本发明涉及膜分离污水处理技术领域，具体涉及一种采用光催化降解膜分离的污水处理系统。
背景技术：
近年来，光催化技术在难降解废水处理领域受到广泛关注，被认为是控制水体中难降解有机污染物最具发展前景的技术之一，目前已被广泛应用于纺织、染料、焦化、医药等废水的处理。目前国内外污水处理技术虽然已经取得了一定的成果，然而光催化污水处理技术中光源利用率低、污染物去除率不高，仍是亟需解决的问题。因此设计一种能可高效响应可见光的光-芬顿催化剂，并采用相应规模的微滤/超滤膜组件构建可见光催化-膜分离体系，实现污染物的高效降解及催化剂的有效分离回收是很有意义的。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种可选择性地降解高浓度有机废水，降解效率高、降解彻底，可回收反应液体系中的纳米级催化剂，使系统持续有效稳定运行，提高了膜的抗污染性和使用寿命的光催化降解膜分离污水处理系统，以解决上述背景技术中所述的现有光催化污水处理技术光源利用率低、有机物降解不彻底，系统中分离膜使用寿命短的技术问题。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：
采用光催化降解膜分离的污水处理系统，包括光反应处理系统、已处理水输出系统，所述光反应处理系统包括有双层管式陶瓷膜，所述双层管式陶瓷膜的内、外膜之间设有紫外光装置，所述双层管式陶瓷膜的内膜的外表面与外膜的内表面涂敷有光催化剂层；所述双层管式陶瓷膜采用由外到内的过滤方式，已处理的水由所述双层管式陶瓷膜的内膜空腔内输出至已处理水输出系统。待处理的污水由外层膜透过至内膜与外膜之间的空腔内进行降解处理，被降解处理的污水通过内膜分离至内膜空腔内，由内膜空腔输入至已处理水输出系统。
进一步的，所述光反应处理系统还包括双氧水输入系统，所述双氧水输入系统包括有设于所述双层管式陶瓷膜的内、外膜之间的双氧水管道，所述双氧水管道用于将双氧水输入到所述双层管式陶瓷膜的内、外膜之间的空腔中。通过双氧水管道将双氧水输入到内、外膜空腔中，紫外光装置发出紫外光，双氧水在紫外光照射下与发生光芬顿反应，降解污水中的有机物。
进一步的，所述光催化剂为铁型复合纳米催化剂。双氧水在紫外光照射下与铁型复合纳米催化剂反应产生大量羟基自由基，羟基自由基是一种活性氧化剂，可有效降解污水中的有机物。
进一步的，所述紫外光装置为若干个紫外灯管，每个紫外灯管均通过单独的开关控制。通过紫外灯开关分别单独控制调节紫外灯管的开关闭合，满足不同负荷条件下能耗的最优选择，实现资源最优化。
进一步的，所述若干个紫外灯管竖直均匀设置在所述双层管式陶瓷膜的内、外膜之间。紫外灯管竖直设置可实现紫外光无死角照射，使双氧水发生光芬顿反应更充分，保证产生足够的羟基自由基。
进一步的，所述紫外灯管的数量为4个，所述紫外灯管发出紫外光的光波长为365nm。
进一步的，所述双层管式陶瓷膜的内膜空腔连接有出水管，已处理的水通过所述出水管输送至所述已处理水输出系统。
进一步的，所述已处理水输出系统通过蠕动泵抽水方式输出已处理的水。通过蠕动泵抽水方式出水，调节蠕动泵转速，控制该系统出水流量。
进一步的，所述双氧水的浓度为10-30mm。
本发明有益效果：本发明负载在陶瓷膜上的光催化剂，催化性能好，可以有效地促进活性物质(羟基自由基)的产生，并且具有对高浓度难降解有机废水的无选择性、反应速率快、降解彻底等优点；陶瓷膜分离技术的高效截留、无相变分离特性，有效地回收了反应液体系中的纳米级催化剂，分离效果彻底，催化剂流失少，保持了反应器中催化剂的恒定及催化特性，使整个反应体系持续有效地稳定运行；通过光催化反应对污染物的降解，降低了废水的污染指数，提高了膜的抗污染性和使用寿命；可根据实验情况选择1个、2个、3个或更多个紫外灯管的开闭，不仅增加了实验设计条件，而且能实现资源最大化利用。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所述的采用光催化降解膜分离的污水处理系统的横向截面图。
图2为本发明实施例所述的采用光催化降解膜分离的污水处理系统进行污水处理的过程示意图。
图3为本发明实施例所述的利用光催化降解膜分离污水处理系统进行污水处理的结果示意图。
其中：1-双层管式陶瓷膜内膜；2-双层管式陶瓷膜外膜；3-光催化剂层；4-双氧水管道；5-紫外灯管；6-出水管。
具体实施方式
下面详细叙述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或它们的组。应该理解，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接，使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为便于理解本发明，下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步解释说明，且具体实施例并不构成对本发明实施例的限定。
本领域技术人员应该理解，附图只是实施例的示意图，附图中的部件并不一定是实施本发明所必须的。
实施例
如图1所示，本发明实施例提供了一种采用光催化降解膜分离的污水处理系统，包括光反应处理系统、已处理水输出系统，所述光反应处理系统包括有双层管式陶瓷膜，所述双层管式陶瓷膜的内、外膜1、2之间设有紫外光装置，紫外光装置发出紫外光，所述双层管式陶瓷膜的内膜1的外表面与外膜2的内表面涂敷有光催化剂层3；
所述双层管式陶瓷膜采用由外到内的过滤方式，已处理的水由所述双层管式陶瓷膜的内膜空腔内输出至已处理水输出系统。
所述光反应处理系统还包括双氧水输入系统，所述双氧水输入系统包括有设于所述双层管式陶瓷膜的内、外膜1、2之间的双氧水管道4，所述双氧水管道4用于将双氧水输入到所述双层管式陶瓷膜的内、外膜1、2之间的空腔中，所述光催化剂为铁型复合纳米催化剂，所述双氧水的浓度为10-30mm。
紫外光装置发出的紫外光照射在双氧水上，双氧水在铁型复合纳米催化剂的作用下发生光芬顿反应，产生大量羟基自由基，羟基自由基可氧化降解污水中的有机物。
所述紫外光装置为若干个紫外灯管5，每个紫外灯管5均通过单独的开关控制，满足不同负荷条件下能耗的最优选择，实现资源最优化。
所述若干个紫外灯管5竖直均匀设置在所述双层管式陶瓷膜的内、外膜1、2之间，所述紫外灯管5的数量为4个，所述紫外灯管5发出紫外光的光波长为365nm。
在实际使用中，所述紫外灯管5的数量并不受上述数量的限制，紫外灯管5的数量及其发出的紫外光的光波长可根据实际情况具体设置，紫外灯管的任何设置数量及其所发出的紫外光性质均在本发明的保护范围内。
所述双层管式陶瓷膜的内膜空腔连接有出水管6，已处理的水通过所述出水管6输送至所述已处理水输出系统。所述已处理水输出系统通过蠕动泵抽水方式输出已处理的水。通过蠕动泵抽水方式出水，调节蠕动泵转速，控制该系统出水流量。
如图2所示，本发明实施例所述的采用光催化降解膜分离的污水处理系统在具体使用时，污水在外界污水输入系统的作用下输送至双层管式陶瓷膜的外膜1的周围，在外膜1的隔离渗透作用下，污水透过外膜进入到内膜与外膜之间的空腔内，空腔内竖直设置有紫外灯管5，每个紫外灯管5通过单独的开关控制其开闭，可根据污水中有机物浓度和污水量，控制紫外灯管5的开启数量，从而合理利用资源。内膜与外膜之间的空腔内还设有双氧水管道4，双氧水通过双氧水管道4进入紫外灯管5与内外膜之间的孔隙内，内外膜的膜壁上涂覆有铁型复合纳米催化剂，双氧水受紫外光照射，在催化剂的作用下发生光芬顿反应，产生大量羟基自由基，羟基自由基为活性氧化剂，可氧化分解污水中的有机物。
被氧化降解的污水再通过内膜的隔离渗透作用进入内膜空腔内，内膜空腔内设出水管6，通过出水管6将已处理好的水输出再利用。
利用本发明所述的污水处理系统对含有磺胺嘧啶sdz的污水进行处理，不同的处理条件下，随处理时间的延长，污水中sdz的浓度变化如图3所示，图中①线表示只将污水通过陶瓷膜，而不进行紫外光照射和双氧水处理的条件下，污水中sdz浓度变化曲线，由①线可以看出，污水中sdz的浓度没有任何变化，表示只将污水通过陶瓷膜，污水没有得到降解；图中②线表示将污水通过陶瓷膜的同时添加双氧水，在处理前期，污水中的sdz浓度有所下降，之后便无变化，由②线可知，将污水通过陶瓷膜加双氧水处理，污水中的sdz有所降解，但降解效果有限；图中③线表示将污水通过紫外光照射的陶瓷膜，污水中的sdz浓度持续下降，至处理60分钟时，污水中的sdz浓度接近最低值，由③线可知，通过紫外光照射的陶瓷膜可对污水中的有机物进行有效降解，但降解速率有限；图中④线表示将污水通过紫外光照射的加入双氧水的陶瓷膜，污水中的sdz浓度快速下降，至处理20分钟时，污水中的sdz浓度达到最低值，接近o，之后便无变化，由④线可知，通过紫外光照射的加入双氧水的陶瓷膜可对污水中的sdz进行快速有效降解。
综上所述，本发明提供了一种采用光催化降解-膜分离的污水处理系统，该系统采用双层管式陶瓷膜由外到内的过滤方式对污水进行处理，双氧水作为光芬顿反应的反应物，通过双氧水管道4直接进入到紫外灯管5与陶瓷膜之间的空隙中，双氧水在紫外灯的照射下，与负载在陶瓷膜表面上的铁型复合纳米催化剂发生光芬顿反应，激发出大量的羟基自由基，进而降解污染物；出水系统中，通过蠕动泵抽水方式出水，调节蠕动泵转速，控制该系统出水流量，通过紫外灯开关控制调节四个紫外灯的开关闭合，满足不同负荷条件下能耗的最优选择，实现资源最优化。
本发明负载在陶瓷膜上的光催化剂，催化性能好，可以有效地促进活性物质(羟基自由基)的产生，并且具有对高浓度难降解有机废水的无选择性、反应速率快、降解彻底等优点；陶瓷膜分离技术的高效截留、无相变分离特性，有效地回收了反应液体系中的纳米级催化剂，分离效果彻底，催化剂流失少，保持了反应器中催化剂的恒定及催化特性，使整个反应体系持续有效地稳定运行；本发明的污水处理系统，在污水处理过程中产生了耦合效应，通过光催化反应对污染物的降解，降低了废水的污染指数，提高了膜的抗污染性和使用寿命，具有广阔的应用前景。
本领域普通技术人员可以理解：本发明实施例中的装置中的部件可以按照实施例的描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的部件可以合并为一个部件，也可以进一步拆分成多个子部件。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。