基于臭氧纳米微气泡“注芯”叠套式双中空纤维膜工艺的水处理装置及其运行方法，涉及水处理技术领域。本发明专利技术的目的是为了解决常规的水处理工艺对于水中有机微污染物的去除效果不佳，以及高级氧化技术会产生二次污染物的问题。本发明专利技术通过双中空纤维膜组件产生臭氧纳米微气泡，大幅度提高了臭氧的传质效率；同时基膜材料主要含有对臭氧有理想催化作用的过渡金属元素Fe、Cr或Ni，过渡金属元素与膜孔的“限域效应”协同强化了臭氧在膜表面以及膜孔内的传质过程和催化氧化反应。本发明专利技术可获得基于臭氧纳米微气泡“注芯”叠套式双中空纤维膜工艺的水处理装置及其运行方法。的水处理装置及其运行方法。的水处理装置及其运行方法。
【技术实现步骤摘要】
基于臭氧纳米微气泡“注芯”叠套式双中空纤维膜工艺的水处理装置及其运行方法
[0001]本专利技术涉及水处理
，具体涉及基于臭氧纳米微气泡“注芯”叠套式双中空纤维膜工艺的水处理装置及其运行方法。
技术介绍
[0002]臭氧标准氧化还原电位为2.076V，较高的氧化还原电位使其具有可以氧化降解水中多数的有机污染物和具有较好地杀菌消毒作用等优点，并且臭氧可以较好的改善水的色度、嗅觉和味觉。同时，臭氧氧化过程绿色、无污染，这也是近些年来臭氧被广泛应用于水处理过程中的重要原因之一。然而，传质效率很大程度上影响了气态臭氧在水处理过程中的使用效果。原位臭氧/膜工艺，一方面可以较大程度地提高传质效率，强化臭氧对有机物的去除，另一方面通过对膜进行改性，可达到理想的催化臭氧的效果。膜分离技术具有效率高、能耗低、操作简单和无二次污染等优点，且对水中的无机物、有机物和微生物等均具有较好的截留效果。而膜污染是膜使用过程中需要面临的重要问题。臭氧可以通过氧化分解过程将引起膜污染的大分子、疏水性有机物完全矿化降解或转化成不易造成膜污染的小分子和亲水性物质，以达到有效的缓解水处理过程中膜污染问题的目的。高级氧化与膜耦合的过程，可以进行优势互补，进一步提高出水水质。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的是为了解决常规的水处理工艺对于水中有机微污染物的去除效果不佳，以及高级氧化技术会产生二次污染物的问题，而提供基于臭氧纳米微气泡“注芯”叠套式双中空纤维膜工艺的水处理装置及其运行方法。
[0004]基于臭氧纳米微气泡“注芯”叠套式双中空纤维膜工艺的水处理装置，包括氧气瓶1、臭氧发生器3、加压设备、进料池5、双中空纤维膜组件6、滤出液收集装置和臭氧尾气处理装置8；
[0005]所述的氧气瓶1的出气口通过管路与臭氧发生器3的进气口连通，所述的臭氧发生器3的出气口通过管路与双中空纤维膜组件6的1号进气口9连通，且该管路上设置有加压设备；所述的进料池5的出料口通过管路与双中空纤维膜组件6的1号进料口10连通，且该管路上设置有泵；所述的双中空纤维膜组件6的内部设置有1号中空纤维膜6
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1和2号中空纤维膜6
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2，1号进料口10与1号中空纤维膜6
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1连通，1号进气口9与2号中空纤维膜6
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2连通，且2号中空纤维膜6
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2伸入至1号中空纤维膜6
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1内；双中空纤维膜组件6的上部设置有2号出气管11，双中空纤维膜组件6通过2号出气管11与臭氧尾气处理装置8的进气口连通；双中空纤维膜组件6的下部设置有2号排液管12，2号排液管12的出液口的下方设置有滤出液收集装置。
[0006]基于臭氧纳米微气泡“注芯”叠套式双中空纤维膜工艺的水处理装置的运行方法，按以下步骤进行：
[0007]先采用蠕动泵4
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2将进料池5内含有有机物的进料液从1号进料口10泵入双中空纤
维膜组件6内，并进入到2号中空纤维膜6
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2的外壁与1号中空纤维膜6
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1的内壁之间；然后将氧气瓶1内的氧气加入到臭氧发生器3内，经臭氧发生器3将氧气制成臭氧，采用隔膜泵4
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1加压至0.1～0.3MPa后，将臭氧从1号进气口9和2号中空纤维膜6
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2泵入双中空纤维膜组件6内，臭氧通过2号中空纤维膜6
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2时产生臭氧纳米微气泡，臭氧纳米微气泡进入到2号中空纤维膜6
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2的外壁与1号中空纤维膜6
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1的内壁的空腔，对进料液进行曝气，每隔5～15min开启2号排液管12的阀门将滤后液排出至滤出液回收池7；剩余的臭氧尾气持续通过2号出气管11进入到臭氧尾气处理装置8内，经处理后排出。
[0008]本专利技术的有益效果：
[0009](1)本专利技术通过双中空纤维膜组件产生臭氧纳米微气泡，大幅度提高了臭氧的传质效率；同时基膜材料主要含有对臭氧有理想催化作用的过渡金属元素Fe、Cr或Ni，过渡金属元素与膜孔的“限域效应”协同强化了臭氧在膜表面以及膜孔内的传质过程和催化氧化反应。通过微气泡对于中空纤维膜的“吹扫振动作用”和活性自由基的强氧化作用可以减轻膜孔堵塞、减少膜表面污染物的附着，抑制中空纤维膜表面生物膜的形成，实现原位控制膜污染。通过臭氧气泡对于膜的振动作用和氧化反应过程中活性物种的产生可以有效的控制膜污染，使其可以长期稳定运行并且不需要进行反冲洗。
[0010](2)与传统的通过纳米微气泡发生器产生微气泡的方法不同，通过内置的中空纤维膜产生纳米微气泡具有更加方便、经济的优点，且双中空纤维膜的设计可以使中间部分有机物浓度差较大，有利于有机物的扩散传质与降解过程。通过此装置产生的纳米微气泡可以非常迅速地扩散到膜表面及膜孔内部，并在膜孔限域效应促进传质的协同作用下，在膜表面以及膜孔中对进料液中的有机物进行快速降解。
[0011](3)常规的水处理工艺对于水中有机微污染物的去除效果不佳，高级氧化技术对有机污染物有较好的去除效果，但对于二次污染物的产生需要特别关注。与其他氧化剂相比，臭氧在具有高氧化还原电位的同时，兼具绿色、不产生二次污染的突出优点。但传质效率对于臭氧的使用效果具有决定性作用，本专利技术提出利用双中空纤维膜的方法，从产生纳米微气泡、强化反应体系内有机物浓度差、利用膜表面纳米通道、膜孔内的限域效应促进臭氧气体与有机物的传质及其催化氧化反应等角度，强化有机污染物的去除和实现膜污染的原位控制。本专利技术中使用的中空纤维膜为含有Fe、Cr、Ni的不锈钢膜，在具有较好机械性能的同时，具有更强的电子传递能力，与传统的无法导电的中空纤维膜相比，具有更为理想的催化臭氧能力。
[0012]本专利技术可获得基于臭氧纳米微气泡“注芯”叠套式双中空纤维膜工艺的水处理装置及其运行方法。
附图说明
[0013]图1为实施例1基于臭氧纳米微气泡“注芯”叠套式双中空纤维膜工艺的水处理装置的结构示意图，1为氧气瓶，2为流量计，3为臭氧发生器，4
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1为隔膜泵，4
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2为蠕动泵，5为进料池，6为双中空纤维膜组件，6
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1为1号中空纤维膜，6
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2为2号中空纤维膜，7为滤出液回收池，8为臭氧尾气处理装置，9为1号进气口，10为1号进料口，11为2号出气管。
[0014]图2为图1中双中空纤维膜组件的放大后的示意图，6
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1为1号中空纤维膜，6
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2为2号中空纤维膜，9为1号进气口，10为1号进料口，11为2号出气管，12为2号排液管，13为臭氧
纳米微气泡。
具体实施方式
[0015]具体实施方式一：本实施方式基于臭氧纳米微气泡“注芯”叠套式双中空纤维膜工艺的水处理装置，包括氧气瓶1、臭氧发生器3、加压设备、进料池5、双中空纤维膜组件6、滤出液收集装置和臭氧尾气处理装置8；
[0016]所述的氧气本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于臭氧纳米微气泡“注芯”叠套式双中空纤维膜工艺的水处理装置，其特征在于所述的水处理装置包括氧气瓶(1)、臭氧发生器(3)、加压设备、进料池(5)、双中空纤维膜组件(6)、滤出液收集装置和臭氧尾气处理装置(8)；所述的氧气瓶(1)的出气口通过管路与臭氧发生器(3)的进气口连通，所述的臭氧发生器(3)的出气口通过管路与双中空纤维膜组件(6)的1号进气口(9)连通，且该管路上设置有加压设备；所述的进料池(5)的出料口通过管路与双中空纤维膜组件(6)的1号进料口(10)连通，且该管路上设置有泵；所述的双中空纤维膜组件(6)的内部设置有1号中空纤维膜(6
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1)和2号中空纤维膜(6
‑
2)，1号进料口(10)与1号中空纤维膜(6
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1)连通，1号进气口(9)与2号中空纤维膜(6
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2)连通，且2号中空纤维膜(6
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2)伸入至1号中空纤维膜(6
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1)内；双中空纤维膜组件(6)的上部设置有2号出气管(11)，双中空纤维膜组件(6)通过2号出气管(11)与臭氧尾气处理装置(8)的进气口连通；双中空纤维膜组件(6)的下部设置有2号排液管(12)，2号排液管(12)的出液口的下方设置有滤出液收集装置。2.根据权利要求1所述的基于臭氧纳米微气泡“注芯”叠套式双中空纤维膜工艺的水处理装置，其特征在于氧气瓶(1)的出气口与臭氧发生器(3)的进气口之间的管路上设置有流量计(2)。3.根据权利要求1所述的基于臭氧纳米微气泡“注芯”叠套式双中空纤维膜工艺的水处理装置，其特征在于所述的加压设备为隔膜泵(4
‑
1)。4.根据权利要求1所述的基于臭氧纳米微气泡“注芯”叠套式双中空纤维膜工艺的水处理装置，其特征在于所述的泵为蠕动泵(4
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2)。5.根据权利要求1所述的基于臭氧纳米微气泡“注芯”叠套式双中空纤维膜工艺的水处理装置，其特征在于所述的滤出液收集装置为滤出液回收池(7)。6.如权利要求1
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5任意一项所述的基于臭氧纳米微气泡“注芯”叠套式双中空纤维膜工艺的水处理装置的运行方法，其特征在于该运行方法按以下步骤进行：先采用蠕动泵(4
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【专利技术属性】
技术研发人员：吕东伟，马军，刘冠瑾，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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