两级生物膜-光催化耦合工艺降解微污染原水中有机物装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明公开了一种两级生物膜-光催化耦合工艺降解微污染原水中有机物装置，属于环境保护技术领域。
【背景技术】
[0002]微污染水源一般指手工业、农业和生活等方面产生的污水未经过合理的处理，直接排放到供给水源导致的，为污染水源主要含有微量的有机物、氨氮、农药等有害物质，常规的水处理方法很难将他们高效地处理掉。
[0003]随着我国经济的发展，工业化的快速的进程，使得众河流受到不同层次的污染，污染严重的河流丧失了原有自我修复能力，在我国水资源严重的短缺的情况下，微污染原水仍然作为饮用水水源，水中的有害物质存在潜在性的人体健康危害。
[0004]T12光催化技术作为一种“环境友好技术”，具有操作简单、无二次污染等优点，是21世纪催化学科备受关注的研究方向之一，可将受污染原水中的有机物化为水和二氧化碳，实现了整个降解过程中的清洁性，具有良好的经济、环境效益，；生物膜处理微污染水中的有机物产生的污泥量少，不会引起污泥膨胀；对污水水质和水量的变动具有较好的适应能力；工艺系统运行管理较方便的特性，将两种方法结合一起处理为污染水源的处理，可提高了出去水中的有机物的效率；已有的光催化-生物组合的方法能够去除微污染水中的有机物，但是存在工艺流程长、催化效果低和成本高等问题。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是:克服了现有光催化-生物组合处理微污染原水中有机物工艺流程长、催化效果差和成本高的弊端，提供了两级生物膜-光催化耦合工艺降解微污染原水中有机物装置，光催化反应与生物膜化反应集于一体且工艺流程短、效率高、成本低的装置。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:两级生物膜-光催化耦合工艺降解微污染原水中有机物装置，包括装置主体(14)，连通装置主体的进水水管(I)和出水管(13)，所述的该装置主体(14)由横向穿孔隔板(8)分成两成，上层为光催化反应区
(9)，下层为生物膜生化反应区(5);所述的光催化反应区(9)和生物膜生化反应区(5)分别填充光催化复合填料(10)和生物填充料(5)，生物膜生化反应区(5)底端设有进水管
(1)，进水管(I)上设有开水阀(2)与沉淀池(3)，在其左下角设有离心式鼓风机(7);所述的呙心式鼓风机(7)上方设有排水管(13)。
[0007]进一步的，所述的的沉淀池(3)中设有活性炭颗粒，吸附水中悬浮物以及不溶于水性的杂质。
[0008]进一步的，所述的进水管口(I)与装置主体(14)相连，在其中间安置过滤器(4)，去除水体悬浮物、颗粒物，降低浊度，减少系统污垢、菌藻、锈蚀等产生，防止进水口堵塞确保装置正常维持运转。
[0009]进一步的，所述的生物填充料(5)为聚烯烃，所述的光催化复合填料(10)为Τ?02ΡΡ螺旋状复合填充材料。
[0010]进一步的，所述的装置主体上顶端安置有可旋转的紫外线的灯管(11)，具有杀菌的作用，实现了光催化反应区(9)的光照供给。
[0011]进一步的，所述的生物膜生化反应区(5)左下角设有离心式鼓风机(7)，实现了新空气由机壳的中心进入补充。
[0012]进一步的，所述的Ti02/PP复合填充材料的主要制备方法为:
(1)用吸管吸取10?20mL的钛酸异丙酯溶液滴加到200?400mL的蒸馏水中，并用0.5g/L?1.2g/L的盐酸溶液调节pH为1.5?3，在室温下使用搅拌机搅拌2?4h，直至乳白色均匀溶液；
(2)向乳白色均匀溶液中滴加5?1mL的三乙基酸溶液，调节pH为8?10，放入聚四氟乙烯内衬不锈钢反应器中，于120°C中加热15?20h，经沉淀反复抽滤洗涤后于马弗炉中煅烧I?3h，磨研，得T12材料；
(3)将聚丙烯塑料颗粒与Ti02材料按质量比3:100混合，加入18?35mL甲醇溶液，在超声波下处理20?45min，室温下使用搅拌机搅拌4?6h，于80°C下蒸干，研磨，得T12/PP复合填料。
[0013]本发明原理为:吸附在纳米颗粒表面的溶解氧俘获电子形成超氧负离子，而空穴将吸附在催化剂表面的氢氧根离子和水氧化成氢氧自由基。超氧负离子和氢氧自由基具有很强的氧化性，能将绝大多数的有机物氧化至最终产物0)2和H2O,对一些无机物也能彻底分解。
[0014]本发明的有益效果是:结合生物膜和光催化处理微污染原水的优点，采取了生物膜和光催化技术耦合的方法，高效的降解了微污染原水中有机物，缩短了工艺流程、降低了成本的特性。
【附图说明】
[0015]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0016]图1为本发明两级生物膜-光催化耦合工艺降解微污染原水中有机物装置的结构示意图。
[0017]图中:1、注水管；2、开水阀；3、沉淀池；4、过滤器；5、生物膜反应区；6、生物膜填充物；7、离心鼓风机；8、隔成小孔板；9、光催化反应区；10、光催化复合材料；11、紫外线等；12、关水阀；13、排水管；14、装置主体。
【具体实施方式】
[0018]两级生物膜-光催化耦合工艺降解微污染原水中有机物装置，具有装置主体
(14)，连通装置主体的进水水管(I)和出水管(13)，所述的该装置主体(14)由横向穿孔隔板(8)分成两成，上层为光催化反应区(9)，下层为生物膜生化反应区(5)。
[0019]所述的光催化反应区(9)和生物膜生化反应区(5)分别填充光催化复合填料(10)和生物填充料(5)，生物膜生化反应区(5)底端设有进水管(1)，进水管(I)上设有开水阀(2)与沉淀池(3)，在其左下角设有离心式鼓风机(7)。
[0020]所述的离心式鼓风机(7)上方设有排水管(13)。
所述的的沉淀池(3)中设有活性炭颗粒，吸附水中悬浮物以及不溶于水性的杂质，所述的进水管口(I)与装置主体(14)相连，在其中间安置过滤器(4)，去除水体悬浮物、颗粒物，降低浊度，减少系统污垢、菌藻、锈蚀等产生，防止进水口堵塞确保装置正常维持运转；所述的生物填充料(5)为聚烯烃。
[0021]所述的光催化复合填料(10)为Ti02/PP螺旋状复合填充材料，所述的装置主体上顶端安置有可旋转的紫外线的灯管(11)，具有杀菌的作用，实现了光催化反应区(9)的光照供给；所述的生物膜生化反应区(5)左下角设有离心式鼓风机(7)，实现了新空气由机壳的中心进入补充。
[0022]所述的Ti02/PP复合填充材料的主要制备方法为:
首先用吸管吸取10?20mL的钛酸异丙酯溶液滴加到200?400mL的蒸馏水中，并用0.5g/L?1.2g/L的盐酸溶液调节pH为1.5?3，在室温下使用搅拌机搅拌2?4h，直至乳白色均匀溶液；再向乳白色均匀溶液中滴加5?1mL的三乙基酸溶液，调节pH为8?10，放入聚四氟乙烯内衬不锈钢反应器中，于120°C中加热15?20h，经沉淀反复抽滤洗涤后于马弗炉中煅烧I?3h，磨研，得Ti02材料；将聚丙烯塑料颗粒与T12材料按质量比3:100混合，加入18?35mL甲醇溶液，在超声波下处理20?45min，室温下使用搅拌机搅拌4?6h，于80°C下蒸干，研磨，最终得Ti02/PP复合填料。
应用方法
[0023]首先，转动进水阀(2)将待处理的有机物微污染原水进入沉淀池(3)中进行沉淀
(3)，沉淀池(3)底部有活性炭填充，吸附水中吸附水中悬浮物以及不溶于水性的杂质，再通过过虑器(4)去除水体悬浮物、颗粒物，降低浊度，减少系统污垢、菌藻、锈蚀等产生，防止进水口堵塞确保装置正常维持运转，然后有机物微污染原水进入生物膜反应区(5)在离心鼓风机(7)的作用下形成一个有氧生物膜反应，通过隔层小孔板与填满Ti02/PP复合填充材料(10)的光催化反应区进行耦合反应，最终达到降解微污染原水中有机物的目的。
【主权项】
1.两级生物膜-光催化耦合工艺降解微污染原水中有机物装置，包括装置主体(14)，连通装置主体的进水水管(I)和出水管(13)，其特征在于:所述的该装置主体(14)由横向穿孔隔板(8)分成两成，上层为光催化反应区(9)，下层为生物膜生化反应区(5);所述的光催化反应区(9)和生物膜生化反应区(5)分别填充光催化复合填料(10)和生物填充料(5)，生物膜生化反应区(5)底端设有进水管(1)，进水管(I)上设有开水阀(2)与沉淀池(3)，在其左下角设有离心式鼓风机(7);所述的离心式鼓风机(7)上方设有排水管(13)。2.根据权利要求1两级生物膜-光催化耦合工艺降解微污染原水中有机物装置，其特征在于:所述的的沉淀池(3)中设有活性炭颗粒，吸附水中悬浮物以及不溶于水性的杂质。3.根据权利要求1两级生物膜-光催化耦合工艺降解微污染原水中有机物装置，其特征在于:所述的进水管口(I)与装置主体(14)相连，在其中间安置过滤器(4)，去除水体悬浮物、颗粒物，降低浊度，减少系统污垢、菌藻、锈蚀物质，防止进水口堵塞确保装置正常维持运转。4.根据权利要求1两级生物膜-光催化耦合工艺降解微污染原水中有机物装置，其特征在于:所述的生物填充料(5)为聚烯烃；所述的光催化复合填料(10)为Ti02/PP螺旋状复合填充材料。5.根据权利要求1两级生物膜-光催化耦合工艺降解微污染原水中有机物装置，其特征在于:所述的装置主体上顶端安置有可旋转的紫外线的灯管(11)，具有杀菌的作用，实现了光催化反应区(9)的光照供给。6.根据权利要求1两级生物膜-光催化耦合工艺降解微污染原水中有机物装置，其特征在于:所述的生物膜生化反应区(5)左下角设有离心式鼓风机(7)，实现了新空气由机壳的中心进入补充。7.根据权利要求4所述的T12/PP复合填充材料的主要制备方法为: (1)用吸管吸取10?20mL的钛酸异丙酯溶液滴加到200?400mL的蒸馏水中，并用.0.5g/L?1.2g/L的盐酸溶液调节pH为1.5?3，在室温下使用搅拌机搅拌2?4h，直至乳白色均匀溶液； (2)向乳白色均匀溶液中滴加5?1mL的三乙基酸溶液，调节pH为8?10，放入聚四氟乙烯内衬不锈钢反应器中，于120°C中加热15?20h，经沉淀反复抽滤洗涤后于马弗炉中煅烧I?3h，磨研，得T12材料； (3)将聚丙烯塑料颗粒与T12材料按质量比3:100混合，加入18?35mL甲醇溶液，在超声波下处理204?5min，室温下使用搅拌机搅拌4?6h，于80°C下蒸干，研磨，得T12/PP复合填料。
【专利摘要】本发明公布了一种两级生物膜-光催化耦合工艺降解微污染原水中有机物装置，该装置主体(14)由进水水管(1)和出水管(13)连接贯通，在该装置主体(14)中由横向穿孔隔板(8)分成两成，上层为光催化反应区(9)，下层为生物膜生化反应区(5)，使得生物膜生化反应和光催化反应集成于同一反应装置中，光催化反应区(9)和生物膜生化反应区(5)分别设有TiO2/PP填充物和聚乙烯填充物。在该装置主体上端安置紫外线灯，在紫外线光线的照射下使光催化降解床中更多的TiO2/PP填充物表面受到光的照射，提高光催化降解微污染原水中有机物的效率，充分产生耦合作用，具有缩短处理工艺流程，节省了成本等特性。
【IPC分类】C02F101/30, C02F9/14
【公开号】CN105036456
【申请号】CN201510325551
【发明人】黄勇, 余静
【申请人】常州大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年6月13日