[发明专利]一种集成光催化和无机膜过滤技术的饮用水净化装置

说明书

技术领域

本发明涉及水源净化，利用光催化技术和无机膜过滤技术来净化饮用水，具体为一种集成光催化和无机膜过滤技术的饮用水净化装置。

背景技术

在饮用水处理方面，目前现有设备多是采用吸附的方法去除水中微量有机物，存在吸附平衡和饱和的限制，致使有机物去除不彻底。悬浮物过滤多采用棉质或有机膜滤芯，虽然可以取得较好的功率效果，但是机械强度和耐腐蚀性受限制，而且不能够起到灭菌的目的。灭菌措施多采用紫外灯灭菌，在无催化剂作用的情况下，该种方式灭菌效果不彻底，存在细菌光复活的现象。

中国专利CN02115309.4《家庭式光催化饮用水净化装置》，它包括流速控制器、初级处理装置、光催化处理装置和储水器；光催化处理装置为立罐式结构，它包括紫外光源及其玻璃管护套、内壁涂有光催化薄膜的普通玻璃管等；该发明的优点是采用了光催化膜反应处理技术。缺点是用于过滤悬浮物的滤芯在使用一段时间后需要更换，使用寿命受限制。

中国专利CN98125835.2《可连续光催化净化含有机污染物废水及饮用水的方法及设备》，属于半导体光催化反应技术领域，特别涉及连续光催化净化含有机污染物废水及饮用水的方法及设备。该设备采用催化剂颗粒粒径为16-220nm，处理后经分离器分离而得到合格水。该设备虽然采用了光催化技术，但催化剂颗粒的分离过程使得设备复杂化，而且存在超细颗粒分离不彻底的可能。

中国专利CN200710025817.4《一种用于饮用水深度处理的光催化集成装置》，涉及一种饮用水深度处理光催化集成装置，该装置由缓冲桶、气液混合泵、光催化反应器中一根或一根以上光催化反应管、过滤装置及相应管路构成，其特征在于光催化反应管由不锈钢管、石英套管、紫外灯和导流环组成，石英套管内置紫外灯，并置于不锈钢管中央，石英套管与不锈钢管之间的环隙间距为0.5～50mm。该装置采用颗粒状或纤维状催化剂，也存在催化剂分离的问题。

中国专利CN01237303.6《一种应用光催化技术的饮水机》，也应用了TiO₂光催化灭菌技术，但采用的是TiO₂颗粒，由于TiO₂颗粒难以回收，存在对饮用水造成二次污染的可能。

本发明依托海南省自然科学基金资助课题“纳米光催化剂的负载与应用技术研究”，在已申请专利200510040893.3《TiO₂光催化在陶瓷表面的负载方法》的基础上，将光催化剂负载于不锈钢或玻璃管内壁，采用紫外光源激发光催化反应，达到灭菌和降解微量有机物的目的。同时连用机械强度高、耐腐蚀的无机膜过滤和活性炭吸附，对自来水进行去除有机物和悬浮物的预处理。自来水经物理吸附和过滤等预处理，再利用光催化膜反应进行深度处理后即可实现自洁饮用的目的。

发明内容

本发明要解决的问题是：现有的饮用水净化装置采用有机膜过滤，有机膜机械强度和耐腐蚀性受限制，不易清洗，需要经常更换，而且不能灭菌；采用紫外灯灭菌在无催化剂作用的情况下效果不彻底，存在细菌光复活的现象；采用光催化膜反应灭菌的净化装置大都存在催化剂分离的问题。

本发明的技术方案为：一种集成光催化和无机膜过滤技术的饮用水净化装置，包括活性炭过滤组件、无机膜过滤组件和光催化膜反应组件，活性炭过滤组件、无机膜过滤组件和光催化膜反应组件依次连接，水流从活性炭过滤组件流入，流经无机膜过滤组件，最终从光催化膜反应组件流出饮用净化水。

本发明光催化膜反应组件的主体为膜反应管，膜反应管的内壁负载有光催化剂薄膜，光源置于膜反应管的轴心位置，光源外套有石英套管；膜反应管为立式结构，至少一端采用不锈钢法兰密封，水流由底部的进水口，经分布器均匀进入膜反应管，由顶部的出水口流出引用净化水。

本发明无机膜过滤组件采用错流过滤，无机膜过滤组件的无机膜构成的水流通路位于两端用法兰密封的不锈钢管内，所述水流通路竖直设置，过滤后的水进入无机膜与不锈钢管之间，再流入光催化膜反应组件。无机膜为无机陶瓷膜，平均膜孔径小于1μm，无机陶瓷膜附着在多孔陶瓷管上，所述多孔陶瓷管为水流通路，置于两端用法兰密封的不锈钢管内，多孔陶瓷管的两端采用密封圈与不锈钢管隔绝，水流由多孔陶瓷管底部进入，未经无机膜过滤的水由多孔陶瓷管顶部流出，过滤后的水流入多孔陶瓷管与不锈钢管之间的空间。

本发明活性炭过滤组件的活性炭为粒径大于1μm的颗粒，可再生并重复利用，如采用食用乙醇浸泡。