CN101659503A - 膜生物反应-纳米固定态光催化反应装置 - Google Patents

膜生物反应-纳米固定态光催化反应装置 Download PDF

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钱盘生
刘立忠
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Abstract

一种膜生物反应－纳米固定态光催化反应装置，包括：带格栅或过滤器的调节池和膜生物反应器，膜生物反应器上连接有风机或氧气瓶，其特征是：在膜生物反应器后通过抽吸泵或真空源连接有纳米固定态光催化反应器。所述的纳米固定态光催化反应器使用的光催化反应固定态材料是以TiO2为主的纳米材料，膜生物反应－纳米固定态光催化反应装置由工控电脑PLC程序自动控制。本发明将膜生物反应器和纳米固定态光催化反应器相结合，使废水在膜生物反应器的停留时间缩短，还由于膜生物反应器出水浊度小，光透过率高，使纳米固定态光催化反应效果更好。装置不但污染物去除效率高，脱氮效果好，剩余污泥少，而且能将许多水中难生物降解的有机物质彻底矿化，除净度高。同时还具有流程短、设备紧凑、易于操作、占地面积小等优点。

Description

膜生物反应-纳米固定态光催化反应装置
技术领域
本发明属废水处理技术领域，涉及废水处理装置，尤其是一种膜生物反应器与纳米固定态光催化反应相结合的处理装置。
背景技术
市政污水、工业废水、垃圾渗滤水及中水回用等废水以往所使用的处理技术有：物化方法如混凝、沉淀、气浮等，生化方法如活性污泥法、接触氧化(生物膜)法等，后续杀菌消毒(二氧化氯消毒、臭氧消毒等)。这些传统方法存在流程较长、能耗较高、占地面积大等缺点。近年来膜生物反应器(MBR)发展迅速，在许多领域替代了传统的活性污泥法和生物膜法。在膜生物反应器中，污泥停留时间和水力停留时间相分离，泥龄长，污泥浓度高，具有对污染物去除效率高、脱氮效果好、设备紧凑、占地面积小、剩余污泥少等优点。但尚存在膜较易污染、能耗较高，某些难降解有机物较难去除等缺点。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，将一体化膜生物反应器和纳米固定态光催化反应技术有效结合，提供一种流程短、能将许多水中难生物降解的有机物质彻底矿化，除净度高，无二次污染，易于操作的高效节能污水治理装置。
按照本发明提供的技术方案，一种膜生物反应-纳米固定态光催化反应装置，包括：带格栅或过滤器的调节池和膜生物反应器，并用管道连接；膜生物反应器上连接有风机或氧罐，其特征是：在膜生物反应器后通过抽吸泵或真空源连接有纳米固定态光催化反应器，所述的纳米固定态光催化反应器为纳米TiO2固定态光催化反应器或掺杂纳米TiO2固定态光催化反应器；所述的膜生物反应器中使用的膜元件为中空纤维膜元件或沉浸式平片膜元件，膜材料是聚偏二氟乙烯(PVDF)为主的有机材料。纳米固定态光催化反应器在紫外线(UV)照射时用以TiO2为主的光催化反应材料；在太阳光照射时用纳米TiO2掺杂金属离子光催化反应材料。
本发明的膜生物反应-纳米固定态光催化反应装置由工控电脑PLC程序自动控制。
本发明将膜生物反应器和纳米固定态光催化反应器相结合，使废水在膜生物反应器的停留时间短，还由于膜生物反应器出水浊度小，光透过率高，使纳米固定态光催化反应效果更好，能将许多水中难生物降解的有机物质彻底矿化，除净度高，同时还具有流程短，设备紧凑，占地面积小等优点。
本发明装置可以使用于重力环境下处理废水(使用风机供氧；使用抽吸泵作为流体流动的推动力)；也可以使用于太空失重环境下处理宇航员产生的废水(用氧罐供氧；利用太空的真空源造成的压差作为流体流动的推动力)。
附图说明
图1是膜生物反应-纳米固定态光催化反应装置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图所示：1-带格栅或过滤器的调节池、2-膜生物反应器、3-纳米固定态光催化反应器、4-风机或氧罐、5-抽吸泵或真空源、6-回用水罐。
将带过滤器的调节池1、膜生物反应器2、抽吸泵5、纳米固定态光催化反应器3和回用水罐6依次用管道连接；在膜生物反应器2下部连接有风机4，用来提供所需的氧气；膜生物反应器2采用的膜元件为中空纤维膜元件(也可用沉浸式平片膜元件)，膜材料为聚偏二氟乙烯，膜生物反应器2用活性污泥(也可用菌液)启动；纳米固定态光催化反应器3在紫外线(也可为太阳光)照射下工作。废水首先进入带过滤器的调节池1，去除悬浮物，然后进入膜生物反应器2，经生物反应脱除绝大部分有机污染物和氮后，利用抽吸泵5抽进纳米固定态光催化反应器3，在紫外线照射下，纳米TiO2光催化反应产生光生空穴h+和光生电子e-，光生空穴和吸附在催化剂粒子表面的OH-(氢氧根)或H2O(水)发生作用生成·OH(羟基自由基)，能够氧化有机物并将有机物矿化。光生电子e-能够与O2发生作用生成·OOH、O2 -等活性氧类，这些活性氧自由基也能参与氧化还原反应。纳米粒子光催化反应氧化对水中卤代烃、表面活性剂、含氮有机物、有机磷杀虫剂、三氯甲烷(CHCl3)、四氯化碳(CCl4)、六六六(C6H6Cl6)等能有效地光解，使污染物质和难生物降解有机物有效去除，出水不存在持久性有机物，同时出水被消毒，增加了溶解氧，最后进入回用水罐6。出水好于中水回用标准，浊度0～1，BOD5＜2mg/L，CODcr＜10mg/L，NH3-N＜1mg/L，大肠杆菌＜3个/L。
本装置由工控电脑PLC程序自动控制。

Claims (3)

1、一种膜生物反应-纳米固定态光催化反应装置，包括带格栅或过滤器的调节池(1)、膜生物反应器(2)并用管道连接；膜生物反应器(2)上连接有风机或氧罐(4)，其特征是：在膜生物反应器后通过抽吸泵或真空源(5)连接有纳米固定态光催化反应器(3)。
2、根据权利要求1所述的膜生物反应-纳米固定态光催化反应装置，其特征在于所述纳米固定态光催化反应器(3)为纳米TiO2固定态光催化反应器或掺杂纳米TiO2固定态光催化反应器。
3、根据权利要求1所述的膜生物反应器-纳米固定态光催化反应装置，其特征在于所述的膜生物反应器(2)中使用的膜元件为中空纤维膜元件或沉浸式平片膜元件。
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PB01 Publication
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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