申请日2015.11.06
公开(公告)日2016.01.06
IPC分类号C02F1/04; C02F1/30; C02F1/44
摘要
本发明公开了一种PPCPs类废水处理系统，包括：进水装置，用于将PPCPs类废水引入膜蒸馏装置;膜蒸馏装置，内设有石墨烯钨酸铋PVDF光催化膜，所述膜蒸馏装置用于，通过所述石墨烯钨酸铋PVDF光催化膜在可见光激发下产生催化反应，对废水进行降解，再通过加热使所述石墨烯钨酸铋PVDF光催化膜两侧产生蒸汽压差驱动水蒸气透过所述石墨烯钨酸铋PVDF光催化膜进入水循环装置;水循环装置，用于通过水循环将透过所述石墨烯钨酸铋PVDF光催化膜的水蒸气液化为水后带入集水装置;集水装置，用于收集经处理后的水。本发明可以对废水进行无害化处理。
权利要求书
1.一种PPCPs类废水处理系统，其特征在于，包括：
进水装置，用于将PPCPs类废水引入膜蒸馏装置;
膜蒸馏装置，内设有石墨烯钨酸铋PVDF光催化膜，所述膜蒸馏装置用于， 通过所述石墨烯钨酸铋PVDF光催化膜在可见光激发下产生催化反应，对废水 进行降解，再通过加热使所述石墨烯钨酸铋PVDF光催化膜两侧产生蒸汽压差 驱动水蒸气透过所述石墨烯钨酸铋PVDF光催化膜进入水循环装置;
水循环装置，用于通过水循环将透过所述石墨烯钨酸铋PVDF光催化膜的 水蒸气液化为水后带入集水装置;
集水装置，用于收集经处理后的水。
2.如权利要求1所述的PPCPs类废水处理系统，其特征在于，所述进水装 置包括废水池和进水泵，所述进水泵通过管道分别连接所述废水池和所述膜蒸 馏装置，所述进水泵设有液位控制器。
3.如权利要求1或2所述的PPCPs类废水处理系统，其特征在于，所述膜 蒸馏装置包括膜蒸馏器、加热器和所述石墨烯钨酸铋PVDF光催化膜，所述石 墨烯钨酸铋PVDF光催化膜设置于所述膜蒸馏器内，并将所述膜蒸馏器分割为 相互隔离的热侧和冷侧，所述加热器设置于所述膜蒸馏器的热侧。
4.如权利要求3所述的PPCPs类废水处理系统，其特征在于，所述加热器 为电加热器或太阳能加热器，所述加热器设有温度传感器，以控制所述膜蒸馏 器的热侧的水温。
5.如权利要求4所述的PPCPs类废水处理系统，其特征在于，所述水循环 装置包括循环水泵和循环水池，所述循环水泵通过管道分别连接所述膜蒸馏器 的冷侧和所述循环水池，所述膜蒸馏器的冷侧和所述循环水池还通过管道直接 相连。
6.如权利要求5所述的PPCPs类废水处理系统，其特征在于，废水处理系 统还包括光催化装置，所述光催化装置包括可见光源和石英冷阱，所述可见光 源设置于所述石英冷阱内，所述石英冷阱设置于所述膜蒸馏器内。
7.一种基于权利要求5或6所述的PPCPs类废水处理系统的废水处理方法， 其特征在于，包括：
进水泵将废水从废水池中引入膜蒸馏器热侧;
在可见光激发下，所述石墨烯钨酸铋PVDF光催化膜产生催化反应，对废 水进行降解;
加热器对所述膜蒸馏器的热侧进行加热，从而产生水蒸气并透过所述石墨 烯钨酸铋PVDF光催化膜进入膜蒸馏器冷侧;
打开循环水泵，以一定的流速使水在膜蒸馏器冷侧和循环水池中循环，从 而在循环过程中将透过来的水蒸气冷凝为水，并带入集水装置进行收集。
8.如权利要求7所述的PPCPs类废水处理方法，其特征在于，所述可见光 为太阳光、所述可见光源发出的可见光、紫外线光中的一种或多种。
9.如权利要求7所述的PPCPs类废水处理方法，其特征在于，所述加热器 对所述膜蒸馏器的热侧加热的温度为50-80℃;所述膜蒸馏器的热侧的水力停留 时间为2-6h，所述膜蒸馏器的冷热侧温度差为20-50℃。
10.如权利要求8或9所述的PPCPs类废水处理方法，其特征在于，所述 石墨烯钨酸铋PVDF光催化膜的膜污染的清洗方式为水洗、酸洗、碱洗、超声 清洗、紫外辐射清洗和可见光辐射清洗中的任意一种。
说明书
一种PPCPs类废水处理系统及方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种PPCPs类废水处理系统及方 法。
背景技术
研究表明全球约有600多万种PPCPs类物质，且每年都在以3%左右的比例 增长，其与人类的生活密切相关。环境中的PPCPs类废水主要来源于工业废水、 生活废水和养殖与畜牧业废水等，由于缺乏合适的处理方法与技术导致PPCPs 类废水在环境中富集，从而给环境及人体健康带来极大威胁。因此，寻找出一 种适用于PPCPs类废水的处理方法尤为重要。
膜分离技术出现于20世纪初，60年代以来取得了迅速的发展，膜分离技术 兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保等特征，因此， 在生产和生活中发挥着不可替代的作用，应用领域广泛并产生了巨大的经济效 益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。PVDF膜机械强度与 坚韧度高，抗紫外线和核辐射性，抗冲击性能等优点，在膜分离技术中也扮演 着重要角色，不仅可以用于海水淡化，在废水处理中也有其独特的优势。然而 将PVDF膜技术应用于PPCPs类废水的过程当中，该技术只能对PPCPs类废水 进行物理分离却不能真正实现废水无害化，膜在使用过程中又容易受到污染从 而影响其分离性能。
纳米光催化技术是一种高级氧化技术，它可用于空气净化，杀菌消毒，废 水处理等领域。尤其在废水处理过程当中表现出其卓越的性能，纳米光催化剂 在光的照射下产生具有强氧化作用的羟基自由基，从而将废水降解为对人体无 害的气体和水，且不造成二次污染。纳米光催化技术中研究最为成熟的当为二 氧化钛，然而二氧化钛仅能利用紫外光来产生催化作用，限制了其在实际废水 处理当中的大规模使用。钨酸铋是一种可响应可见光的纳米光催化剂，但是在 废水处理过程当中它和二氧化钛等光催化剂一样存在易团聚等问题。
因此，找到一种能将PPCPs类废水无害化的处理方式显得尤为重要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种PPCPs类废水处理系统及方法， 可以对PPCPs类废水进行无害化处理。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种PPCPs类废水处理系统，包括：
进水装置，用于将PPCPs类废水引入膜蒸馏装置;
膜蒸馏装置，内设有石墨烯钨酸铋PVDF光催化膜，所述膜蒸馏装置用于， 通过所述石墨烯钨酸铋PVDF光催化膜在可见光激发下产生催化反应，对废水 进行降解，再通过加热使所述石墨烯钨酸铋PVDF光催化膜两侧产生蒸汽压差 驱动水蒸气透过所述石墨烯钨酸铋PVDF光催化膜进入水循环装置;
水循环装置，用于通过水循环将透过所述石墨烯钨酸铋PVDF光催化膜的 水蒸气液化为水后带入集水装置;
集水装置，用于收集经处理后的水。
进一步的，所述进水装置包括废水池和进水泵，所述进水泵通过管道分别 连接所述废水池和所述膜蒸馏装置，所述进水泵设有液位控制器。
进一步的，所述膜蒸馏装置包括膜蒸馏器、加热器和所述石墨烯钨酸铋 PVDF光催化膜，所述石墨烯钨酸铋PVDF光催化膜设置于所述膜蒸馏器内，并 将所述膜蒸馏器分割为相互隔离的热侧和冷侧，所述加热器设置于所述膜蒸馏 器的热侧。
进一步的，所述加热器为电加热器或太阳能加热器，所述加热器设有温度 传感器，以控制所述膜蒸馏器的热侧的水温。
进一步的，所述水循环装置包括循环水泵和循环水池，所述循环水泵通过 管道分别连接所述膜蒸馏器的冷侧和所述循环水池，所述膜蒸馏器的冷侧和所 述循环水池还通过管道直接相连。
进一步的，废水处理系统还包括光催化装置，所述光催化装置包括可见光 源和石英冷阱，所述可见光源设置于所述石英冷阱内，所述石英冷阱设置于所 述膜蒸馏器内。
本发明还提供了一种基于上述的PPCPs类废水处理系统的废水处理方法， 包括：
进水泵将废水从废水池中引入膜蒸馏器热侧;
在可见光激发下，所述石墨烯钨酸铋PVDF光催化膜产生催化反应，对废 水进行降解;
加热器对所述膜蒸馏器的热侧进行加热，从而产生水蒸气并透过所述石墨 烯钨酸铋PVDF光催化膜进入膜蒸馏器冷侧;
打开循环水泵，以一定的流速使水在膜蒸馏器冷侧和循环水池中循环，从 而在循环过程中将透过来的水蒸气冷凝为水，并带入集水装置进行收集。
进一步的，所述可见光为太阳光、所述可见光源发出的可见光、紫外线光 中的一种或多种。
进一步的，所述加热器对所述膜蒸馏器的热侧加热的温度为50-80℃，;所 述膜蒸馏器的热侧的水力停留时间为2-6h，所述膜蒸馏器的冷热侧温度差为 20-50℃。
进一步的，所述石墨烯钨酸铋PVDF光催化膜的膜污染的清洗方式为常规 的水洗、酸洗、碱洗、超声清洗、紫外辐射清洗和可见光辐射清洗中的任意一 种。
实施本发明，具有如下有益效果：本发明兼具膜分离技术和纳米光催化技 术的优点，是PPCPs类废水处理的有效手段。石墨烯钨酸铋纳米光催化剂不仅 可以减缓PVDF膜的污染，延长PVDF膜的使用寿命，也可以提高PVDF膜对 PPCPs废水的处理效率。本发明以PVDF膜为石墨烯钨酸铋纳米光催化剂的载 体，也解决了其在废水处理当中难以回收的问题。本发明方法对PPCPs废水有 极佳的处理效果，COD去除率可达99%以上，从而实现水的高度纯化，具有很 强的实用性和广阔的市场前景。