[发明专利]光催化内循环一体式MBR反应器

说明书

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技术领域

本发明涉及一种高级氧化技术和膜生物反应器技术（MBR）结合的处理难降解类污水的方法，属环保技术领域。

背景技术

   膜生物反应器是将高效膜分离技术与生物反应器的生物降解集于一体的生化反应系统，他用传统的膜组件代替传统生化处理的二次沉淀池进行泥水分离，具有固液分离效率高，生物量高、产水水质好，处理效率高等特点。传统的MBR工艺在废水处理领域已经得到广泛的应用，但是由于微生物的生物降解能力有限，对于很多长链，环状，甚至有毒有机物的去除效率低下，甚至不能降解。对于含有此类难降解类有机物，常常辅以高级氧化技术，其主要特点是氧化激发过程产生大量无选择性的、异常活泼的羟基自由基（·OH），并可诱发系列链式反应，对难降解类有机物的分子结构进行破坏，转化低毒、易生物降解的小分子有机物甚至于矿化。

高级氧化技术（Advanced oxidation process, AOPs）主要用于难降解类有机污染物的新技术。其主要特点是（1）产生大量非常活泼的羟基自由基（·OH），并产生大量链式反应；（2）·OH能无选择性的直接与废水中的污染物反应，甚至矿化为二氧化碳和水，不产生二次污染物；（3）反应可以在常温常压下进行，能单独进行处理也可以与其他反应结合。根据其使用的氧化剂及条件不同，一般分为芬顿、类芬顿氧化、光化学和光催化氧化法、超声氧化、电化学氧化法等。

但是对于一些特殊的废水，比如高含盐、含难生物降解类有机物质、COD浓度较高的废水其处理采用单独的生化和高级氧化有其局限性。传统的生化处理难以对难降解有机物进行有效的脱除，而单独使用高级氧化技术又有可能存在资金投入和运行成本过高等缺点。因此，结合生化和高级氧化技术的组合处理工艺对于处理上述废水具有高效、经济、无二次污染等众多优点而具有广阔的前景。

发明内容

   本发明的目的是针对现有技术的缺点，提供一种光催化氧化和膜生物反应器结合的装置。

   本发明的反应装置主要包含传统MBR的生化反应单元和以紫外光并投加双氧水为代表的催化氧化单元。

本发明是通过以下技术措施实现的：包括生化反应区、两组膜分离组件、曝气系统、膜产水泵、催化氧化系统。其特征在于，两组膜分离系统被赋予不同的功能，一组膜组件作为传统MBR的产水组件（整个系统的产水），另一组作为催化氧化内循环的产水组件。废水中的有机物在生化和催化氧化双重条件下进行降解，从而提高了废水的去除效率。

本发明的特点在于：

催化氧化中双氧水的量可以根据需要进行调控，内循环产水的催化氧化停留时间也可以独立控制；

反应装置内的两组膜组件，可以由产水泵独立控制，且两组膜的工艺条件比如水力停留时间、活性污泥浓度、催化氧化单元中催化剂的强度和剂量都可以独立控制。整个系统可以由PLC进行控制；

利用膜产水作为催化氧化的进水，不含有悬浮物，能最大程度发挥催化氧化的效率。

本发明采用以下技术方案：

所述光催化内循环一体式MBR反应器结构包括紫外灯管、循环管、光催化循环泵、溢流管、进水管、进水泵、风机、产水管、产水泵、双氧水投加计量装置、光催化反应器、生化反应器、光催化循环膜组件、产水膜组件。

所述反应器的工作过程：废水自泵进入生化反应区，在曝气装置作用下，进行生化降解。生化反应区安置两组膜组件，其中一组作为系统产水外排，另外一组作为光催化内循环的产水膜组件。内循环产水进入光催化体系中，光催化反应根据水质情况及降解需要，调整紫外灯的功率及双氧水的投加量，废水通过催化降解后溢流到生化反应区进行生化降解。两组膜装置可以独立控制其工艺参数，整个系统可由PLC控制。

所述反应器各部件是这样运作的：污水通过进水泵（6）进入生化反应器（12）进行生化降解，通过风机（7）供氧及使得活性污泥与废水充分接触，并通过曝气头产生的气泡对光催化循环膜组件（13）和产水膜组件（14）进行冲刷，减缓膜污染；光催化循环膜组件（13）作为内循环的产水膜组件，其通过光催化循环泵（3）产水进入光催化反应器（11），光催化反应器（11）中内置紫外灯光管（1），并且通过双氧水投加计量装置（10）辅以双氧水，加强催化功效。催化氧化的废水通过溢流管（4）重新回到生化反应装置器（12）内，产水膜组件（14）作为系统的最终产水膜，通过产水泵（9）和产水管（8）使产水外排。

本发明与现有技术相比，具有以下实质性特点和显著优点：