本发明专利技术公开了一种陶瓷膜耦合臭氧催化的饮用水消毒装置，所述的装置包括臭氧发生装置、气体流量计、原水容器、液体流量计、气液混合泵、反应容器、催化剂耦合陶瓷膜、回流装置、出水装置、气压调节装置、反冲洗装置，本发明专利技术的装置中气液混合泵用于臭氧和待消毒饮用水的混合，能够提高臭氧的利用率，采用催化剂耦合陶瓷膜促进臭氧氧化，提高消毒效率，采用回流装置、出水装置、气压调节装置、反冲洗装置使整体结构更加合理化。
【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷膜耦合臭氧催化的饮用水消毒装置
本专利技术涉及饮用水消毒净化领域，具体来讲涉及用于自来水厂水质提标排放的一种陶瓷膜耦合臭氧催化的饮用水消毒装置。
技术介绍
近年来，我国自来水行业提标排放一直在日程之中。在我国典型的环境水体和污水处理厂排放废水中抗生素、消毒副产物、药物和个人护理品(PPCPs)、内分泌干扰物以及其他持久性有毒难降解污染物超标的报道层出不穷，极大的威胁着水生生态安全和人体健康。中国城市污水处理概念厂专家委员会已将红霉素、磺胺甲恶唑、双氯芬酸、布洛芬、罗红霉素、雌激素(毒性效应当量)7种具有潜在环境危害且难以降解的新型有机微污染物列为未来中国水质管控目标，相关国家政策也正在孕育之中。目前中国自来水厂的常见工艺流程为絮凝、砂率、消毒(氯化、UV或臭氧)，传统处理工艺对溶解性有机物、氨氮、两虫等去除效果不佳，出水水质已无法满足需要，饮用水安全问题迫在眉睫，面临工艺升级改造的需求。随着膜产品价格的降低和膜技术的成熟，超滤膜在饮用水处理中的应用越来越广，超滤膜能有效去除水中的浊度、颗粒和细菌，占地面积小，自动化程度高。常用氧化工艺处理微污染原水，而目前常用的超滤膜为不能耐氧化的有机聚合膜，因此采用串联分置应用于各处理工艺中，超滤膜常被置于工艺流程末端，此时仅能作为微生物去除的屏障，膜技术的优势未能体现。与有机膜相比，陶瓷膜能耐氧化，具有机械强度高、膜孔径分布范围窄、使用寿命长等优点，可以与氧化工艺耦合使用。但膜工艺运用于实际的另一最大障碍为膜污染，主要表现为过滤阻力增大和渗透通量降低。臭氧氧化技术是一门环境友好型技术，可以将部分污染物完全矿化为H2O和CO2，然而其的氧化性却具有极高的选择性。催化臭氧氧化技术属于高级氧化技术，利用催化剂产生自由羟基，强化降解水中难降解有机物，其降碳脱色能力显著高于单纯臭氧氧化，具有降解效率高、环境友好等特点，其成本也低于单纯臭氧氧化。因此，将催化臭氧化技术和陶瓷膜分离技术耦合将会最大化的利用陶瓷膜和催化臭氧化的作用，催化臭氧化可以与原水中有机物反应，改变有机物结构，可以解决陶瓷膜膜易被污、使用寿命短的问题，同时也能够解决催化臭氧化技术中催化剂难以回收的问题。CN2586692公开的《多重杀菌过滤净水器》，利用臭氧的强氧化作用，氧化杀灭水中的多种细菌微生物、去除有机物，但是其臭氧利用效率低，且主要用于生产饮用水机的饮用水。CN103274547A公开的《一种去除饮用水中可溶性污染物的深度净化方法》采用陶瓷膜过滤、臭氧氧化有机物大分子为小分子后通过分子筛膜深度处理饮用水，但其陶瓷膜与臭氧反应装置占地面积大，且臭氧利用效率低。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供了一种陶瓷膜耦合臭氧催化的饮用水消毒装置，灭水中的多种细菌微生物、去除有机物，并且能够提高臭氧利用率。本专利技术的技术方案如下：一种陶瓷膜耦合臭氧催化的饮用水消毒装置，包括臭氧发生装置、气体流量计、原水容器、液体流量计、气液混合泵、反应容器、催化剂耦合陶瓷膜、回流装置、出水装置、气压调节装置、反冲洗装置，所述的臭氧发生装置、原水容器通过管道连接气液混合泵，所述的催化剂耦合陶瓷膜置于反应容器内部，所述的回流装置、出水装置置于反应容器侧壁上，所述的气压调节装置置于反应容器的上盖位置。进一步的，所述的催化剂耦合陶瓷膜包括至少两个陶瓷膜和催化剂，所述的陶瓷膜通过浸渍法负载氧化钴，且通过涂覆的方法在陶瓷膜表面制备催化剂涂层，构建立体多级催化载体，对饮用水的催化氧化更彻底。进一步的，所述的陶瓷膜为蝶形结构，厚度为0.8-1.2mm，外直径为1.2-2cm，膜上有膜孔，膜孔孔径为100-500nm，提高饮用水的消毒效率。进一步的，所述的陶瓷膜的制备方法为：(1)使用原材料为：粒径为0.1-0.3um的TiO2粉体90-95份、NH4HCO31-5份、环氧树脂0.5-5份、二氧化硅0.5-5份，将原材料混合均匀后，在高温电炉中，调节温度至1200-1400℃，烧制4-6h，自然降温，得支撑体，备用；(2)向浓度为0.4-0.8mol/L的TiSO42中加入甘油，使甘油浓度为0.1-0.4mol/L，使用H2SO4或NH3·H2O调节PH值为5.5-8.5，加热至60-90℃，加入加磷酸钠，得膜液，备用；(3)将步骤2制得的膜液涂覆至步骤1制备的支撑体表面，厚度为10-100um，置于均质机转台上，转速为2000-4000r/min，1-5min后，置于高温电炉中，调节温度400-500℃，5-10min后，得陶瓷膜层，重复3-5次；(4)将步骤3所得陶瓷膜层置于高温电炉中，调节温度1200-1400℃，4-6h后，得陶瓷膜。进一步的，所述的催化剂为Co-Ti复合氧化物，提高臭氧催化效率，使消毒效果更好。进一步的，所述的Co-Ti复合氧化物的制备方法为：将6份四异丙醇钛加入至75℃的100份水中，完全溶解后加入1-2份浓硝酸，1-2h后加入4-10份六水硝酸钴，搅拌25-35min，得Co-Ti复合凝胶，在50-70环境中干燥24h后，在马弗炉中煅烧，控制温度为300-500℃，3-5h后，得Co-Ti复合氧化物。进一步的，所述的回流装置包括回流管、回流泵、回流管流量计，将为消毒完全的饮用水再次循环，所述的出水装置包括压力计、出水泵，设置压力计上示数，通过出水泵将装置中消毒后的水抽出，所述的气压调节装置包括气体压力计、气泵，调节装置内气压平衡，反冲洗装置包括反冲流量计、反冲洗水箱、空气压缩箱，清洗装置内催化剂耦合陶瓷膜。进一步的，所述的原水容器以及管道均是通过不锈钢管道连接，内部经钝化处理，防止水中物质对装置的腐蚀。本专利技术的有益效果：装置中采用气液混合泵使臭氧和饮用水以恰当比融合，减少了臭氧的浪费；催化过程中采用催化剂耦合陶瓷膜促进臭氧对水中的菌类进行消除，对有机物进行氧化，减少了消毒时间；催化剂耦合陶瓷膜中使用的使用TiO2为支撑体材料，在光照的条件下促进有机物分解，陶瓷膜的制备过程简单，成本低；采用Co-Ti复合氧化物为催化剂，涂覆于陶瓷膜上，提高了饮用水的消毒效率，且效果显著；本专利技术原理简单，低成本、高效率、能耗低且无其他污染物生成。附图说明图1为本专利技术的一种陶瓷膜耦合臭氧催化的饮用水消毒装置结构示意图。其中，1-臭氧发生装置、2-气体流量计、3-原水容器、4-液体流量计、5-气液混合泵、6-反应容器、7-催化剂耦合陶瓷膜、8-回流装置、9-出水装置、10-气压调节装置、11-反冲洗装置。具体实施方式下面结合具体实施方式来对本专利技术进行更进一步详细的说明：如图1所示，一种陶瓷膜耦合臭氧催化的饮用水消毒装置，其特征在于，包括臭氧发生装置1、气体流量计2、原水容器3、液体流量计4、气液混合泵5、反应容器6、催化剂耦合陶瓷膜7、回流装置8、出水装置9、气压调节装置10、反冲洗装置11，臭氧发生装置1、原水容器3通过管道连接气液混合泵7，催化剂耦合陶瓷膜7置于反应容器6内部，回流装置8、出水装置9置于反应容器6侧壁上，气压调节装置10置于反应容器6的上盖位置。原水容器3以及管道均是通过不锈钢管道连接，内部经钝化处理。催化剂耦合陶瓷膜7：包括至少两个陶瓷膜和催化剂，陶瓷膜通过浸渍法负载氧化钴，且通过涂覆的方法在陶瓷膜表面本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种陶瓷膜耦合臭氧催化的饮用水消毒装置，其特征在于，包括臭氧发生装置(1)、气体流量计(2)、原水容器(3)、液体流量计(4)、气液混合泵(5)、反应容器(6)、催化剂耦合陶瓷膜(7)、回流装置(8)、出水装置(9)、气压调节装置(10)、反冲洗装置(11)，所述的臭氧发生装置(1)、原水容器(3)通过管道连接气液混合泵(5)，所述的催化剂耦合陶瓷膜(7)置于反应容器(6)内部，所述的回流装置(8)、出水装置(9)置于反应容器(6)侧壁上，所述的气压调节装置(10)置于反应容器(6)的上盖位置，所述的反冲洗装置(11)连接于反应容器(6)的底端。
【技术特征摘要】
1.一种陶瓷膜耦合臭氧催化的饮用水消毒装置，其特征在于，包括臭氧发生装置(1)、气体流量计(2)、原水容器(3)、液体流量计(4)、气液混合泵(5)、反应容器(6)、催化剂耦合陶瓷膜(7)、回流装置(8)、出水装置(9)、气压调节装置(10)、反冲洗装置(11)，所述的臭氧发生装置(1)、原水容器(3)通过管道连接气液混合泵(5)，所述的催化剂耦合陶瓷膜(7)置于反应容器(6)内部，所述的回流装置(8)、出水装置(9)置于反应容器(6)侧壁上，所述的气压调节装置(10)置于反应容器(6)的上盖位置，所述的反冲洗装置(11)连接于反应容器(6)的底端。2.如权利要求1所述的一种陶瓷膜耦合臭氧催化的饮用水消毒装置，其特征在于，所述的催化剂耦合陶瓷膜(7)包括至少两个陶瓷膜和催化剂，所述的陶瓷膜通过浸渍法负载氧化钴，且通过涂覆的方法在陶瓷膜表面制备催化剂涂层，构建立体多级催化载体。3.如权利要求2所述的一种陶瓷膜耦合臭氧催化的饮用水消毒装置，其特征在于，所述的陶瓷膜为蝶形结构，厚度为0.8-1.2mm，外直径为1.2-2cm，膜上有膜孔，膜孔孔径为100-500nm。4.如权利要求2或3任意一项所述的一种陶瓷膜耦合臭氧催化的饮用水消毒装置，其特征在于，所述的陶瓷膜的制备方法为：(1)使用原材料为：粒径为0.1-0.3um的TiO2粉体90-95份、NH4HCO31-5份、环氧树脂0.5-5份、...
【专利技术属性】
技术研发人员：许柯，温舒涵，任洪强，耿金菊，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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