一种PPCPs类废水处理系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种PPCPs类废水处理系统及方法。
【背景技术】
[0002]研究表明全球约有600多万种PPCPs类物质，且每年都在以3%左右的比例增长，其与人类的生活密切相关。环境中的PPCPs类废水主要来源于工业废水、生活废水和养殖与畜牧业废水等，由于缺乏合适的处理方法与技术导致PPCPs类废水在环境中富集，从而给环境及人体健康带来极大威胁。因此，寻找出一种适用于PPCPs类废水的处理方法尤为重要。
[0003]膜分离技术出现于20世纪初，60年代以来取得了迅速的发展，膜分离技术兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保等特征，因此，在生产和生活中发挥着不可替代的作用，应用领域广泛并产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。PVDF膜机械强度与坚韧度高，抗紫外线和核辐射性，抗冲击性能等优点，在膜分离技术中也扮演着重要角色，不仅可以用于海水淡化，在废水处理中也有其独特的优势。然而将PVDF膜技术应用于PPCPs类废水的过程当中，该技术只能对PPCPs类废水进行物理分离却不能真正实现废水无害化，膜在使用过程中又容易受到污染从而影响其分离性能。
[0004]纳米光催化技术是一种高级氧化技术，它可用于空气净化，杀菌消毒，废水处理等领域。尤其在废水处理过程当中表现出其卓越的性能，纳米光催化剂在光的照射下产生具有强氧化作用的羟基自由基，从而将废水降解为对人体无害的气体和水，且不造成二次污染。纳米光催化技术中研究最为成熟的当为二氧化钛，然而二氧化钛仅能利用紫外光来产生催化作用，限制了其在实际废水处理当中的大规模使用。钨酸铋是一种可响应可见光的纳米光催化剂，但是在废水处理过程当中它和二氧化钛等光催化剂一样存在易团聚等问题。
[0005]因此，找到一种能将PPCPs类废水无害化的处理方式显得尤为重要。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题在于，提供一种PPCPs类废水处理系统及方法，可以对PPCPs类废水进行无害化处理。
[0007]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种PPCPs类废水处理系统，包括:
[0008]进水装置，用于将PPCPs类废水引入膜蒸馏装置；
[0009]膜蒸馏装置，内设有石墨烯钨酸铋PVDF光催化膜，所述膜蒸馏装置用于，通过所述石墨烯钨酸铋PVDF光催化膜在可见光激发下产生催化反应，对废水进行降解，再通过加热使所述石墨烯钨酸铋PVDF光催化膜两侧产生蒸汽压差驱动水蒸气透过所述石墨烯钨酸铋PVDF光催化膜进入水循环装置；
[0010]水循环装置，用于通过水循环将透过所述石墨烯钨酸铋PVDF光催化膜的水蒸气液化为水后带入集水装置；
[0011]集水装置，用于收集经处理后的水。
[0012]进一步的，所述进水装置包括废水池和进水栗，所述进水栗通过管道分别连接所述废水池和所述膜蒸馏装置，所述进水栗设有液位控制器。
[0013]进一步的，所述膜蒸馏装置包括膜蒸馏器、加热器和所述石墨烯钨酸铋PVDF光催化膜，所述石墨烯钨酸铋PVDF光催化膜设置于所述膜蒸馏器内，并将所述膜蒸馏器分割为相互隔离的热侧和冷侧，所述加热器设置于所述膜蒸馏器的热侧。
[0014]进一步的，所述加热器为电加热器或太阳能加热器，所述加热器设有温度传感器，以控制所述膜蒸馏器的热侧的水温。
[0015]进一步的，所述水循环装置包括循环水栗和循环水池，所述循环水栗通过管道分别连接所述膜蒸馏器的冷侧和所述循环水池，所述膜蒸馏器的冷侧和所述循环水池还通过管道直接相连。
[0016]进一步的，废水处理系统还包括光催化装置，所述光催化装置包括可见光源和石英冷阱，所述可见光源设置于所述石英冷阱内，所述石英冷阱设置于所述膜蒸馏器内。
[0017]本发明还提供了一种基于上述的PPCPs类废水处理系统的废水处理方法，包括:
[0018]进水栗将废水从废水池中引入膜蒸馏器热侧；
[0019]在可见光激发下，所述石墨烯钨酸铋PVDF光催化膜产生催化反应，对废水进行降解；
[0020]加热器对所述膜蒸馏器的热侧进行加热，从而产生水蒸气并透过所述石墨烯钨酸铋PVDF光催化膜进入膜蒸馏器冷侧；
[0021]打开循环水栗，以一定的流速使水在膜蒸馏器冷侧和循环水池中循环，从而在循环过程中将透过来的水蒸气冷凝为水，并带入集水装置进行收集。
[0022]进一步的，所述可见光为太阳光、所述可见光源发出的可见光、紫外线光中的一种或多种。
[0023]进一步的，所述加热器对所述膜蒸馏器的热侧加热的温度为50-80°C，；所述膜蒸馏器的热侧的水力停留时间为2-6h，所述膜蒸馏器的冷热侧温度差为20-50°C。
[0024]进一步的，所述石墨烯钨酸铋PVDF光催化膜的膜污染的清洗方式为常规的水洗、酸洗、碱洗、超声清洗、紫外辐射清洗和可见光辐射清洗中的任意一种。
[0025]实施本发明，具有如下有益效果:本发明兼具膜分离技术和纳米光催化技术的优点，是PPCPs类废水处理的有效手段。石墨烯钨酸铋纳米光催化剂不仅可以减缓PVDF膜的污染，延长PVDF膜的使用寿命，也可以提高PVDF膜对PPCPs废水的处理效率。本发明以PVDF膜为石墨烯钨酸铋纳米光催化剂的载体，也解决了其在废水处理当中难以回收的问题。本发明方法对PPCPs废水有极佳的处理效果，COD去除率可达99%以上，从而实现水的高度纯化，具有很强的实用性和广阔的市场前景。
【附图说明】
[0026]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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。
[0027]图1是本发明提供的PPCPs类废水处理系统的一个实施例的系统框图；
[0028]图2是本发明提供的PPCPs类废水处理系统的另一实施例的系统框图。
【具体实施方式】
[0029]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0030]实施例1
[0031]图1是本发明提供的PPCPs类废水处理系统的一个实施例的系统框图，如图1所示，包括进水装置101、膜蒸馏装置102、水循环装置103和集水装置104。
[0032]如图1所示，进水装置101用于将PPCPs类废水引入膜蒸馏装置，进水装置101具体包括废水池1011和进水栗1012，进水栗1012通过管道分别连接废水池1011和膜蒸馏装置102，进水栗1012设有液位控制器，可以自动补充废水。
[0033]如图1所示，膜蒸馏装置102包括膜蒸馏器1021、加热器1022和石墨烯钨酸铋PVDF光催化膜1023，石墨烯钨酸铋PVDF光催化膜1023设置于膜蒸馏器1021内，并将膜蒸馏器1021分割为相互隔离的热侧和冷侧，加热器1022设置于膜蒸馏器的热侧，加热器1022为电加热器或太阳能加热器，或其他能源方式的加热器，加热器设有温度传感器，以控制膜蒸馏器的热侧的水温。膜蒸馏装置102主要用于通过石墨烯钨酸铋PVDF光催化膜1023在可见光激发下产生催化反应，对废水进行降解，再通过加热使所述石墨烯钨酸铋PVDF光催化膜两侧产生蒸汽压差驱动水蒸气透过石墨烯钨酸铋PVDF光催化膜1023进入水循环装置103。
[0034]如图1所示，水循环装置103具体包括循环水栗1031和循环水池1032，循环水栗1032通过管道分别连接膜蒸馏器的冷侧和循环水池1032，膜蒸馏器的冷侧和循环水池1032还通过管道直接相连。水循环装置103主要用于通过水循环将透过石墨烯钨酸铋PVDF光催化膜1023的水蒸气液化为水后带入集水装置104。如图1所示，集水装置104具体是集水池，用于收集经处理后的水。
[0035]实施例2
[0036]本发明实施例提供了一种PPCPs类废水处理方法，是基于实施例1给出的PPCPs类废水处理系统的方法。PPCPs类废水具体是指包括各种处方药和非处方药、肥皂、香波、牙膏、香水、护肤品、防晒霜、发胶、染发剂等在内的一系列化学物质。但该方法能处理的废水并不局限于PPCPs类废水，也可以处理其他类废水。
[0037]本发明实施例以浓度为50mg/L的抗生素类废水环丙沙星盐酸盐为目标污染物，添加入废水池中。则本发明实施例包括步骤:
[0038](I)进水栗将抗生素类废水从废水池中引入膜蒸馏器热侧；
[0039](2)在太阳光激发下，石墨烯钨酸铋PVDF光催化膜产生催化反应，对废水进行降解；
[0040](3)加热器对膜蒸馏器的热侧进行加热，温度设为75°C，水力停留时间设为6h，以太阳能集热器为热源，冷水侧温度为室外温度25-35°C (不做控制)，从而产生水蒸气并透过石墨烯钨酸铋PVDF光催化膜进入膜蒸馏器冷侧；
[0041](4)打开循环水栗，以一定的流速使水在膜