[实用新型]用于微污染原水预处理的生物膜-光催化集成反应装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及微污染原水的预处理装置，属于环境保护技术领域，尤其是一种用于微污染原水预处理的生物膜-光催化集成反应装置。

背景技术

微污染原水是指饮用水水源主要受有机物污染，部分项目超过《地面水环境质量标准》(GB3838-2002)中III类水体的规定标准。这类水中所含的污染物种类较多、性质较复杂，但浓度比较低。

国内外的实验研究和实际生产结果都表明，常规净水工艺对微污染原水中有机物尤其是溶解性有机物的去除效果较差，对不少水厂来说，要满足出厂水COD_Mn小于3mg/L的要求难度较大。另外，我国不少微污染水源水中的氨氮浓度常常可达3mg/L以上，远远超过《生活饮用水卫生规范》(GB5749-2006)中规定的饮用水中氨氮的含量不超过0.5mg/L的要求，这也是常规处理工艺不能有效解决的一个难题。针对微污染水源水的这些问题，目前各水厂较常采用的处理技术包括增设预处理、强化常规工艺和延续深度处理三大部分。

预处理通常是指在常规净水工艺前，采用适当的物理、化学和生化处理方法，对水中的污染物进行初级去除，减轻常规处理的负担，改善和提高饮用水水质。

生化处理是一种成本较低廉，运行成熟的水处理技术，尤其是在对氨氮的去除方面有较理想的效果，光催化氧化法则对水中难降解有机物的去除有很好的效果，且具有能耗低、操作简单、反应条件温和等特点。将两种工艺相结合应用于微污染原水的预处理，发挥两者的协同作用，通过光催化过程产生的羟基自由基、超氧自由基等强氧化活性物种，不仅可有效解决微污染原水的氨氮超标问题，而且可实现常温常压催化氧化高效去除水中天然有机物(NOM)和人工合成有机物(SOC)，使有机物获得无机矿化，或提高有机物的可生化性，减少后续处理的负荷和消毒副产物的产生，保证饮用水的安全。

已有研究者使用光催化-生物串联组合处理工艺来去除水中不同类型的污染物，如：H-酸，硝化纤维素，杀虫剂，EDTA和苯酚等。光催化氧化可以作为降解过程的第一步，将大分子物质分解为小分子物质，破坏有机物的分子结构，提高污染物质的可生化性。也有一些研究者使用生物氧化-光催化集成技术来降解苯酚，硝基苯酚等污染物质。生物氧化作为降解反应的第一步，然后是光催化反应。当污染物质经过生物氧化降解后，在光催化反应器中进行进一步的氧化降解，直至矿化。但上述光催化-生物氧化串联组合工艺存在工艺流程长，占地面积较大，催化效率较低等缺点。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：为了解决现有技术的不足，本实用新型提供一种用于微污染原水预处理的生物膜-光催化集成反应装置，结构简单，占地面积小，工艺流程短，对污染物降解效果好，易于操作的微污染原水处理装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于微污染原水预处理的生物膜-光催化集成反应装置，具有装置主体，连通装置主体的进水管路和出水管路，所述的装置主体由横向的穿孔隔板分隔成下方的生物膜生化反应区和上方的光催化反应区，生物膜生化反应区内填充生物填料，光催化反应区内填充光催化悬浮填料，生物膜生化反应区的底部设置进水管路，进水管路通过水泵连通原水，光催化反应区的顶部设置出水管路。

为提高净化效果，所述的装置主体内具有串联的一级反应区和二级反应区，所述的一级反应区和二级反应区均由横向的穿孔隔板分隔成下方的生物膜生化反应区和上方的光催化反应区，一级反应区的底部设置进水管路，一级反应区的顶部出水口与二级反应区的底部进水口连通，进水管路通过水泵连通原水，二级反应区的顶部设置出水管路。具有两级净化，生化-光催化、再生化-光催化，有效提高装置对原水的中污染物的总降解效率，减少后续处理的负荷和消毒副产物的产生，保证饮用水的安全。

为更好的实现水流的切换，所述的一级反应区和二级反应区之间具有进行水流流向切换的竖向的过水廊道。原水从一级反应区的底部的进水管路进入依次通过生物膜生化反应区和光催化反应区，经过过水廊道后进入二级反应区再依次通过生物膜生化反应区和光催化反应区，最终从二级反应区的顶部的出水管路排出，过水廊道实现了一级反应区和二级反应区水流的切换。

作为优选，所述的生物填料为聚丙烯，所述的光催化悬浮填料为斜旋式多孔复合填料，主要由聚丙烯和纳米级TiO₂组成的。可以通过调整填料的填充比例以适应原水水质的变化。生物填料和光催化悬浮填料的密度为900-1000kg/m³，在一定量曝气作用下在水中呈流化状态。