[发明专利]一种光声电耦合能场多级氧化-膜分离协同水处理系统及工艺

权利要求书

1.一种光声电耦合能场多级氧化-膜分离协同水处理系统，其特征在于：包括光声电耦合能场多级氧化单元、双膜分离单元、消毒灭菌单元；

所述光声电耦合能场多级氧化单元，包括光声电耦合能场多级氧化反应器（1），其内通过隔板分隔成依次排列的光声臭氧联合氧化反应区（5）、配水区（6）、电化学氧化吸附反应区（7）和出水区（8）；光声臭氧联合氧化反应区（5）作为Ⅰ级反应区与配水区（6）顶部相通；电化学氧化吸附反应区（7）作为Ⅱ级反应区与配水区（6）底部相通、与出水区（8）顶部相通；光声臭氧联合氧化反应区（5）内设有紫外灯（11）、臭氧曝气器（10）和Ⅰ区超声波换能器（15）；电化学氧化吸附反应区（7）内的底部设有Ⅱ区超声波换能器（18）、下部设有Ⅱ区多孔配水板（16）、上部设有Ⅱ区多孔出水板（19），两板之间夹有吸附填料（17）；

所述双膜分离单元，包括第一级纳米复合超滤膜（2）和第二级纳米复合纳滤膜（3）；第一级纳米复合超滤膜（2）进水端与自吸式进水泵（20）连接，其产水出水端与第二级纳米复合纳滤膜（3）进水端连接；

所述消毒灭菌单元，包括紫外灭菌器（4），紫外灭菌器（4）的顶部开有进水口，底部开有出水口；紫外灭菌器（4）顶部进水口与第二级纳米复合纳滤膜（3）淡水出水端连接，其底部出水口用于将净化后的水排出。

2.根据权利要求1所述的一种光声电耦合能场多级氧化-膜分离协同水处理系统，其特征在于：吸附填料（17）为颗粒活性炭，其表面负载有零价铁，以吸附填料为阴极，负载的零价铁为阳极构成原电池形成微电场。

3.根据权利要求1所述的一种光声电耦合能场多级氧化-膜分离协同水处理系统，其特征在于：臭氧曝气器（10）通过光声电耦合能场多级氧化反应器（1）外设有的臭氧发生器（9）提供臭氧，臭氧发生器（9）与电源连接。

4.根据权利要求1所述的一种光声电耦合能场多级氧化-膜分离协同水处理系统，其特征在于：还包括用于控制Ⅰ区超声波换能器（15）和Ⅱ区超声波换能器（18）的超声波控制器（14），该超声波控制器（14）与超声波发生器（13）连接，超声波控制器（14）、超声波发生器（13）分别与电源连接。

5.一种根据权利要求1-4任一项所述的一种光声电耦合能场多级氧化-膜分离协同水处理工艺，其特征在于：具体包括以下步骤：

步骤（1）、Ⅰ级反应：待处理水进入光声臭氧联合氧化反应区（5）内，在Ⅰ区超声波换能器（15）发射的间歇式多频超声波、通过臭氧曝气器（10）进入反应体系的臭氧、及紫外灯（11）产生的紫外光三者的联合协同作用下反应体系中产生了羟基自由基，将水体中的有机污染物进行氧化降解；

步骤（2）、Ⅱ级反应：经Ⅰ区氧化降解后的出水经配水区（6）均匀配水进入电化学氧化吸附反应区（7）内，在Ⅰ区超声波换能器（15）发射的间歇式多频超声波与吸附填料（17）的耦合协同作用下，反应体系中不断生成羟基自由基，继续将水体中的有机污染物氧化降解，降解后的小分子有机物被吸附填料物理吸附；步骤（1）中未完全参与反应的臭氧进入Ⅱ级反应区后与吸附填料联合作用下，使反应体系中产生新的胶粒，其中心胶核是由Fe(OH)₃聚合而成的不溶性粒子，该不溶性粒子将小分子有机污染物吸附；

步骤（3）、膜分离：经电化学氧化吸附反应区（7）处理后的水进入出水区（8）内对吸附了小分子有机污染物的胶粒进行沉淀并排出，沉淀后的出水经自吸式进水泵（20）输出至双膜分离单元的第一级纳米复合超滤膜（2）中去除大分子有机污染物，产水接着进入第二级纳米复合纳滤膜（3）进一步去除小分子有机污染物和无机盐；

步骤（4）、消毒灭菌：第二级纳米复合纳滤膜（3）的淡水接着进入消毒灭菌单元，由紫外灭菌器（4）杀菌消毒后出水。

6.根据权利要求5所述的一种光声电耦合能场多级氧化-膜分离协同水处理工艺，其特征在于：步骤（1）中，Ⅰ区超声波换能器（15）发射间歇式多频超声波，通过间歇式超声作用使整个工艺反应体系内的反应温度保持在20-35摄氏度。

7.根据权利要求5所述的一种光声电耦合能场多级氧化-膜分离协同水处理工艺，其特征在于：步骤（2）中，Ⅱ区超声波换能器（18）定期发射超声波使吸附填料（17）脱附再生。

8.根据权利要求5所述的一种光声电耦合能场多级氧化-膜分离协同水处理工艺，其特征在于：适用于处理微污染苦咸水。