[发明专利]一种定向自修复平板陶瓷膜组件的水处理方法及处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及污水处理成套设备，具体涉及定向自修复平板陶瓷膜组件及其水处理方法。

背景技术

陶瓷平板膜生物反应器作为一种新型高效污水处理技术，已成为生活污水、含油废水、工业废水和极端环境废水（屠宰和养殖废水等）处理中不可或缺的处理技术。

众所周知，废水中的有机物是引起水体富营养化和环境污染的重要物质，造成水中藻类及其他微生物大量繁殖，使水中溶解氧下降，鱼类大量死亡，生态系崩溃，每年我国海域发生赤潮高达几十次，有机物是污染的重要原因之一；平板陶瓷膜已成为污水处理装置核心部件，实际运用中取得了良好效果。但系统过滤运行中因为有机物和无机物吸附在膜片表面，特别是养殖废水中含磷氮高，细菌及微生物及其容易繁殖生长，且代谢物容易与金属离子相互作用在膜表面形成一层凝胶层，或细菌会在陶瓷膜表面着床并牢固粘附在膜表面上形成覆膜层，导致膜片通道堵塞通量下降甚至导致系统崩溃。过滤10~30分钟就需要进行反洗1~3分钟，且反洗水量和压力都要加大到2倍，造成设备工作效率只有60%~70%左右，设备运行费用提高，投资成本增加；并且时间长了细菌容易繁殖，进一步造成污堵，需要用药洗，进一步减少了过滤时间并降低了总过滤效率，同时成本大幅增加，污泥量大幅增长。且所有酸碱盐类和氧化剂及酶洗涤剂类均会生成其它盐类物质，部分与细菌胶体基团在膜表面形成凝胶团并带入金属离子，造成二次堆积污染，并会改变PH值，衍生出另外的环境污染问题。

发明内容

为了解决现有技术中平板陶瓷膜组件在应用过程中容易污堵且频繁清洗，并造成系统运行效率低下，运行费用高的问题，市场上出现了机械刷洗膜片的装置，但它只能清除无机颗粒物质，对有机物产生的软体胶体物质无法清除，另外也有使用纳米二氧化钛投入膜池并加入紫外线产生羟基自由基的试验，但因为纳米二氧化钛颗粒非常细小，容易造成膜孔堵塞并容易流失。纳米二氧化钛膜和紫外光及其他氧化剂联动耦合协同的工业大型反应器设计一直是一个大难题，且没有应用案例。

本发明提供了一种能在水处理过滤中随机对平板陶瓷膜片表面进行定向清洗，不需进行频繁的用空气与水及药反冲洗，就可确保平板陶瓷膜片过滤效果的定向自修复平板陶瓷膜组件的水处理方法及装置。

所述定向自修复平板陶瓷膜组件的水处理方法是：先在平板膜片表面上涂覆有颗粒大小为10-300nm的锐钛矿纳米催化型二氧化钛非对称分离膜，然后将平板膜片组装成水处理平板陶瓷膜组件，在平板膜片之间设置有能随机对平板膜片表面进行擦洗的旋转毛刷辊，在平板膜片之间安装有紫外线发生装置，并在反冲洗时的介质中加入臭氧和双氧水，所述纳米催化型二氧化钛非对称分离膜为纳米二氧化钛膜或掺杂二氧化钛膜及可产生光催化作用的膜，并经过高温烧制和载体牢固结合。

本发明所述一种能在水处理过滤中随机对平板膜片进行定向清洗，不需进行频繁的用空气与水及药反冲洗，就可确保平板膜片的过滤效果的中空平板陶瓷膜组件系统装置；为防止有机物和无机物吸附在平板陶瓷膜片表面，或细菌会在陶瓷膜表面着床并牢固粘附在膜表面上形成覆膜层，导致膜片通道堵塞通量下降的问题，如在平板陶瓷膜上使用纳米催化型二氧化钛非对称分离膜，并在膜片之间安装紫外光灯管，当在紫外光的激发下，纳米二氧化钛吸收足够高的光能后，将产生电子空穴对，在有水和氧的介质中，氧和水分子与光生电子或空穴结合产生化学性质极为活跃的超氧离子自由基（.O2-）和羟基自由基（.OH），和（H₂O₂）等。这样利用其强氧化能力对污水中的有机物降解并对膜片周围产生的细菌及膜表面细菌和凝胶层等难分解物质进行杀灭分解进而将各种有机物氧化为CO₂和H₂O等无机小分子，协同表面机械刷在膜片表面进行摩擦清洁残渣和及其他污堵的辅助装置达到彻底清洁膜片的效果。

本发明清除污染物后能有效保持较高膜通量，在一定周期内不需要频繁对平板膜片进行水反洗，延长了工作时间提高了设备总过滤效率。并在反洗时在介质中加入臭氧和H₂O₂, 便于臭氧和H₂O₂从内部反向对膜孔内进行分解有机物和细菌体，并且溢出膜表面的臭氧和H₂O_2，在紫外线的作用下也能产生羟基自由基进一步提高臭氧的利用率，以彻底清除由细菌体和有机物造成的膜内部污染。

本发明解决了纳米二氧化钛膜和紫外光线及其他氧化剂联动耦合协同的工业大型反应器设计大难题，且没有应用案例。