[发明专利]一种膜生物反应器和水净化方法

权利要求书

1.一种膜生物反应器，其特征在于，包括：

反应器；

曝气系统，所述曝气系统与所述反应器连接；

催化陶瓷膜组件，所述催化陶瓷膜组件设于所述反应器内；所述催化陶瓷膜组件包括至少一个催化陶瓷膜，所述催化陶瓷膜上具有若干膜孔，所述膜孔的孔壁上负载有氧化催化剂颗粒；所述催化陶瓷膜上还具有连通所述膜孔的出水口和加药口；

加药系统，所述加药系统与所述加药口连接，用于向所述膜孔内加注氧化剂；

出水控制系统，所述出水控制系统通过出水管与所述出水口连接。

2.根据权利要求1所述的膜生物反应器，其特征在于，所述氧化催化剂颗粒为过渡金属氧化物颗粒。

3.根据权利要求1所述的膜生物反应器，其特征在于，所述出水控制系统包括出水阀门、压力表、第一流量计和出水泵，所述压力表、所述出水泵、所述第一流量计和所述出水阀门沿出水流向依次设于所述出水管上；

所述加药系统包括阀门、第二流量计、抽吸泵和氧化剂储存容器；所述氧化剂储存容器通过管道与所述加药口连接；所述抽吸泵、所述第二流量计和所述阀门沿输料流向依次设于所述管道上；

所述曝气系统包括空气泵、曝气管、曝气阀门、气体流量计和输气管，所述曝气管设于所述反应器内下部，所述曝气管通过所述输气管与所述空气泵连接，所述空气泵、所述气体流量计、所述曝气阀门和所述曝气管沿输气方向依次设置。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的膜生物反应器，其特征在于，还包括进水控制系统，所述进水控制系统通过进水管连接所述反应器。

5.根据权利要求4所述的膜生物反应器，其特征在于，所述反应器内设有液位计、氧化剂浓度检测仪和溶解氧检测仪。

6.根据权利要求5所述的膜生物反应器，其特征在于，还包括自动控制系统，所述自动控制系统分别与所述曝气系统、所述进水控制系统、所述液位计、所述氧化剂浓度检测仪、所述溶解氧检测仪、所述加药系统和所述出水控制系统通信连接。

7.一种水净化方法，其特征在于，采用权利要求1至6中任一项所述的膜生物反应器，具体包括如下步骤：

S1、将待净化水送入所述反应器；

S2、开启所述曝气系统向所述反应器内曝气，并通过所述加药系统向所述膜孔内加注氧化剂；

S3、所述待净化水通过所述催化陶瓷膜组件进行过滤处理，而后通过所述出水控制系统抽出。

8.根据权利要求7所述的水净化方法，其特征在于，步骤S2中，通过所述加药系统向所述膜孔内加注氧化剂的过程中，监测所述反应器内水体中氧化剂的浓度，当所述氧化剂的浓度大于0.001mM时，停止加注氧化剂。

9.根据权利要求7所述的水净化方法，其特征在于，步骤S3中，所述过滤处理过程，通过所述出水控制系统控制所述催化陶瓷膜以恒通量抽停模式运行；并且控制所述催化陶瓷膜的跨膜压差增长量在设定阈值范围，所述设定阈值范围为40～45kPa。

10.根据权利要求9所述的水净化方法，其特征在于，步骤S3中，检测所述过滤处理过程中所述催化陶瓷膜的跨膜压差恢复率，所述跨膜压差恢复率等于加注氧化剂前后的跨膜压差之差与过滤周期内跨膜压差增长量的比值；

(1)当所述跨膜压差恢复率等于或高于50％时，步骤S2中按照正常出水停歇间隙的方式加注氧化剂，具体包括：控制所述催化陶瓷膜按照所述恒通量抽停模式运行，且在所述出水控制系统停歇抽滤的间隙，通过所述加药系统向所述膜孔加注氧化剂，以与所述催化陶瓷膜上吸附截留的有机污染物进行氧化反应；所述氧化剂的加注频率为每1～6h加注一次；

(2)当所述跨膜压差恢复率高于或等于30％且低于50％时，步骤S2中按照暂停正常出水延长加注的方式加注氧化剂，具体包括：暂停所述出水控制系统，以使所述催化陶瓷膜停止按照所述恒通量抽停模式运行，暂停时长大于所述催化陶瓷膜按所述恒通量抽停模式运行过程的停歇时长，而后通过所述加药系统向所述膜孔加注氧化剂，以与所述催化陶瓷膜上吸附截留的有机污染物进行氧化反应，再启动所述出水控制系统，使所述催化陶瓷膜按照所述恒通量抽停模式运行；

每间隔1～6h按照所述暂停正常出水延长加注的方式加注氧化剂；按所述暂停正常出水延长加注的方式加注氧化剂的量大于按所述正常出水停歇间隙的方式加注氧化剂的量；

(3)当所述跨膜压差恢复率低于30％，且所述催化陶瓷膜的跨膜压差增长量超过所述设定阈值范围时，停止膜生物反应器的运行，取出催化陶瓷膜进行清洗。