[实用新型]一种光催化氧化与膜曝气技术耦合装置

说明书

本实用新型提供了一种光催化氧化与膜曝气技术耦合装置，包括：配水池、膜曝气池和光催化池；所述膜曝气池设置有进水口、排水口和膜曝气组件；所述光催化池内设置有出水口、排水口和光触媒内筒装置；本实用新型通过石墨烯光催化氧化与膜曝气技术协同作用有效改善水质，其工艺紧凑、占地小、易选址、维护方便、处理效果佳、运行成本低。

技术领域

本实用新型涉及污水处理技术领域，特别是涉及一种石墨烯光催化氧化与膜曝气技术耦合装置。

背景技术

光催化氧化技术以其氧化能力强、二次污染小、操作简单等优点而成为处理难降解废水的有效方法。通过光催化反应得到的自由基可分解水中大部分有机污染物,在降解水中污染物方面已取得很大进展，且具有安全、节能、绿色等特点。但在光催化反应中,表面反应、表面电荷空穴分离和光电吸收却受制于半导体的影响,所以光催化去除污染物的效率较低。研究发现,石墨烯的电子迁移率较高,且比表面积较大,所以当其与半导体复合后,可使光催化的效率大幅提高,即:石墨烯平面π-π键可使有机物吸附量得以增加,并进一步提高污染物与自由基接触的效率；石墨烯可使半导体吸附光的范围发生改变,且石墨烯在与半导体复合后,其吸附范围因红移而使带宽下降,继而使得光吸收效率得以提高；石墨烯与半导体复合,既可使体系具备更高的电子转移速率,又可促进电子-空穴对发生分离及使其复合速率下降,同时价带上激发电子的充分利用可使光催化效率大大提高。

膜曝气生物反应器(MABR)是一种以透气多孔膜作为生物膜生长的支撑介质，通过多孔膜无泡曝气供氧维持附着在膜壁上微生物的生命活动。MABR采用疏水性中空纤维膜进行渗透性无泡曝气，氧与营养底物异向传质，附着生长的生物膜内存在明显的氧气和底物的浓度梯度分布，有利于硝化菌、反硝化菌共存，为生物膜内同步硝化反硝化创造了有利条件。MABR的低压曝气原理相比传统的高压曝气显著降低能耗。将石墨烯光催化氧化与膜曝气技术两者有机结合起来使其系统化的工艺尚未见报道。

实用新型内容

本实用新型提供了一种石墨烯光催化氧化与膜曝气技术耦合装置，包括：

配水池、膜曝气池和光催化池；所述膜曝气池设置有进水管、出水管和溢流管，进水管上设置有进水阀及潜污泵，出水管上设置出水阀；所述膜曝气池内底部设置有膜曝气组件；在膜曝气池两侧分别设置有配水池和光催化池，配水池与膜曝气池由进水管相连，光催化池与膜曝气池由出水管相连，其中：

所述的配水池中设有用于连接潜污泵的进水管；进水管上安装有用进水阀；在配水池底部设有第一放空管和放空阀；所述的光催化池设有出水管和出水阀，在光催化池底部有放空管和放空阀。

所述装置还包括空压机；所述膜曝气组件通过进气管与所述空压机连接，所述进气管上设置有压力表及进气阀；进气管位于光催化池之外；膜曝气组件沿膜曝气池底部布置。

所述膜曝气池内还安装有溶解氧测定仪。

所述装置还包括PLC控制系统，所述PLC控制系统与空压机电连接，用于在所述装置处理污水的过程中，控制所述膜曝气池内污水的溶解氧浓度；

所述PLC控制系统与溶解氧测定仪电连接，用于在所述装置处理污水的过程中，显示污水的溶解氧检测值。

所述配水池、光催化池和膜曝气池均为敞口的水池。

所述膜曝气组件占所述膜曝气池容积的20％～40％。

在本实用新型的一些具体实施方式中，曝气膜组件采用复合高分子材料超薄致密中空纤维膜，中空纤维膜的外径在200～300μm之间，膜壁厚度在30～40μm之间，膜表面致密无孔，拉伸强度为50～60MPa，填充密度为100～140m²/m³。

所述进水口及排水口均位于所述膜曝气池侧壁上，且所述的进水口位于膜曝气池底部以上15-25cm处；排水口位于筛网以上30-40cm处；膜曝气组件位于膜曝气池底部以上10-15cm处。