本發(fā)明涉及一種光催化-膜分離功能耦合的過(guò)濾裝置及其操作方法，屬于污水處理裝置的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，水污染在中國(guó)已經(jīng)成為一個(gè)非常嚴(yán)重的社會(huì)問(wèn)題。膜分離和光催化技術(shù)是常用的兩種水污染治理方法。膜分離可以過(guò)濾截留細(xì)菌、病毒及大分子有機(jī)污染物，而光催化技術(shù)可以直接利用太陽(yáng)能降解消除各種有機(jī)污染物、殺菌滅毒。

現(xiàn)有技術(shù)中存在的污水處理裝置中的膜分離和光催化都是分步進(jìn)行，處理效果和生產(chǎn)效率低。例如中國(guó)專利CN105060391A公開的用于處理有機(jī)廢水的外循環(huán)光催化旋液膜分離耦合反應(yīng)器。該裝置包括一個(gè)流動(dòng)床光催化反應(yīng)器，流動(dòng)床光催化反應(yīng)器通過(guò)進(jìn)料管與旋液分離器連接，旋液分離器的內(nèi)部設(shè)有中空纖維膜組件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種光催化-膜分離功能耦合的過(guò)濾裝置。

本發(fā)明提供一種上述過(guò)濾裝置的操作方法。

發(fā)明概述：

本發(fā)明基于具有光催化活性的濾膜，構(gòu)建具有光催化-膜分離耦合功能的過(guò)濾裝置。在實(shí)現(xiàn)膜分離凈化水的同時(shí)，利用過(guò)濾膜的光催化活性，在光照下將截留于濾膜表面的有機(jī)污染物污染物、細(xì)菌和病毒等有效分解，實(shí)現(xiàn)水體深度的深度凈化，同時(shí)有效地減輕甚至防止膜分離過(guò)程的濃差極化現(xiàn)象，提高膜的過(guò)濾性能。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種光催化-膜分離功能耦合的過(guò)濾裝置，包括原料瓶、膜過(guò)濾器、光源、第一收集瓶和第二收集瓶；所述光源設(shè)置在膜過(guò)濾器的正上方；膜過(guò)濾器包括過(guò)濾室，過(guò)濾室內(nèi)自上而下依次設(shè)置有石英透光窗口和濾膜；過(guò)濾室的側(cè)壁上設(shè)置有原料液進(jìn)口和濃縮液出口，所述原料液進(jìn)口和濃縮液出口均設(shè)置在石英透光窗口和濾膜之間；原料液瓶通過(guò)蠕動(dòng)泵與所述原料液進(jìn)口連接，所述第二收集瓶與所述濃縮液出口連接，所述過(guò)濾室的底部與第一收集瓶連通。所述的膜過(guò)濾器上方設(shè)有光源通過(guò)所述透光窗口，可以實(shí)現(xiàn)光催化-膜過(guò)濾雙重功能。透光窗口起到透光和密封作用。

優(yōu)選的，所述光源為汞燈光源或氙燈光源。

優(yōu)選的，原料液瓶與原料液進(jìn)口之間的連接管路上設(shè)置有第一壓力表；第二收集瓶與濃縮液出口之間的連接管路上設(shè)置有第二壓力表。第一壓力表和第二壓力表用于顯示管路的壓力。

進(jìn)一步優(yōu)選的，原料瓶與原料液進(jìn)料口之間的連接管路上通過(guò)軟管連接第一壓力表；第二收集瓶與濃縮液出料口之間的連接管路上通過(guò)軟管連接第二壓力表。

優(yōu)選的，第二收集瓶與濃縮液出口之間的連接管路上還設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)閥。

優(yōu)選的，所述濾膜水平設(shè)置在過(guò)濾室中。

優(yōu)選的，所述過(guò)濾室的底部通過(guò)開關(guān)閥與第一收集瓶連通。

上述過(guò)濾裝置的操作方法，包括步驟如下：

1)所述的膜過(guò)濾器上方設(shè)置光源，根據(jù)濾膜的光響應(yīng)特性，選擇光照波長(zhǎng)；通過(guò)調(diào)節(jié)電源輸入電壓調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度；

2)通過(guò)調(diào)節(jié)蠕動(dòng)泵的轉(zhuǎn)速，控制料液流量；

3)利用所述壓力調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)過(guò)濾時(shí)的壓力，提升膜過(guò)濾的速度；

4)在膜過(guò)濾的同時(shí)結(jié)合光照射，實(shí)現(xiàn)濾膜的膜分離和光催化耦合作用。

優(yōu)選的，所述光源垂直照射。垂直照射保證入射光與濾膜全面充分接觸，實(shí)現(xiàn)高效的膜分離和光催化的耦合功能。

優(yōu)選的，所述步驟1)中選擇的光照波長(zhǎng)為300～900nm。

優(yōu)選的，所述步驟2)中蠕動(dòng)泵的轉(zhuǎn)速為0～300rpm；所述料液流量為0.07～600mL/min。

優(yōu)選的，所述步驟3)中過(guò)濾時(shí)的壓力為0～0.6MPa。

本發(fā)明的有益效果為：

1.本發(fā)明所述光催化-膜分離功能耦合的過(guò)濾裝置，將膜過(guò)濾分離與光催化結(jié)合實(shí)現(xiàn)光催化-膜分離耦合過(guò)程，過(guò)濾分離的同時(shí)光催化氧化分解有機(jī)污染物或細(xì)菌病毒，實(shí)現(xiàn)深度凈化，是一種具有巨大潛力的水污染深度凈化技術(shù)；

2.本發(fā)明所述光催化-膜分離功能耦合的過(guò)濾裝置，同時(shí)實(shí)現(xiàn)膜分離、有機(jī)污染物降解、除臭、殺菌、清除污染微生物等，可用于物料分離、污水及飲用水凈化等；且同時(shí)有效地減輕甚至防止膜分離過(guò)程的濃差極化現(xiàn)象，提高膜的過(guò)濾性能，延長(zhǎng)使用壽命。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所述具有光催化-膜分離耦合功能的過(guò)濾裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1、原料瓶；2、蠕動(dòng)泵；3、第一壓力表；4、膜過(guò)濾器；5、石英透光窗口；6、濾膜；7、開關(guān)閥；8、第一收集瓶；9、第二壓力表；10、壓力調(diào)節(jié)閥；11、第二收集瓶；12、光源。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例和說(shuō)明書附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，但不限于此。

實(shí)施例1

如圖1所示。

一種光催化-膜分離功能耦合的過(guò)濾裝置，包括原料瓶1、膜過(guò)濾器4、光源12、第一收集瓶8和第二收集瓶11；所述光源12設(shè)置在膜過(guò)濾器4的正上方；膜過(guò)濾器4包括過(guò)濾室，過(guò)濾室內(nèi)自上而下依次設(shè)置有石英透光窗口5和濾膜6；過(guò)濾室的側(cè)壁上設(shè)置有原料液進(jìn)口和濃縮液出口，所述原料液進(jìn)口和濃縮液出口均設(shè)置在石英透光窗口5和濾膜6之間；原料液瓶1通過(guò)蠕動(dòng)泵2與所述原料液進(jìn)口連接，所述第二收集瓶11與所述濃縮液出口連接，所述過(guò)濾室的底部與第一收集瓶8連通。所述的膜過(guò)濾器4上方設(shè)有光源12通過(guò)所述透光窗口，可以實(shí)現(xiàn)光催化-膜過(guò)濾雙重功能。透光窗口起到透光和密封作用。

實(shí)施例2

如實(shí)施例1所述的光催化-膜分離功能耦合的過(guò)濾裝置，其區(qū)別在于，所述光源12為汞燈光源。

實(shí)施例3

如實(shí)施例1所述的光催化-膜分離功能耦合的過(guò)濾裝置，其區(qū)別在于，原料液瓶1與原料液進(jìn)口之間的連接管路上設(shè)置有第一壓力表3；第二收集瓶11與濃縮液出口之間的連接管路上設(shè)置有第二壓力表9。第一壓力表3和第二壓力表9用于顯示管路的壓力。

實(shí)施例4

如實(shí)施例3所述的光催化-膜分離功能耦合的過(guò)濾裝置，其區(qū)別在于，原料瓶1與原料液進(jìn)料口之間的連接管路上通過(guò)軟管連接第一壓力表3；第二收集瓶11與濃縮液出料口之間的連接管路上通過(guò)軟管連接第二壓力表9。

實(shí)施例5

如實(shí)施例1所述的光催化-膜分離功能耦合的過(guò)濾裝置，其區(qū)別在于，第二收集瓶11與濃縮液出口之間的連接管路上還設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)閥10。

實(shí)施例6

如實(shí)施例1所述的光催化-膜分離功能耦合的過(guò)濾裝置，其區(qū)別在于，所述濾膜6水平設(shè)置在過(guò)濾室中。

實(shí)施例7

如實(shí)施例1所述的光催化-膜分離功能耦合的過(guò)濾裝置，其區(qū)別在于，所述過(guò)濾室的底部通過(guò)開關(guān)閥7與第一收集瓶8連通。

實(shí)施例8

如實(shí)施例1-7所述過(guò)濾裝置的操作方法，包括步驟如下：

1)所述的膜過(guò)濾器上方設(shè)置光源12，根據(jù)濾膜6的光響應(yīng)特性，選擇光照波長(zhǎng)；通過(guò)調(diào)節(jié)電源輸入電壓調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度；

2)通過(guò)調(diào)節(jié)蠕動(dòng)泵2的轉(zhuǎn)速，控制料液流量；

3)利用所述壓力調(diào)節(jié)閥10調(diào)節(jié)過(guò)濾時(shí)的壓力，提升膜過(guò)濾的速度；

4)在膜過(guò)濾的同時(shí)結(jié)合光照射，實(shí)現(xiàn)濾膜的膜分離和光催化耦合作用。

實(shí)施例9

如實(shí)施例8所述過(guò)濾裝置的操作方法，所不同的是，所述光源12垂直照射。垂直照射保證入射光與濾膜6全面充分接觸，實(shí)現(xiàn)高效的膜分離和光催化的耦合功能。

實(shí)施例10

如實(shí)施例8所述過(guò)濾裝置的操作方法，所不同的是，所述步驟1)中選擇的光照波長(zhǎng)為500nm。

實(shí)施例11

如實(shí)施例8所述過(guò)濾裝置的操作方法，所不同的是，所述步驟2)中蠕動(dòng)泵的轉(zhuǎn)速為200rpm；所述料液流量為100mL/min。

實(shí)施例12

如實(shí)施例8所述過(guò)濾裝置的操作方法，所不同的是，所述步驟3)中過(guò)濾時(shí)的壓力為0.5MPa。