[发明专利]饮用水中腐殖酸去除装置及其去除方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种饮用水处理技术领域的方法，具体是采用TiO₂/UV催化氧化耦合膜分离去除水中腐殖酸的水处理技术。

背景技术

腐殖酸（HA）是天然有机物（NOM）的一种重要组成部分，它主要源于植物和动物新陈代谢的分解产物，常存在于地表水与地下水中。腐殖物质的存在可能影响饮用水中不良的口感和观感，腐殖酸还与混凝和活性炭吸附水处理方法争夺化合物吸附点。他们还可以在饮用水氯化消毒过程发生反应形成消毒副产物，如三卤甲烷（THMs）、卤乙酸和卤乙腈等消毒副产品。因此，在地表水的处理中控制腐殖酸起着重要的作用。有研究表明，常规的水处理工艺很难去除含有腐殖酸的天然有机物，一般来说，在常规净水工艺对总有机碳（TOC）去除率仅为10%~50%。即使是微滤（MF）和超滤（UF）膜尽管能有效地去除水中一些大分子物质如浊度及病原体等，但对NOM的去除效果较差，例如，有学者研究证实MF/UF对NOM的去除低于10%，反过来NOM会增加对膜的污染。

对去除水中腐殖酸的化学方法之一是光催化氧化。光催化氧化始于1972年日本学者Fujisllima和Honda在《Nature》杂志上发表的关于光电池中光辐射TiO₂发现TiO₂单晶电极光分解水，并产生氢气。1976年Frank等人用半导体材料催化氧化污染物取得重要进展，研究了TiO₂多晶电极/紫外光作用下对二苯酚、I^-、Br^-、Cl^-、Fe²⁺、Ce³⁺和Cr³⁺，的光解过程，用TiO₂粉末来催化光解水中污染物也取得了满意的结果。同年John和Carey等报道了在紫外光照射下，纳米级TiO₂能使难降解的有机化合物多氯联苯(Polyclllorinated biphenyls)脱氯。1985年，Ollis发表了第一篇光催化在废水治理方面的应用综述，有关光催化降解有机污染物研究工作开始取得很大进步，出现了众多的研究报道。相对于常规的水和废水处理方法这项技术在过去几十年中成为研究热点。二氧化钛由于其光催化活性强，稳定性高，无环境污染和生产成本低等优点，是最常用的光催化剂之一。该催化剂可应用于粉末悬浮状态的形式，也可以固定在各种载体上，如玻璃，石英或不锈钢等。两种构造均有其优缺点。固定在载体上的光催化剂通常会显著减少与溶液的接触面积，结果会降低光催化剂的活性。当使用悬浮状态的光催化剂时，虽然其光催化降解效率高，但是要必须解决反应后的催化剂分离问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中天然有机物去除率低、同时光催化剂污染膜，导致膜使用寿命降低的技术难题，提供一种饮用水中腐殖酸去除装置，强化了对天然有机物的去除，而且能够降低膜污染。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种饮用水中腐殖酸去除装置，包括反应器主体、存放原水的进水箱和存放净化水的出水箱，所述的反应器主体内设有一挡光板，所述的挡光板将反应器主体分为光催化反应区和膜分离区，光催化反应区和膜分离区的上下两端连通，光催化反应区中设有透明灯套，透明灯套中设有紫外线光源，进水箱的出口通过管路连通光催化反应区的进口；膜分离区中设有浸没在原水的平板膜组件，所述的平板膜组件的正下方设有气体扩散装置，所述的气体扩散装置通过管路连接提供气源的空气泵，所述的平板膜组件的出口通过抽吸泵及阀路系统连通光催化反应区的进口、采样瓶和出水箱。

为控制反应时的温度，达到最佳的反应效率和效果，所述的反应器主体外壁设有冷却水循环筒，冷却水循环筒的下部设有进水口、上部设有出水口。为达到最佳的反应效率和效果，控制温度在25℃左右。

为使反应液与光催化剂混合均匀，所述的反应器主体底部设有搅拌器。

进一步的，所述的搅拌器为磁力搅拌器，磁力搅拌器的搅拌子置于反应器主体内。

为了强化反应器主体两区之间的水质均匀，还具有循环泵，所述的循环泵通过管路使光催化反应区和膜分离区形成循环回路。

为实现自动化控制，所述的空气泵、抽吸泵和循环泵由智能控制系统控制工作。

所述的平板膜组件与抽吸泵之间的管路上具有开关阀和精密压力表。

作为优先，所述的反应器主体的光催化反应区和膜分离区的体积比例为1∶1。