[发明专利]一种在线化学氧化动态膜废水处理系统

说明书

技术领域

本发明属于难生物降解废水处理技术领域，涉及膜法水处理技术中的动态膜技术，特别涉及一种在线形成、连续转变、具备催化反应作用及吸附作用的动态膜过滤系统，是动态膜与芬顿氧化两种技术的深度耦合系统。

背景技术

我国人均淡水拥有量较低和淡水资源污染问题日益凸显，部分受N、P等污染而富营养化，或受工业污染而重金属严重超标，甚至污染物属致癌、致畸、致突变物质，所涉及污染物种类多达几十种，严重威胁用水安全。常规水处理工艺涉及混凝、沉淀、厌氧/好氧生物处理、过滤、氧化、消毒等多个单元，主要利用物理或物理化学方法去除浊度及TSS，通过生物方法降解去除大部分有机物，降低化学需氧量(COD_Cr)和生化需氧量(BOD₅)，再通过化学或物化方法，如臭氧氧化、催化氧化等技术去除剩余的难降解有机物、细菌等，达到产水要求，上述工艺流程较冗长，且物理处理单元或对污染物分离而不分解，需二次处理污染物，有的处理单元对污染物分解而不分离，适于处理溶解性小分子有机污染物。

膜分离技术在当今水处理研究中极为活跃。现有的微滤膜(孔径>0.05μm)、超滤膜(孔径2-50nm)的膜制备、膜应用技术日臻成熟，尤其是无机陶瓷膜，化学稳定性好，耐有机溶剂、强酸强碱溶液，不产生微生物降解，常用于强氧化性、高酸碱度、高温环境的分离过程，已在多个行业应用。动态膜技术是在固相膜分离技术基础上发展起来的新型膜分离技术，该分离技术包含动态膜的基膜及动态膜分离层本身，动态膜的基膜指用来承载动态膜的有孔材料，大孔的比如工业滤布、不锈钢丝网、普通筛网等多孔材料，小孔材料如烧结聚氯乙烯管、无机滤膜等。动态膜分离层是动态膜分离技术的主体，指依附于基膜之上、执行分离功能的滤饼层，是通过错流过滤(或终端过滤)的方式将某种固体或胶体微粒沉淀在基膜表面而形成的。用于形成动态膜的粒子种类较多,有粘土类矿物、粉状活性炭(PAC)等,也可用被处理的废液中的某种物质作为成膜颗粒沉淀在基膜上形成动态膜,如生物动态膜的成膜物质为污水中的活性污泥，但无论何种膜技术，主要功能在于截留分离，即按照污染物颗粒大小进行分离去除，在循环侧形成浓缩液，不分解降解污染物，需要二次处理已分离物质。

芬顿高级氧化技术在处理难生物降解的污染物时，优势极为显著，H₂O₂在含铁催化剂作用下产生羟基自由基(·OH)，反应活性高，氧化还原电位高达2.8V，可将难降解有机物氧化分解成有机小分子甚至无机化，彻底氧化去除传统废水处理技术无法处理的难降解有机物，但对于大颗粒有机污染物，因反应接触面积较小等原因，反应效率较低，污染物去除率总体较低。

孙丽华等在专利“一种动态膜净化反应器和去除再生水中氨氮和有机物的方法”[申请号：201110304246.4]中公布了如下内容：臭氧氧化处理污染物部分单独进行，然后投加具有吸附作用的活性炭、硅藻土等颗粒，形成动态膜，进行过滤，相当于臭氧氧化和动态膜过滤分别进行，有机物的去除依靠孳生的微生物的生物氧化作用，形成动态膜的颗粒属于吸附剂，不具备催化氧化作用，与本发明不同。

柳丽芬等[申请号：201310090838X]采用了有机膜和电芬顿催化技术耦合的污水处理方法，是将有机膜作为电芬顿技术的阴极，未涉及动态膜。丁丽丽等[申请号：2014102125035]将芬顿反应器与陶瓷膜管组合使用，陶瓷膜的作用仅在于形成空腔，利用了陶瓷膜管优秀的耐氧化剂性能，后部设置的石英砂过滤更加明确表明该专利未利用到动态膜技术，不同于本发明。沈拥军等[申请号：2013103936358]采用生物膜沉积铁，然后与回收的过氧化氢溶液产生芬顿反应的难降解废水处理方法，该方法所述生物膜仅指微生物附着在一起形成的连续薄层，不涉及动态膜技术，与本发明不同。

其他相近专利为生物膜技术，即在结构上类似的生物膜反应器系统，但该技术核心原理为：用固相膜分离技术将准备排出系统外的剩余污泥截留分离，取代原有的二沉池等分离设备，而对污水中污染物的处理仍以活性污泥的生物降解作用为主，不涉及动态膜，与本发明不同。部分光催化动态膜的相关专利则与本发明原理上完全不同。

发明内容