一種膜光催化反應裝置的制作方法

本發明涉及污水處理技術領域，更具體地說，涉及一種膜光催化反應裝置。

背景技術：

水資源的匱乏和日益嚴重的水污染使得工業中水回用問題越來越引起人們的關注，解決這一難題，是保證我國可持續發展戰略順利實施的關鍵。由于高效節能、工藝簡單、易于自動控制和出水水質穩定等優點，膜分離技術在工業廢水深度處理及中水回用方面占有重要位置。以印染廢水的深度處理為例，經過傳統的生化法處理后，印染廢水二級出水中殘留的染料進入水體會造成嚴重環境污染，尤其是染料含有苯環、胺基、偶氮基團等致癌物質。通常采用“超濾+納濾/反滲透”的雙膜法來截留工業廢水中微量污染物，以達到深度處理和中水回用的目的。然而有機污染物易吸附于膜面/內和形成膜污染，不僅會造成膜通量衰減和分離性能下降，而且在膜清洗時候，有機污染物會被洗脫出來，極易造成二次污染。此外，有機污染物大量存在于納濾和反滲透的濃水中，這也加大了濃水的處理難度。

光催化氧化，以半導體材料作為催化劑降解有機污染物，具有高效節能、條件溫和、可深度完全氧化等優點，是一種重要的高級氧化工藝。然而，傳統的光催化反應器也具有催化劑無法回收、反應器不能連續操作和催化劑流失帶來生態危險性等缺點。基于光催化/膜分離耦合工藝生成的膜光催化反應器，結合了光催化快速徹底降解污染物和膜分離高效無相變的優點，避免了光催化中催化劑難以回收利用和不能連續操作及膜分離中污染物無法降解的缺陷，其具備了污染物去除效率高、操作簡單、廢水可循環處理等優點，是解決工業廢水深度處理和中水回用問題的新方法。

但是，膜光催化反應器也會面臨膜污染這一難題。在膜污染層中，主要成分是催化劑，少量廢水中的有機物也會起“加固”作用。在膜過濾的早期階段，膜堵塞是膜污染的主要形式。隨著過濾的進行，更多催化劑和有機物累積在膜面/內，會增大過濾阻力，減少膜通量、增大膜過濾時間和運行能量消耗。同時，膜污染也會使膜清洗頻率加快和縮短膜組件的使用壽命。

綜上所述，如何有效地解決膜光催化反應器使用中所存在的膜污染等的技術問題，是目前本領域技術人員急需解決的問題。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種膜光催化反應裝置，該膜光催化反應裝置的結構設計可以有效地解決膜光催化反應器使用中所存在的膜污染等的技術問題。

為了達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種膜光催化反應裝置，包括纖維膜組件和光催化組件，所述膜組件包括懸置于催化反應槽中的纖維膜，以及與所述纖維膜連接、用于驅動所述纖維膜旋轉的轉軸。

優選的，上述膜光催化反應裝置中，所述纖維膜的頂端與所述轉軸安裝固定，所述轉軸內部呈中空管狀，并連接有用于從所述催化反應槽中抽取濾出液的出水管。

優選的，上述膜光催化反應裝置中，所述纖維膜的頂部扎堆構成用于所述轉軸連接的固定端，所述纖維膜的底部呈游離狀懸浮于所述催化反應槽的液體內。

優選的，上述膜光催化反應裝置中，所述出水管連接有用于抽吸的抽水泵，所述出水管末端接入出水箱。

優選的，上述膜光催化反應裝置中，還包括曝氣組件，所述曝氣組件包括設置于所述催化反應槽底部的擴散器、及與所述擴散器連通的氣泵。

優選的，上述膜光催化反應裝置中，所述光催化組件包括均勻分布于所述纖維膜周圍的四個或四個以上的紫外光源。

優選的，上述膜光催化反應裝置中，所述催化反應槽的底部還設置有用于攪拌槽內液體的磁力攪拌器。

優選的，上述膜光催化反應裝置中，所述出水管連接有流量計，用于測量通過所述出水管抽出液體的流量。

優選的，上述膜光催化反應裝置中，所述轉軸頂部通過傳動機構連接有可控轉速及旋向的輸出電機。

優選的，上述膜光催化反應裝置中，所述纖維膜的中部及下部連接有配重組件。

本發明提供的膜光催化反應裝置，包括纖維膜組件和光催化組件，所述膜組件包括懸置于催化反應槽中的纖維膜，以及與所述纖維膜連接、用于驅動所述纖維膜旋轉的轉軸。本發明提供的這種膜光催化反應裝置，催化劑及待過濾液體混合于催化反應槽中，通過光催化組件提供光照實現催化反應，通過懸浮于液體中的纖維膜，過濾和截流濾出液體中的光催化劑及有機污染物，由于纖維膜連接有驅動其旋轉的轉軸，通過轉動作用加強纖維膜的過濾截流作用，并能夠有效防止催化劑和有機物在膜面上某一位置形成沉積，從而有效的減少了膜污染，并通過旋轉的攪動作用令光催化劑在反應槽內分布更加均勻，增強了膜光催化降解污染物的效果。綜上所述，本發明提供的膜光催化反應裝置有效地解決了膜光催化反應器使用中所存在的膜污染等的技術問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例提供的膜光催化反應裝置的結構示意圖。

附圖中標記如下：

進水箱1、進水泵2、氣泵3、抽水泵4、出水箱5、輸出電機6、固定端7、紫外光源8、磁力攪拌器9、擴散器10、轉軸11、纖維膜12。

具體實施方式

本發明實施例公開了一種膜光催化反應裝置，以解決膜光催化反應器使用中所存在的膜污染等的技術問題。

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

請參閱圖1，圖1為本發明實施例提供的膜光催化反應裝置的結構示意圖。

本發明的實施例提供的膜光催化反應裝置，包括纖維膜組件和光催化組件，所述膜組件包括懸置于催化反應槽中的纖維膜12，以及與所述纖維膜12連接、用于驅動所述纖維膜12旋轉的轉軸11。

其中需要說明的是，催化反應槽連通有進出水機構，如進出水泵，并分別連通進水箱1、出水箱5，并可以通過進出水的靈活設置進一步優化纖維膜對催化劑及機污染物的截留過濾效果。

此外，為了避免由于旋轉離心力引起的纖維膜的膜絲或者膜絲接頭斷裂，可優選的采用如下設計：纖維膜選擇較低的旋轉速度和較小的往復方向變化頻率以減少離心力，該方案可以通過選用可控的旋轉動力輸入解決；中空纖維選用具有較好支撐層的膜絲以提高拉伸性能。

本實施例提供的這種膜光催化反應裝置，催化劑及待過濾液體混合于催化反應槽中，通過光催化組件提供光照實現催化反應，通過懸浮于液體中的纖維膜，過濾和截流濾出液體中的光催化劑及有機污染物，由于纖維膜連接有驅動其旋轉的轉軸，通過轉動作用增強了膜面與槽內液體之間的剪切力，從而加強纖維膜的過濾截流作用，并能夠有效防止催化劑和有機物在膜面上某一位置形成沉積，有效的減少了膜污染，并通過旋轉的攪動作用令光催化劑在反應槽內分布更加均勻，增強了膜光催化降解污染物的效果。綜上所述，本發明提供的膜光催化反應裝置有效地解決了膜光催化反應器使用中所存在的膜污染等的技術問題。

該膜光催化反應裝置可實現對各類有機廢水二級出水的高效深度處理，所述各類有機廢水包括：生活污水、印染、食品、制藥、造紙、皮革、含油和養殖廢水。

為進一步優化上述技術方案，在上述實施例的基礎上優選的，上述膜光催化反應裝置中，所述纖維膜12的頂端與所述轉軸11安裝固定，所述轉軸11內部呈中空管狀，并連接有用于從所述催化反應槽中抽取濾出液的出水管。

本實施例提供的技術方案中，進一步將轉軸設計成中空狀，并連接出水管，該設計令反應槽的抽吸出水位置恰好位于旋轉的纖維膜的旋轉中心位置，保證了從反應槽內抽出的液體一定會先通過旋轉的纖維膜的過濾截流，保證了纖維膜的截流過濾效果，防止出現過濾不充分的情況。

為進一步優化上述技術方案，在上述實施例的基礎上優選的，上述膜光催化反應裝置中，所述纖維膜12的頂部扎堆構成用于所述轉軸11連接的固定端7，所述纖維膜12的底部呈游離狀懸浮于所述催化反應槽的液體內。

本實施例提供的技術方案中，通過在纖維膜頂部扎堆構成固定端加強了纖維膜與轉軸連接位置的牢固程度，防止由于纖維膜的旋轉受到阻力拉伸纖維膜造成連接位置脫落或斷裂，纖維膜的膜絲下端獨自封口，在槽液內呈游離狀態。

為進一步優化上述技術方案，在上述實施例的基礎上優選的，上述膜光催化反應裝置中，所述出水管連接有用于抽吸的抽水泵4，所述出水管末端接入出水箱5。本實施例提供的技術方案，出水管連接有抽水泵，并連通出水箱，進一步優化了裝置的出水設計，通過對抽水泵工作輸出的控制可以達到控制流量的效果。

為進一步優化上述技術方案，在上述實施例的基礎上優選的，上述膜光催化反應裝置中，還包括曝氣組件，所述曝氣組件包括設置于所述催化反應槽底部的擴散器10、及與所述擴散器10連通的氣泵3。

本實施例提供的技術方案通過曝氣組件的設計，在工作中，在反應槽底部產生大量的氣泡，氣泡上浮與懸浮于槽液中的纖維膜發生作用，氣泡能夠更加充分的攪動槽液令槽液更加均勻高效的與纖維膜接觸或者剪切，進一步提升了過濾攔截的效果；優選的選用可控輸出氣泡量的氣泵，通過對輸出氣泡量的調節可以實現對過濾效果與節能的綜合考慮。

為進一步優化上述技術方案，在上述實施例的基礎上優選的，上述膜光催化反應裝置中，所述光催化組件包括均勻分布于所述纖維膜12周圍的四個或四個以上的紫外光源8。

本實施例提供的技術方案中，為保證光催化的充分進行，在纖維膜周圍均勻分布多個紫外光源，通過這種光源的大面積均勻分布的設計保證了光催化過程能夠在整個槽體范圍內都能夠充分進行。

為進一步優化上述技術方案，在上述實施例的基礎上優選的，上述膜光催化反應裝置中，所述催化反應槽的底部還設置有用于攪拌槽內液體的磁力攪拌器9。本實施例提供的技術方案中在反應槽內的底部設施磁力攪拌器，用于充分攪動槽內液體，令催化劑與待處理污水更加充分的混合保證了催化反應的效果。

為進一步優化上述技術方案，在上述實施例的基礎上優選的，上述膜光催化反應裝置中，所述出水管連接有流量計，用于測量通過所述出水管抽出液體的流量。進一步的也可在反應槽的進水處的進水泵2管路上設置流量計，用于更加精準的控制反應槽的進出水，令反應槽的工作更容易實現自動化的控制管理，減少直接的人力參與，降低了人力成本。

為進一步優化上述技術方案，在上述實施例的基礎上優選的，上述膜光催化反應裝置中，所述轉軸11頂部通過傳動機構連接有可控轉速及旋向的輸出電機6。傳動機構可以包括齒輪組或者傳動帶輪等等之類的結構，此處不再具體例舉。

本實施例提供的技術方案考慮到實際的催化反應情況，可綜合調節各部件的工作參數，以到達最優的效果，其中此處提供一種優選的運行條件：轉軸的旋轉速度在0～300rpm,往復方向變化頻率在0～60s；曝氣強度在0～4l/min，反應器的液體停留時間控制在1～20h，出水通量控制在0～40l/h。

為進一步優化上述技術方案，在上述實施例的基礎上優選的，上述膜光催化反應裝置中，所述纖維膜12的中部及下部連接有配重組件。本實施例提供的技術方案主要是為了保證在纖維膜的旋轉過程中，依然能夠保證纖維膜的工作姿態防止纖維膜打結成團，造成過濾的效果下降。

采用上述各實施例中的膜光催化反應裝置，進行自動化的污水處理大致的工作過程如下：啟動進水泵2，廢水進入催化反應槽中；往催化反應槽內加入光催化劑；啟動氣泵3，使整個反應槽處于曝氣狀態；開啟轉軸11連接的輸出電機6，令纖維膜處于旋轉狀態；進水過程如下，當水位低于最低水位時候，進水泵通電，開始進水，水位達到最高水位時，進水停止。打開紫外光源8，開啟光催化反應，最后啟動抽水泵4通過纖維膜抽吸完成反應器出水。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。