申请日2014.07.26
公开(公告)日2014.12.10
IPC分类号C02F9/14
摘要
本实用新型属于水处理设备技术领域，尤其涉及一种组合深度水处理装置，包括通过第一水泵和第二水泵依次连通的膜生物反应器、光催化反应器和反渗透装置，光催化反应器包括敞口的箱体和顶盖，箱体内设有上隔板和下隔板将箱体分成缓冲箱、储水箱和若干水槽，缓冲箱和水槽内均设有用于固定紫外灯管的U形灯管架，U形灯管架上平行安装有多个紫外灯管，U形灯管架上位于紫外灯管下方的U形底部设有若干曝气口。本实用新型有效降解水中的难生物降解类的有机物，显著降低COD并且能去除水中的重金属，有效除盐除菌，得到优质的出水，达到电厂锅炉用水的标准。
权利要求书
1.一种组合深度水处理装置，其特征在于，包括通过第一水泵和第二水泵 依次连通的膜生物反应器、光催化反应器和反渗透装置，所述光催化反应器包 括敞口的箱体，所述箱体顶部密闭连接有顶盖，所述箱体相对的两侧壁上分别 设有进水口和出水口，所述进水口靠近顶盖通过第一水泵连通所述膜生物反应 器的出水端，所述第一水泵与进水口之间依次设有第一液体流量计和第一控制 阀门，所述出水口靠近箱体底壁通过第二水泵连通所述反渗透装置的进水端， 所述出水口与第二水泵之间依次设有第二控制阀门和第二液体流量计，所述箱 体内进水口和出水口之间交替设有若干竖向相互平行排列的上隔板和下隔板， 所述若干上隔板和下隔板的两侧均与箱体侧壁连接，所述上隔板底端与箱体底 壁之间、下隔板顶端与顶盖之间均留有间隙，与所述进水口和出水口相邻的隔 板均为下隔板，所述进水口与相邻的下隔板之间形成缓冲箱，所述出水口与相 邻的下隔板之间形成储水箱，相邻所述上隔板和下隔板之间形成水槽，位于所 述缓冲箱上方的顶盖上设有光催化剂加入口，所述缓冲箱、储水箱和水槽内箱 体侧壁上靠近箱体底壁的位置均设有排空口，所述缓冲箱和水槽内均设有用于 固定紫外灯管的U形灯管架，所述U形灯管架的两端固定在顶盖上，所述U形 灯管架上平行安装有多个紫外灯管，所述U形灯管架内均设有曝气通道，所述U 形灯管架上位于所述紫外灯管下方的U形底部设有若干曝气口。
2.根据权利要求1所述的组合深度水处理装置，其特征在于，所述膜生物 反应器包括反应池，所述反应池的侧壁上部设有进水管，所述进水管上依次设 有第三控制阀门和第三液体流量计，所述反应池内设有若干中空纤维膜组件， 所述中空纤维膜组件的顶端连通出水管，所述出水管与第一水泵的进水端连通， 所述反应池底部位于所述中空纤维膜组件的下方设有曝气管道，所述曝气管道 上安装有若干曝气头，所述曝气管道位于所述反应池外的进气端设有气体流量 计并连通有鼓风机。
3.根据权利要求1所述的组合深度水处理装置，其特征在于，所述反渗透 装置包括通过第一高压泵和第二高压泵依次连通的一级反渗透膜机和二级反渗 透膜机，所述第一高压泵的进水端与第二水泵的出水端通过管道连通并且管道 上依次设有对水体进行预处理的石英砂过滤器和活性炭过滤器，所述一级反渗 透膜机的出水端与第二高压泵之间连通有中间水箱，所述二级反渗透膜机的出 水端连通纯水箱。
4.根据权利要求1或2或3所述的组合深度水处理装置，其特征在于，所 述上隔板顶端均设有锯齿状溢流堰，所述储水箱的箱体侧壁上靠近所述顶盖位 置设有溢流口。
5.根据权利要求4所述的组合深度水处理装置，其特征在于，所述上隔板 底端与箱体底壁之间的距离、所述下隔板顶端与顶盖之间的距离均为箱体高度 的0.1～0.15。
6.根据权利要求5所述的组合深度水处理装置，其特征在于，所述紫外灯 管位于所述上隔板和下隔板之间、箱体侧壁与下隔板之间的中间位置，所述U 形灯管架上相邻所述紫外灯管之间的距离相等，均为8～15cm。
7.根据权利要求6所述的组合深度水处理装置，其特征在于，所述紫外灯 管之间通过电路并联连接。
8.根据权利要求7所述的组合深度水处理装置，其特征在于，所述U形灯 管架上设有由动力装置驱动往复运动的托杆，所述托杆的运动方向与紫外灯管 的延伸方向平行，所述托杆上固定连接有竖向设置的支架，所述支架上安装有 若干清洗圈，所述清洗圈套装在所述紫外灯管上。
9.根据权利要求8所述的组合深度水处理装置，其特征在于，所述托杆上 间隔设有两个所述支架，每一所述支架上分别设有若干与所述紫外灯管对应的 清洗圈。
10.根据权利要求9所述的组合深度水处理装置，其特征在于，所述清洗圈 为硅胶清洗圈。
说明书
一种组合深度水处理装置
技术领域
本实用新型属于水处理设备技术领域，尤其涉及一种组合深度水处理装置。
背景技术
目前，水处理的技术多种多样，主要有膜生物反应器技术、纳米TiO2光催 化氧化技术和反渗透技术。
膜生物反应器(Membrane Bioreactor，简称MBR)技术是生物处理技术 与膜分离技术相结合的一种新技术，取代了传统工艺中的二沉池，它可以高 效地进行固液分离，得到直接使用的稳定中水，被称为“21世纪的水处理技 术”。作为一种十分有前景的水处理技术，其具有以下优势：(1)高效的固液 分离。其分离效果远好于传统的沉淀池，出水率高，出水水质良好，出水浊 度较低，悬浮物含量少，完全符合三级处理标准，可直接回用;(2)活性微 生物种浓度高。由于膜的高效截留作用，使微生物完全截留在生物反应器内， 实现反应器水力停留时间(HRT)和污泥龄(SRT)的完全分离，运行控制灵 活稳定;(3)占地面积小，成本低。由于MBR将传统污水处理的曝气池与二 沉池合二为一，并取代了三级处理的全部工艺设施，因此可大幅减少占地面 积，节省土建投资;(4)剩余污泥产量小。该工艺可以在高容积负荷、低污 泥负荷下运行，剩余污泥产量低(理论上可以实现零污泥排放)，降低了污泥 处理费用;(5)系统实现PLC控制，操作管理方便。
纳米TiO2光催化氧化技术是一种高效的污染物处理的新技术，目前主要 应用于污水或空气中高毒性、低浓度、难降解有机物的降解处理，取得了引 人注目的效果。二氧化钛光催化的研究可以追溯到80年前，人们发现了在日 光照射下二氧化钛可以使涂料褪色。在过去的20年里，在空气净化，污水处 理，表面自清洁以及表面杀菌等领域，二氧化钛光催化的应用引起了人们极 大的兴趣。纳米TiO2光催化氧化技术具有良好的化学稳定性和热稳定性、结 构简单、操作方便、无二次污染，且催化剂无毒，成本低，但是现在TiO2粉 末在悬浮体系中不易分离回收，易于团聚和容易造成二次污染等妨碍了它在 实际中的应用容易，催化剂固载技术的研究开发越来越得到重视。
反渗透是一种靠压力并且节能的膜过滤技术。反渗透的英文全名是 “REVERSE OSMOSIS”,缩写为“RO”。RO膜的过滤孔径为0.0001微米(万分 之一微米)。一般肉眼无法看到，细菌、病毒是它的5000倍，因此，只有水 分子及部分有益人体的矿物离子能够通过，其它杂质及重金属均由废水管排 出。所有海水淡化的过程均采用此方法，因此RO膜又称体外的高科技“人工 肾脏”。因为RO最早是供美国宇航员在宇宙飞船上使用，因此RO水又称“太 空水”。作为一种高端的水处理技术，它具有以下优点：(1)在高流速下应具 有高效脱盐率;(2)具有较高机械强度和使用寿命;(3)能在较低操作压力下发 挥功能;(4)能耐受化学或生化作用的影响;(5)受pH值、温度等因素影响较 小;(6)制膜原料来源容易，加工简便，成本低廉;(7)设备体积小、操作简 单，适应性强。
但是对于一些特殊的水体，比如高含盐、含难生物降解类有机物质、COD 浓度较高的水体，对其采用单独的水处理技术均有其局限性，不能达到电厂 锅炉用水的标准。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种组合深度水处理装置，旨在解决高含盐、 含难生物降解类有机物质、COD浓度较高的水体，对其采用单独的水处理技术 均有其局限性，不能达到电厂锅炉用水的标准的技术问题。
本实用新型是这样实现的，一种组合深度水处理装置，包括通过第一水泵 和第二水泵依次连通的膜生物反应器、光催化反应器和反渗透装置，所述光催 化反应器包括敞口的箱体，所述箱体顶部密闭连接有顶盖，所述箱体相对的两 侧壁上分别设有进水口和出水口，所述进水口靠近顶盖通过第一水泵连通所述 膜生物反应器的出水端，所述第一水泵与进水口之间依次设有第一液体流量计 和第一控制阀门，所述出水口靠近箱体底壁通过第二水泵连通所述反渗透装置 的进水端，所述出水口与第二水泵之间依次设有第二控制阀门和第二液体流量 计，所述箱体内进水口和出水口之间交替设有若干竖向相互平行排列的上隔板 和下隔板，所述若干上隔板和下隔板的两侧均与箱体侧壁连接，所述上隔板底 端与箱体底壁之间、下隔板顶端与顶盖之间均留有间隙，与所述进水口和出水 口相邻的隔板均为下隔板，所述进水口与相邻的下隔板之间形成缓冲箱，所述 出水口与相邻的下隔板之间形成储水箱，相邻所述上隔板和下隔板之间形成水 槽，位于所述缓冲箱上方的顶盖上设有光催化剂加入口，所述缓冲箱、储水箱 和水槽内箱体侧壁上靠近箱体底壁的位置均设有排空口，所述缓冲箱和水槽内 均设有用于固定紫外灯管的U形灯管架，所述U形灯管架的两端固定在顶盖上， 所述U形灯管架上平行安装有多个紫外灯管，所述U形灯管架内均设有曝气通 道，所述U形灯管架上位于所述紫外灯管下方的U形底部设有若干曝气口。
作为一种改进，所述膜生物反应器包括反应池，所述反应池的侧壁上部设 有进水管，所述进水管上依次设有第三控制阀门和第三液体流量计，所述反应 池内设有若干中空纤维膜组件，所述中空纤维膜组件的顶端连通出水管，所述 出水管与第一水泵的进水端连通，所述反应池底部位于所述中空纤维膜组件的 下方设有曝气管道，所述曝气管道上安装有若干曝气头，所述曝气管道位于所 述反应池外的进气端设有气体流量计并连通有鼓风机。
作为一种改进，所述反渗透装置包括通过第一高压泵和第二高压泵依次连 通的一级反渗透膜机和二级反渗透膜机，所述第一高压泵的进水端与第二水泵 的出水端通过管道连通并且管道上依次设有对水体进行预处理的石英砂过滤器 和活性炭过滤器，所述一级反渗透膜机的出水端与第二高压泵之间连通有中间 水箱，所述二级反渗透膜机的出水端连通纯水箱。
作为进一步的改进，所述上隔板顶端均设有锯齿状溢流堰，所述储水箱的 箱体侧壁上靠近所述顶盖位置设有溢流口。
作为一种改进，所述上隔板底端与箱体底壁之间的距离、所述下隔板顶端 与顶盖之间的距离均为箱体高度的0.1～0.15。
作为一种改进，所述紫外灯管位于所述上隔板和下隔板之间、箱体侧壁与 下隔板之间的中间位置，所述U形灯管架上相邻所述紫外灯管之间的距离相等， 均为8～15cm。
作为一种改进，所述紫外灯管之间通过电路并联连接。
作为一种改进，所述U形灯管架上设有由动力装置驱动往复运动的托杆， 所述托杆的运动方向与紫外灯管的延伸方向平行，所述托杆上固定连接有竖向 设置的支架，所述支架上安装有若干清洗圈，所述清洗圈套装在所述紫外灯管 上。
作为一种改进，所述托杆上间隔设有两个所述支架，每一所述支架上分别 设有若干与所述紫外灯管对应的清洗圈。
作为进一步地改进，所述清洗圈为硅胶清洗圈。
由于采用上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
原水通过第一控制阀门、第一液体流量计进入膜生物反应器的反应池，反 应池底部设有若干曝气头，经过中空纤维膜组件处理流出，之后水进入光催化 反应器的箱体内与光催化剂混合，在紫外灯管的照射下，降解水中的难生物降 解类的有机物，并进一步去除水中的COD，经过处理后的水进入反渗透装置，首 先流经石英砂过滤器和活性炭过滤器进行预处理，之后在第一高压泵的作用下 经过一级反渗透膜机流入中间水箱，在第二高压泵的作用下流入二级反渗透膜 机，最后流入纯水箱，通过膜生物反应器和光催化反应器结合对原水进行处理， 显著降低COD并且能去除水中的重金属，针对原水含盐高的特点，使用反渗透 装置进行深度水处理，有效除盐除菌，得到优质的出水，达到电厂锅炉用水的 标准。
由于光催化反应器的箱体内交替设置有上隔板和下隔板，使得箱体内部形 成曲折连通式结构，并且进水口和出水口均与下隔板相对，原水从进水口进入 缓冲箱，直到缓冲箱的水满之后才会溢过下隔板进入两个底部连通的水槽，直 到水最后进入到储水箱，大大增加了原水在箱体内的流程，并且整个过程中水 流平缓，延长了原水在箱体内的停留时间，利于光催化剂与原水的充分混合， 利于光催化反应的充分进行，使得污染物得到充分降解，又由于缓冲箱和每个 水槽内都设置紫外灯管，并且灯架上设置有曝气口，提供光催化反应所需活性 氧，还有搅拌的作用，使光催化剂在水中均匀分布，提高了光催化效率，同时 节省了空间，降低了成本，使整个装置更为紧凑，储水箱内不设置紫外灯管， 利于观察储水箱内的水位高低，便于排水和溢流操作。
由于紫外灯管平行设置，有利于保证紫外灯管的照射范围，水槽内的紫外 灯管位于上隔板和下隔板之间的中间位置，缓冲箱内的紫外灯管位于箱体与下 隔板之间的中间位置，并且相邻紫外灯管之间的距离为8～15cm，使得箱体内每 个位置的水都能接受到紫外光源的照射，充分利用紫外光源，由于紫外灯管之 间电路为并联，避免一只灯管故障对其他灯管产生影响，从而保证了系统工作 的稳定性。
由于上隔板顶端设有锯齿形的溢流口，当水流速度较快时，使得底部连通 的两个水槽中的水位高的水槽内的水可以通过溢流口流入另一水槽，使得水流 平缓，利于延长水在箱体内的停留时间，储水箱的箱体侧壁上靠近顶盖位置设 有溢流口，当水流速度较快，储水箱内的水来不及排出时通过溢流管排出收集， 由于上隔板底端与箱体底壁之间距离、下隔板顶端与顶盖之间距离均为箱体高 度的0.1～0.15，在延长水在箱体内行程的同时，又减缓水的流速。
由于灯管架上设有由动力装置驱动往复运动的托杆，托杆运动时带动清洗 圈沿紫外灯管往复运动，达到刷洗灯管外表面上附着的污物的目的，清洗方便 效率高，托杆上间隔设有两个支架，每一支架上分别设有若干清洗圈，提高清 洗效率，使用硅胶清洗圈，具有更好的清洗效果，而且避免损伤紫外灯管的表 面。