[发明专利]一种多级光催化抗菌膜反应器

说明书

本发明涉及一种多级光催化抗菌膜反应器，包括反应池，反应池被竖直设置的滤网分隔为一级净化池和二级净化池，二级净化池内设有光源，二级净化池内设有光催化反应凝胶膜，光催化反应凝胶膜包含光催化反应位点和极性基团，光催化反应位点的周围区域为强吸附极性基团区域，强吸附极性基团区域与非强吸附极性基团区域的电荷均为正或均为负，强吸附极性基团区域的电位高于非强吸附极性基团区域的电位，强吸附极性基团区域由强吸附极性基团构成或由弱吸附极性基团集聚构成。本发明的多级光催化抗菌膜反应器对污水中微粒、细菌、胶体和有毒物质进行了深化处理，降解了污水中的大部分有机物，实现了污水的高效净化处理，有极好的推广价值。

技术领域

本发明属于污水处理领域，涉及一种多级光催化抗菌膜反应器。

背景技术

近年来，随着我国经济飞速发展，同时伴随着人口的持续增长，大量污染物被排入河流湖泊等地表水生态系统中，导致流域生态环境遭到破坏，严重制约经济社会的可持续发展，影响人们的生活质量。污水处理技术及其工程应用已经成为维系社会经济可持续发展的必要组成部分。

针对水污染问题，传统处理方法包括氧化法、吸附法和生物法。氧化法主要分为液氯消毒、二氧化氯消毒以及臭氧氧化技术。氧化法的主要原理是氧化性分子侵入细菌内部，在细菌内部通过氧化作用破坏细菌的酶系统使细菌死亡，从而达到净水的目的。但该方法需将强氧化性分子投入水中，极易造成水源的二次污染。

生物预处理技术是在常规给水处理工艺流程之前或在处理过程中，利用微生物对水中有机污染物进行代谢分解，使之无机化。生物预处理能够显著地去除水中氨氮，对有机污染物净化效果较好。但对于受工业废水污染且可生化性较低的污水，生物预处理除污效率较低。

膜生物反应器为污水处理提供了一种新的技术方案，膜生物反应器主要由膜组件、泵和生物反应器三部分组成，它利用膜分离取代传统活性污泥处理工艺中的沉淀池，大大提高了系统固液分离的能力，从而使系统出水水质和容积负荷都得到大幅度的提升。膜生物反应器主要有两种形式：分置式膜生物反应器和一体式膜生物反应器。目前一体式膜生物反应器因具有能耗较低和占地紧凑等优点在水处理中应用较为广泛。

常见的一体式膜反应器的反应膜是通过将催化材料混合进固定的载体中形成的，如将催化材料嵌入玻璃、不锈钢、纤维或碳纳米管等，但这些固载方法都有着各种各样的问题，如催化剂容易剥离、兼容性差以及复合材料的柔韧性差等，例如专利CN103936097A公开了一种钙钛矿/多糖复合光催化剂降解甲基橙的方法，其制备方法复杂，且需要700℃的高温下制备催化剂，同时虽然文中没有提及复合材料的稳定性，但这种状态下的无机粒子与高分子材料的相容性差，催化剂十分容易脱落，很难重复利用。

因此，研究一种能够重复利用的、催化效率高且负载的催化剂不易脱落的光催化抗菌膜反应器具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术中存在的问题，提供一种能够重复利用的、催化效率高且负载的催化剂不易脱落的光催化抗菌膜反应器具有十分重要的意义。

一种多级光催化抗菌膜反应器，包括反应池，反应池被竖直设置的滤网分隔为一级净化池和二级净化池，二级净化池内设有光源，二级净化池内设有光催化反应凝胶膜；

所述光催化反应凝胶膜包含光催化反应位点和极性基团，所述光催化反应位点的周围区域为强吸附极性基团区域，光催化反应凝胶膜中强吸附极性基团区域以外的区域为非强吸附极性基团区域；

所述强吸附极性基团区域与非强吸附极性基团区域的电荷均为正或均为负；

所述强吸附极性基团区域的电位高于非强吸附极性基团区域的电位；

所述强吸附极性基团区域由强吸附极性基团构成或由弱吸附极性基团集聚构成。

作为优选的技术方案：