本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种净水装置及其实现方法。
背景技术：
现有技术中，污水处理过程通常采用膜分离技术，膜分离技术是指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过半透膜时，实现选择性分离的技术，在饮用水净化、工业用水处理，食品、饮料用水净化、除菌，生物活性物质回收、精制等方面得到广泛应用，并迅速推广到纺织、化工、电力、食品、冶金、石油、机械、生物、制药、发酵等各个领域，分离膜因其独特的结构和性能，在环境保护和水资源再生方面异军突起，在环境工程，特别是废水处理和中水回用方面有着广泛的应用前景。但是膜分离技术对于微污染物的去除效率不高，往往会产生膜污染，需要大量更换过滤膜，增加了使用成本。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种微污染物高效去除、处理效果稳定可靠、运行成本低廉的净水装置。
本发明的另一目的在于提供一种净水装置的实现方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种净水装置，包括进水箱、进水泵、膜反应器、加压泵、纳米铁、搅拌器、平板膜组件、出水泵和出水箱，其中，所述进水箱通过所述进水泵与所述膜反应器相连接，所述膜反应器顶端设有顶盖，所述顶盖设有进水口和进料口，所述进水泵与所述进水口相连接；所述平板膜组件设置所述膜反应器内且位于膜反应器的下部，所述平板膜组件将所述膜反应器分为上下两个区域，所述上方区域为污水区、所述下方区域为净水区；所述加压泵设置在所述膜反应器的顶盖上，且所述加压泵与所述膜反应器相连接；所述搅拌器设置在所述膜反应器内且位于所述污水区内；所述纳米铁从所述顶盖的进料口进入所述膜反应器的污水区内；所述出水箱通过所述出水泵与所述膜反应器的净水区相连接。
优选地，所述平板膜组件包括安装架和过滤膜，所述过滤膜固定在所述安装架上。
优选地，所述过滤膜为微滤膜、超滤膜或者纳滤膜。
优选地，所述膜反应器为圆柱形密封容器。
一种由上述净水装置的实现方法，包括下述步骤：
(1)首选将平板膜组件安装在膜反应器内，之后安装搅拌器和加压泵，将顶盖安装在膜反应器上，并分别连接进水泵、进水箱和出水泵、出水箱；
(2)根据待处理水样的处理量准备好纳米铁，并将纳米铁从顶盖的进料口放入膜反应器的污水区内；
(3)进水泵启动，将进水箱内的待处理水样输入膜反应器的污水区；搅拌器和加压泵启动，搅拌器旋转的同时加压泵对膜反应器的污水区进行加压，经过处理的水样进入膜反应器的净水区变为滤液，反应一段时间后，反应过程结束；
(4)出水泵启动，将滤液输出到出水箱内，完成净水过程。
优选地，所述加压泵的压力调节为0-0.7mpa。
优选地，所述搅拌器的转速调节为0-1000rpm。
优选地，所述反应时间为0-500min。
本发明的工作原理：
工作时，首选将平板膜组件安装在膜反应器内，之后安装搅拌器和加压泵，将顶盖安装在膜反应器上，并分别连接进水泵、进水箱和出水泵、出水箱；根据待处理水样的处理量准备好纳米铁，并将纳米铁从顶盖的进料口放入膜反应器的污水区内；进水泵启动，将进水箱内的待处理水样输入膜反应器的污水区；搅拌器和加压泵启动，搅拌器旋转的同时加压泵对膜反应器的污水区进行加压，将搅拌器的转速调节为0-1000rpm，将加压泵的压力调节为0-0.7mpa，经过处理的水样进入膜反应器的净水区变为滤液，经过0-500min的时间后，反应结束；出水泵启动，将滤液输出到出水箱内，完成净水过程。
本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：
(1)本发明应用范围广泛，涵盖重金属废水(镉废水、铜废水等)、有机废水(印染废水、纺织废水等)、微污染水(工业废水二级出水、给水等)等；本发明所提出的“进水+纳米铁+膜反应器+过滤+出水”一体化方案对重金属废水、有机废水、工业废水二级出水、给水、微污染水中的难生物降解的污染物进行处理取得了很好的效果，并且该工艺处理效果稳定可靠，运行成本低廉；
(2)本发明利用纳米铁参与反应可以达到提高污染物截留率、回收利用纳米零价铁以及控制反应过程的效果，通过搅拌器不停搅拌，同时纳米铁可降解去除污染物，有效降低膜污染发生；
(3)通过本发明提出的一体化净水方案对废水中甲基橙具有明显的脱色作用，可有效降解大分子染料、吸附重金属以及微污染物，降低膜污染情况，提高膜通量及污染物去除率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中附图标记为：1、进水箱；2、进水泵；3、顶盖；4、膜反应器；5、搅拌器；6、平板膜组件；7、出水泵；8、出水箱。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示，一种净水装置，包括进水箱1、进水泵2、膜反应器4、加压泵、纳米铁、搅拌器5、平板膜组件6、出水泵7和出水箱，其中，所述进水箱1通过所述进水泵2与所述膜反应器4相连接，所述膜反应器4为圆柱形密封容器，所述膜反应器4顶端设有顶盖3，所述顶盖3设有进水口和进料口，所述进水泵2与所述进水口相连接；所述平板膜组件6设置所述膜反应器4内且位于膜反应器4的下部，所述平板膜组件6将所述膜反应器4分为上下两个区域，所述上方区域为污水区、所述下方区域为净水区，所述平板膜组件6包括安装架和过滤膜，所述过滤膜固定在所述安装架上，所述过滤膜为微滤膜、超滤膜或者纳滤膜；所述加压泵设置在所述膜反应器4的顶盖3上，且所述加压泵与所述膜反应器4相连接；所述搅拌器5设置在所述膜反应器4内且位于所述污水区内；所述纳米铁从所述顶盖3的进料口进入所述膜反应器4的污水区内；所述出水箱通过所述出水泵7与所述膜反应器4的净水区相连接。
本发明工作时，首选将平板膜组件6安装在膜反应器4内，之后安装搅拌器5和加压泵，将顶盖3安装在膜反应器4上，并分别连接进水泵2、进水箱1和出水泵7、出水箱；根据待处理水样的处理量准备好纳米铁，并将纳米铁从顶盖3的进料口放入膜反应器4的污水区内；进水泵2启动，将进水箱1内的待处理水样输入膜反应器4的污水区；搅拌器5和加压泵启动，搅拌器5旋转的同时加压泵对膜反应器4的污水区进行加压，将搅拌器5的转速调节为0-1000rpm，将加压泵的压力调节为0-0.7mpa，经过处理的水样进入膜反应器4的净水区变为滤液，经过0-500min的时间后，反应结束；出水泵7启动，将滤液输出到出水箱内，完成净水过程。
现就本发明具体应用举例说明：
1、本发明去除模拟印染废水二级出水的实验，具体内容如下：
(1)安装平板膜组件；
(2)配置浓度为18mg/l甲基橙模拟印染废水；
(3)配置浓度为0.1g/l纳米零价铁溶液；
(4)先从进水箱用进水泵将甲基橙模拟废水引入膜反应器，后将纳米零价铁溶液从顶盖的进料口加入膜反应器内；
(5)调节搅拌器转速至500rpm，膜反应器内压力0.25mpa，反应时间为300min；
(6)反应完成后，打开出水泵，将滤液收集到出水箱，测定滤液甲基橙浓度为0.035mg/l。
2、本发明去除东莞某厂二级出水cod的实验，具体内容如下：
(1)用进水箱收集某厂二级出水，测定其cod为35～55mg/l；
(2)安装平板膜组件；
(3)配置浓度为0.3g/l纳米零价铁溶液；
(4)先从进水箱用进水泵将某厂二级出水引入膜反应器，后将纳米零价铁溶液从顶盖的进料口加入膜反应器内；
(5)调节搅拌器转速至800rpm，膜反应器内压力0.4mpa，反应时间为500min；
(6)反应完成后，打开出水泵，将滤液收集到出水箱，测定滤液cod为5～15mg/l。
研究表明，零价铁用于污水处理，其主要作用原理是还原作用、间接氧化作用、微电解作用、混凝吸附作用等综合效应的结果。主要的还原反应机理是以铁单质为电子供体，有机物为电子受体。污染物通过得到电子、加氢还原，原有的官能团被破坏，如碳双键的断开、偶氮键的加氢还原、硝基还原为胺基、含氯有机物中氯原子的脱除等，从而使有机物失去显色基团或分解为小分子物质，复杂有机物变为简单有机物。在溶解氧存在或者通入o2条件下，零价铁与氧气反应，体系中还可以产生h2o2，h2o2可与fe2+作用产生羟基自由基(·oh等)，具有强氧化性，能将污染物氧化成小分子物质，此种反应为类fenton氧化反应，此过程与直接用fenton式剂相比，具有一定的优越性，它能够连续产生新的类fenton试剂(fe2+和h2o2)，即使在高ph条件下反应也能顺利进行，而fenton试剂本身在高ph时降解效果较差。在用零价铁处理污水时，会产生fe2+和fe3+，fe2+和fe3+水解形成一系列的含有羟基的简单单核配离子，它们进一步发生高分子缩聚反应形成以轻基架桥联结的带有高电荷的多核配离子，并向胶体态转化，最终形成大颗粒fe(oh)2和fe(oh)3絮状沉淀。随着ph值增高，两种沉淀在析出的过程中，fe(oh)3还有可能继续水解，形成fe(oh)2+与fe(oh)2+等络离子。多核配离子不仅对胶粒产生电性中和作用，降低ζ电位，发生凝聚，而且它的链状线型结构可以在己经中和的胶粒之间起粘结架桥作用，使它们很快凝成较大的絮凝物，形成具有较高表面能的胶团，并进一步吸附水中污染物，降低其表面能，直至最终聚结成较大的絮体沉淀下来。
当前，国内外对于纳米零价铁颗粒的工程技术应用研究多集中于与膜进行耦合以固定纳米铁颗粒从而形成新的改性膜用于处理污染物，而很少采用直接将纳米零价铁颗粒与膜反应器装置联用。而直接将纳米零价铁颗粒与膜反应器装置联用的优点在于，一方面，纳米铁不需要额外制备，过滤膜不需要进行改性，两者均可直接购买，使整个操作过程简化，提高效率，另一方面，在膜反应器内由于搅拌器的搅拌作用，纳米铁能够充分与污染物接触并反应，充分利用了纳米铁的比表面积，反应一段时间后，纳米铁被氧化成大颗粒fe(oh)2和fe(oh)3絮状沉淀并吸附污染物，从而降低膜污染，提高污染物截留率，同时可回收有价值的物质。
本发明应用范围广泛，涵盖重金属废水(镉废水、铜废水等)、有机废水(印染废水、纺织废水等)、微污染水(工业废水二级出水、给水等)等；本发明所提出的“进水+纳米铁+膜反应器+过滤+出水”一体化方案对重金属废水、有机废水、工业废水二级出水、给水、微污染水中的难生物降解的污染物进行处理取得了很好的效果，并且该工艺处理效果稳定可靠，运行成本低廉；利用纳米铁参与反应可以达到提高污染物截留率、回收利用纳米零价铁以及控制反应过程的效果，通过搅拌器不停搅拌，同时纳米铁可降解去除污染物，有效降低膜污染发生；通过本发明提出的一体化净水方案对废水中甲基橙具有明显的脱色作用，可有效降解大分子染料、吸附重金属以及微污染物，降低膜污染情况，提高膜通量及污染物去除率。
上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。