CN103395936A - 一种物理-物化-生物组合水质净化装置 - Google Patents

一种物理-物化-生物组合水质净化装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种物理-物化-生物组合水质净化装置，其特征在于：包括提升水泵、太阳光催化氧化反应器和组合吸附滤床；所述提升水泵设于太阳光催化氧化反应器的进水管道或内部管道上；所述组合吸附滤床与太阳光催化氧化反应器固定连接；所述太阳光催化氧化反应器的出水采用边壁溢流出水口、且边壁溢流出水口位置设于相应组合吸附滤床的上方；所述组合吸附滤床内设有沸石和陶粒的组合，并在沸石和陶粒上种植水生植物。该装置结构简单、成本低廉，一方面利用太阳光催化氧化对水体污染物进行初步氧化利于后续水生生物的利用，另一方面使氧化的污染物被生物降解并过滤，采用物理-物化-生物的协同组合，能够有效改善水体水质，同时避免了采用其他方法带来副产物污染或二次污染问题。

Description

一种物理-物化-生物组合水质净化装置
技术领域
本发明属于水处理领域，特别涉及一种物理-物化-生物组合水质净化装置。
背景技术
目前国内天然河道、人工湖、人工河道均处于不同程度的污染状态，大多数水体主要表现为水体富营养化状态，藻类等浮游生物过度繁殖，严重影响水体的正常功能，甚至有部分水体呈现出黑臭现象。因此，针对水体污染特征进行合理地处理处置，有效去除水中的特定污染物，改善水体水质是目前国内大部分城市的迫切需求。
目前，针对污染水体的水质改善已有多种处理方式。利用生物作用的诸如生态浮床、生态湿地等；利用物理作用的有过滤、跌水等；利用化学作用的诸如投加杀藻剂、沉淀剂等；利用物化作用的诸如催化氧化，光源可采用紫外光、太阳光等。然而，上述方法多通过单一的作用机理来对水体进行处理处置，不同处理方式之间的协同效应较弱，从而处理效果相对较差，难以满足多种不同条件下水体处理需求。
发明内容
发明目的：本发明的提供一种处理效果好的用于水体水质改善的物理-物化-生物组合水质净化装置。
技术方案：本发明提供了一种物理-物化-生物组合水质净化装置，其特征在于：包括提升水泵、太阳光催化氧化反应器和组合吸附滤床；所述提升水泵设于太阳光催化氧化反应器的进水管道或内部管道上；所述组合吸附滤床与太阳光催化氧化反应器固定连接；所述太阳光催化氧化反应器的出水采用边壁溢流出水口、且边壁溢流出水口位置设于相应组合吸附滤床的上方；所述组合吸附滤床内设有沸石和陶粒的组合，并在沸石和陶粒上种植水生植物。
作为优选，所述太阳光催化氧化反应器包括反应室、反应室内设置的一组附着有二氧化钛薄膜的玻璃纤维网、内部管道，所述内部管道连通反应室、进水口和出水口。
作为进一步优选，所述附着有二氧化钛薄膜的玻璃纤维网遍布反应室平面，相邻附着有二氧化钛薄膜的玻璃纤维网间距5-25mm。
作为进一步优选，所述玻璃纤维网上的二氧化钛薄膜的层数为1层以上，优选1至4层。
作为另一种优选，所述太阳光催化氧化反应器的反应室内的水力停留时间通过调整进水流量和反应室容积控制在3-5min。
作为另一种优选，太阳光催化氧化反应器边壁溢流出水口与组合净化吸附滤床的高度差在30cm以上。
作为另一种优选，所述水生植物为菖蒲和西伯利亚鸢尾的组合，所述菖蒲和西伯利亚鸢尾的栽种比例为(2-3):1。
作为另一种优选，所述沸石和陶粒的质量比为（2-4）:1。
有益效果：本发明提供的用于水体水质改善的物理-物化-生物组合水质净化装置结构简单、成本低廉，一方面利用太阳光催化氧化对水体污染物进行初步氧化利于后续水生生物的利用，另一方面使氧化的污染物被生物降解并过滤，采用物理-物化-生物的协同组合，能够有效改善水体水质，同时避免了采用其他方法带来副产物污染或二次污染问题。
具体而言，本发明相对于现有技术具有以下突出的优势：
其一，本发明中采用太阳光催化氧化对水体中的污染物进行初步的氧化，并通过反应时间的控制来控制氧化反应的进行程度，以利于后续水生生物的利用；
其二，本发明采用沸石和陶粒滤料的组合作为水生生物的生长场所，而沸石与陶粒滤料的配比是通过大量的实验研究确定，在此配比条件下，一方面可为水生生物提供有效的支撑固定场，同时可通过直接吸收水体中的氨氮等污染物来降低水中污染物的含量。此外，所吸附的氨氮等污染物可为水生植物提供基本的营养成分，而且在使用一段时间后滤料上会生长一定量的微生物，也可同时具备生物净化作用，从而进一步改善去除效能；
其三，本发明通过太阳光催化氧化反应器出水的边壁溢流装置设置及溢流口与组合吸附滤床之间高差的控制来强化水的充氧能力，提高溶解氧含量，为后续组合吸附滤床中微生物的生长繁殖提供充足的溶解氧供给，从而强化滤料表面附着微生物对水体中污染物的净化功能；
其四，本发明采用菖蒲、西伯利亚鸢尾等耐寒水生植物的组合栽种形式，在我国大部分地区都可保持一年四季常绿，避免一般水生植物在冬季枯萎的问题，并通过大量试验确定两者的比例达到强化对水体的净化作用，改善水体水质；
其五，本发明所采用装置可通过反应器造型的改变实现基本的景观效果，从而有利于在实际工程中的推广应用。
附图说明
图1为本发明一种物理-物化-生物组合水质净化装置的结构示意图。
图2为本发明另一种物理-物化-生物组合水质净化装置的结构示意图。
图3为图2的物理-物化-生物组合水质净化装置的俯视图。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料配比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
物理-物化-生物组合水质净化装置，见图1和图2，包括提升水泵1、太阳光催化氧化反应器2和组合吸附滤床3；提升水泵1设于太阳光催化氧化反应器2的进水管道或内部管道上；太阳光催化氧化反应器2的出水口设于组合吸附滤床3的进水口上方，且太阳光催化氧化反应器2的出水可完全跌落至组合吸附滤床3的进水口内；组合吸附滤床3内设有沸石和陶粒的组合，并在沸石和陶粒上种植水生植物。其中，水生植物为菖蒲；沸石和陶粒的质量比为3:1，可选地，其比例也可根据实际处理条件合理选择，优选2-4：1。
其中，太阳光催化氧化反应器2包括反应室21、反应室21顶部设置的一组间距5-15mm的附着3层有二氧化钛薄膜的玻璃纤维网22、内部管道23，所述内部管道23连通反应室21、进水口和出水口。二氧化钛薄膜的层数可根据需要合理设置，优选1层以上，更优选1至4层。
图1给出了本发明物理-物化-生物组合水质净化装置的一种可选地结构示意图。太阳光催化氧化反应器2和组合吸附滤床3自左向右依次设置；太阳光催化氧化反应器2的出水口设于组合吸附滤床3的进水口上方，且太阳光催化氧化反应器2的出水可完全跌落至组合吸附滤床3的进水口内。
图2和图3给出了本发明物理-物化-生物组合水质净化装置的另一种可选地结构示意图。太阳光催化氧化反应器2设于整个装置中心，而吸附滤床3设置于太阳光催化氧化反应器2的四周；太阳光催化氧化反应器2的出水口设于组合吸附滤床3的进水口上方，从而太阳光催化氧化反应器2的出水均可完全跌落至组合吸附滤床3的进水口内。此外，太阳光催化氧化反应器2也可采用各种形状，例如圆形、方形、莲花形等，从而能够设置的更易与水体环境配合，美化水体坏境。
使用时，整个装置浮于水体表面，且采用半固定方式固定，通过提升水泵1提升水至太阳光催化氧化反应器2内，并控制水力停留时间为3min以内，优选2-3min，使水中污染物被初步氧化，提升水泵1不断泵水进入催化氧化反应器2内并推动装置内水流动，催化氧化后的水溢出进入组合吸附滤床3内，经沸石-陶粒的组合滤料吸附，使初步氧化的污染物被过滤并吸附在沸石-陶粒滤料内；滤料上种植的水生植物可利用吸附的初步氧化的污染物，从而达到净化水质的作用，使用一段时间后滤料上会生长一定量的微生物，也可同时具备生物净化作用，从而进一步改善去除效能。
为验证发明的有效性，选择一小型景观水体进行实验。小型景观水体为一100m长河道，宽6m，深约1.2m；水中氮、磷含量高，夏季常会出现藻类的过度繁殖现象，水面藻类数目可达数亿个/L，且伴有浓烈的腥臭味经实验室测定，嗅味主要为由藻类生长过程中释放入水体的土臭素和二甲基异冰片，并含有少量藻体死亡腐烂所产生的硫醇、硫醚类物质，严重影响其景观价值。
在水体上设置本发明的物理-物化-生物组合水质净化装置，组合净化装置内水力停留时间为3min。自2013年5月开始运行反应器，运行10天后，水体水质显著改善，经检测，水体表面藻类数目基本维持在千万个/L，且腥臭味明显减轻。

Claims (8)

1.一种物理-物化-生物组合水质净化装置，其特征在于：包括提升水泵（1）、太阳光催化氧化反应器（2）和组合吸附滤床（3）；所述提升水泵（1）设于太阳光催化氧化反应器（2）的进水管道或内部管道上；所述组合吸附滤床（3）与太阳光催化氧化反应器（2）固定连接；所述太阳光催化氧化反应器（2）的出水采用边壁溢流出水口、且边壁溢流出水口位置设于相应组合吸附滤床（3）的上方；所述组合吸附滤床（3）内设有沸石和陶粒的组合，并在沸石和陶粒上种植水生植物。
2.根据权利要求1所述的一种物理-物化-生物组合水质净化装置，其特征在于：所述太阳光催化氧化反应器（2）包括反应室（21）、反应室（21）内设置的一组附着有二氧化钛薄膜的玻璃纤维网（22）、内部管道（23），所述内部管道（23）连通反应室（21）、进水口和出水口。
3.根据权利要求2所述的一种物理-物化-生物组合水质净化装置，其特征在于：所述附着有二氧化钛薄膜的玻璃纤维网（22）遍布反应室（21）平面，相邻附着有二氧化钛薄膜的玻璃纤维网（22）间距5-25mm。
4.根据权利要求2所述的一种物理-物化-生物组合水质净化装置，其特征在于：所述玻璃纤维网（22）上的二氧化钛薄膜的层数为1层以上。
5.根据权利要求1所述的一种物理-物化-生物组合水质净化装置，其特征在于：所述太阳光催化氧化反应器的反应室（22）内的水力停留时间控制在3-5min。
6.根据权利要求1所述的一种物理-物化-生物组合水质净化装置，其特征在于：太阳光催化氧化反应器（2）边壁溢流出水口与组合净化吸附滤床的高度差在30cm以上。
7.根据权利要求1所述的一种物理-物化-生物组合水质净化装置，其特征在于：所述水生植物为菖蒲和西伯利亚鸢尾的组合，所述菖蒲和西伯利亚鸢尾的栽种比例为(2-3):1。
8.根据权利要求1所述的一种物理-物化-生物组合水质净化装置，其特征在于：所述沸石和陶粒的质量比为（2-4）:1。
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