[发明专利]一种处理有机废水的耦合式膜臭氧催化反应系统与装置

摘要

本发明涉及一种处理有机废水的耦合式膜臭氧催化反应系统与装置。该方法主要是将臭氧催化反应与膜分离功能相耦合，通过在无机膜的表面负载催化剂，使催化氧化反应与膜分离两个过程集成在一个单元设备中进行，更有选择性的富集与处理废水中难降解有机污染物，并通过膜的分离过滤，将处理后净水迅速移出体系，并在膜的原液侧富集未完全分解的高分子有机物，从而打破浓度平衡的限制，提高反应效率，在较温和的条件下获得较高的处理效果。该发明中的膜催化技术可用于处理多种有机废水，不受废水温度和生物毒性的影响，其载体型的膜催化剂呈现出耐高温、耐化学稳定性、机械强度提高、催化寿命延长的特点。

主权项

1. 一种处理有机废水的耦合式膜臭氧催化反应系统，其特征在于该系统包括废水一级预处理、废水二级预处理、废水的臭氧催化降解与膜分离净化、膜催化反应器监测与智能控制系统、清洗系统和深度处理系统，其中：1）废水一级预处理：将废水引入污水一级预处理装置（1）后与通入的空气和膜催化反应器（3）中残留释放的臭氧一起被迅速搅拌，水力停留时间为1小时；搅拌转数为60转/分钟； 2）废水二级预处理：采用多介质过滤器（2）对一级预处理后的出水进行过滤，多介质过滤器（2）的滤料为石英砂，其中一级预处理后的出水水量和水中所含悬浮物的浓度与石英砂的使用重量呈正相关，出水中可被截留在的悬浮物总质量与石英砂的使用重量份数比为1:2.5；3）废水的臭氧催化降解与膜分离净化：将二级预处理出水、臭氧（7）从膜催化反应器（3）的底部进入，膜催化反应器（3）的底部填充活性炭颗粒，其中二级预处理出水水量和水中有机物的浓度与活性炭颗粒用量呈正相关，出水中可被吸附的有机物的总量与活性炭颗粒的重量份数比为1:5.5；所述的膜催化反应器（3）中的膜组件为负载催化剂无机膜膜组件，它是由改性无机膜支撑体和改性处理膜分离层组成，所述改性无机膜支撑体的组成为：骨料：平均粒径30-Al₂O₃93.8%、膨润土1.25%；成孔剂：紫木节，1.9%添加剂：改性Mn-Si-Ti催化剂0.8%、硝酸铜0.75%；分散剂：卵磷脂1.5%；所述改性处理膜分离层的组成为骨料：-Al₂O₃   88.9%，膨润土0.45%成孔剂：紫木节0.9%添加剂：Ni-Co催化剂6.5%，硝酸Zn2.75%；分散剂：卵磷脂0.5%；4）膜催化反应器监测与智能控制系统：通过智能优化算法评估进水水质对催化剂和膜污染造成的影响，对可能造成的催化剂失活和膜组件污染进行预警，通过智能分析软件，快速诊断和分析问题的成因，筛选出可抑制膜污染和催化剂“失活”的最佳控制条件和运行参数；5）清洗系统： ①膜组件的在线清洗：正洗：即用清水将组件内残余料液清洗干净，用清水以流速0.025～0.03m/s通过膜的原液侧，将污染物洗出，清洗周期每隔10～30分钟运行时间1次；反洗：施以低压，使清水由膜的出液侧向膜的原液侧渗透，膜原液侧的污染物及渗入微孔中的阻塞物即被洗出，清洗周期每隔10～20分钟运行时间1次；②膜组件的药洗液：药洗液根据膜臭氧催化反应器处理的水质条件，与纯水按体积比1:2～1:6配比出药洗液，所述的药洗液它是由下述重量份数的原料组成：羟甲基苯纤维素8～32份        羟基亚乙基二磷酸25～52份EDTA 3～6份                  聚丙烯酸15～25份十二烷基苯磺酸钠8～12份      柠檬酸钠2～17份多聚磷酸钠3～10份            碳酸钠4～18份；6）深度处理系统：适用于废水再生水，根据出水水质的不同用途与要求，选择和增加后续处理反应器。