[发明专利]一种低能耗重力流催化膜一体化净水装置及其运行方法

说明书

一种低能耗重力流催化膜一体化净水装置及其运行方法，该装置包括恒液位原水箱和膜催化反应池；恒液位原水箱通过进水管与膜催化反应池相连接，进水管与液体氧化剂投加装置连接，膜催化反应池内设有膜组件，膜催化反应池的上部与底部之间连接有溢流管，膜组件的上端连接有出水管，膜催化反应池的底部设置有气体氧化剂投加装置。上述装置的运行过程是：（1）在膜催化反应池内原水与氧化剂充分混合；（2）混合液进行催化氧化反应，然后进入膜组件经膜过滤出水；（3）通过溢流管进行水体的内循环。本发明将催化氧化与吸附、膜过滤相结合，协同强化污染物的去除效果，有效地缓解了不同种类污染物引起的膜污染，降低了净水能耗和水处理成本。

技术领域

本发明涉及一种通过低能耗重力流催化膜进行净水的装置及其净水方法。属于膜法水处理技术领域.

背景技术

近年来，膜分离技术逐渐成为水处理领域的热点，是水处理的重要发展方向。相比于纳滤和反渗透等高压膜处理系统，以微滤、超滤为代表的低压膜处理技术能耗更低、操作更为简便，同时能有效去除水中的颗粒物、胶体、大分子有机物和微生物等，在大型水厂中得到了规模化应用。值得注意的是，为了维持较高的产水量，通常水厂仍会采用相对较高的压力(50-100kPa)，在高压、高通量环境下长期运行会加剧膜污染，需要采用频繁的物理、化学清洗来控制膜污染，从而增加了运行和操作成本、降低了膜使用寿命。

另一方面，随着工业的发展、社会的进步，水体中检测到的新兴污染物日益增多，如抗生素、药物和个人护理品、内分泌干扰物、溴代阻燃剂等，而低压膜处理技术对这些微量污染物截留效果较差，这也是制约其进一步推广应用的瓶颈。

有鉴于此，亟需开发低能耗、低维护的膜净水装置，能够高效去除水中的多种有毒有害污染物，同时，最大限度地缓解膜污染，延长膜使用周期。

发明内容

本发明针对现有膜分离技术存在的膜运行中能耗较高、膜污染及微量污染物截留效果较差等问题，提供一种低能耗重力流催化膜一体化净水装置及其运行方法，在较低能耗下同步实现膜污染缓解和微量污染物去除。

本发明的低能耗重力流催化膜一体化净水装置,采用以下技术方案:

该装置，包括原水箱和膜催化反应池；原水箱通过进水管与膜催化反应池相连接，进水管还与液体氧化剂投加装置连接；膜催化反应池内设有膜组件和催化剂填料；膜催化反应池的上部与底部之间连接有溢流管，溢流管的上端位于膜组件的上方，膜组件的上端连接有出水管，膜催化反应池的底部设置有气体氧化剂投加装置。

所述原水箱为恒液位原水箱。

所述进水管上设置有止回阀和进水阀。

所述液体氧化剂投加装置包括液体氧化剂存储池，液体氧化剂存储池通过液体氧化剂输送管与所述进水管连接，液体氧化剂输送管上连接氧化剂投加泵和液体氧化剂投加阀。

所述溢流管中设置回流阀和回流泵。

所述出水管上设有压力表和出水阀。

所述膜组件采用耐氧化聚偏氟乙烯膜或无机陶瓷膜。所述膜组件是截留分子量为15、50、100或150kDa的超滤膜，或者是采用膜孔径大小为0.1、0.2或0.45μm的微滤膜。所述膜组件可采用平板式或中空纤维式。

所述催化剂填料为活性炭基金属氧化物(包括氧化铜、氧化锰、氧化钴、氧化铁、氧化钛中的一种或几种的混合)或者是活性炭纤维基金属氧化物(包括氧化铜、氧化锰、氧化钴、氧化铁、氧化钛中的一种或几种的混合)。

所述气体氧化剂投加装置包括曝气装置和气体氧化剂泵，曝气装置通过气体氧化剂管道与气体氧化剂泵相连接，气体氧化剂管道上设置有气体氧化剂阀。气体氧化剂通过气体氧化剂泵抽吸进气体氧化剂管道，进而进入曝气装置。

上述净水装置的运行方法，包括以下步骤：