 1996-12-03 Lsr Technologies, Inc. Moving liquid membrane modules
EP1044928B1 (en) * 1998-11-05 2005-01-26 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha Water treating method
US6214231B1 (en) * 1999-08-27 2001-04-10 Zenon Environmental Inc. System for operation of multiple membrane filtration assemblies
US7125528B2 (en) * 2002-05-24 2006-10-24 Bp Corporation North America Inc. Membrane systems containing an oxygen transport membrane and catalyst
FR2861718B1 (fr) * 2003-10-30 2006-03-03 Otv Sa Installation et procede d'epuration d'un effluent aqueux par oxydation et par filtration membranaire.

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103657159A (zh) * 2012-09-12 2014-03-26 罗门哈斯公司 用于从液体中除去voc的多个膜
CN107810044A (zh) * 2015-07-01 2018-03-16 科思创德国股份有限公司 用于浓缩含有氯化钠的液体的渗透蒸馏方法
CN105505770A (zh) * 2016-01-18 2016-04-20 北京理工大学 一种兼具分布气体和酶催化的中空纤维膜反应器及其应用
CN106861459B (zh) * 2017-04-14 2020-02-18 北京工业大学 一种原位生长氨基酸@层状双金属氢氧化物纳滤膜的方法
CN106861459A (zh) * 2017-04-14 2017-06-20 北京工业大学 一种原位生长氨基酸@层状双金属氢氧化物纳滤膜的方法
CN108128886A (zh) * 2018-01-11 2018-06-08 安徽泛湖生态科技股份有限公司 一种膜过滤与曝气一体式装置
CN108128886B (zh) * 2018-01-11 2021-02-05 安徽泛湖生态科技股份有限公司 一种膜过滤与曝气一体式装置
CN109485146A (zh) * 2019-01-21 2019-03-19 天津海之凰环境科技有限公司 一种一体式ehbr膜组件
CN110015792A (zh) * 2019-05-10 2019-07-16 北京交通大学 一种光催化尿液处理回收利用装置
CN110015784A (zh) * 2019-05-10 2019-07-16 北京交通大学 一种新型尿液资源回收利用装置
CN110015788A (zh) * 2019-05-10 2019-07-16 北京交通大学 一种电催化消毒尿液及资源回收装置
CN115259331A (zh) * 2022-08-26 2022-11-01 中国科学院生态环境研究中心 用于废水脱氨的膜接触反应器及处理系统
CN115259331B (zh) * 2022-08-26 2023-09-08 中国科学院生态环境研究中心 用于废水脱氨的膜接触反应器及处理系统

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