CN104649365A - TiO2/泡沫混凝土平板蛇形污水紫外消毒装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种TiO2/泡沫混凝土平板蛇形污水紫外消毒装置，其特征是，包括消毒池，所述消毒池上、下两侧设置进水口和出水口，所述消毒池内设置紫外灯和挡板，且挡板和消毒池的内壁采用新型的TiO2/泡沫复合混凝土；本发明的TiO2/泡沫混凝土平板蛇形污水紫外消毒装置通过两块挡板，使消毒池形成三个过水廊道，延长水体在紫外灯下的水力停留时间，利用复合混凝土的吸附、催化降解和光降解功能，使得污水中的细菌、病原微生物充分接触紫外照射，微生物灭活率和污染物去除率有效提高，由于TiO2的光降解作用，对内分泌干扰物如17β-雌二醇的去除率比普通紫外消毒池的去除率高，其去除率高于75%，即在杀灭细菌、病原微生物的同时，能够去除部分有毒有机污染物如内分泌干扰物、抗生素等。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术和光催化反应的水消毒技术，更具体地，本发明设计一种使用不同比例混合的TiO2/泡沫混凝土用于污水紫外消毒池，并加入TiO2/泡沫混凝土挡板嵌入消毒的装置中，使该装置有效降解水中溶解性有机污染物和细菌的灭活，也即一种紫外消毒装置。
背景技术
随着人口增加，经济建设发展，水资源短缺和人民生活需求增加已成为世界最为关注的问题，中国水资源紧缺，而水污染又加重了水资源危机，水紧缺及其所衍生的水质和水生态问题严重束缚和制约经济发展。因此，必须在充分节约用水的基础上，有效地开发非传统水源，以缓解水资源短缺带来的一系列问题，污水回用是解决水资源短缺的重要的、不可或缺的措施，也是一条成本低、见效快的有效途径，同时还可以减少污染物排放，对改善水环境质量也具有重要的意义。
污水回用包含水质的改善、水量的回收和病原微生物的有效控制三个方面，从理论上讲，污水回用处理系统包括一级处理、二级处理和深度处理，但深度处理是污水回用的主体部分，深度处理是在二级处理的基础上进一步对悬浮固体、胶体、病原微生物和某些有机或无机物质去除的净化处理过程，但是如今经济的发展和社会的进步，人们对于回用水质的要求越来越高，一些新兴污染物（如内分泌干扰物）的出现和传统工艺（氯消毒）的负面效果正在受到越来越多人的关注。
城市生活污水系统中常含有细菌、病毒、有毒有机污染物等致病物质，比如，城市污水处理系统中普通生物滤池对大肠杆菌的去除最高只能达到80-90%，活性污泥法也只能去除90-95%，因此，污水经过生化二级处理后，仍需要进行消毒处理，传统消毒工艺如氯消毒由于其副产物的存在，已不是最好的工艺选择，紫外消毒则是现在应用最为广泛的消毒工艺，其具有相对较高的杀菌效率，无二次污染，运行安全可靠，能连续大水量消毒，维护容易等优点，因此，紫外消毒具有更大的应用前景。
然而，我国城市污水处理厂的深度处理紫外消毒工艺中仍然存在不足，常规的就是设置紫外线消毒渠，紫外灯对紫外消毒渠内的污水进行紫外照射消毒，且渠道内设有搅拌设备，边搅拌边消毒，但该装置对污水消毒不够彻底，在出水中仍存在难生物降解的溶解性有机污染物（比如内分泌干扰物），从而导致出水水质不能保障，也难以达标回用。由于内分泌干扰物的毒性、生物累积性等性质受到了广泛关注，内分泌干扰物是干扰生物体内维持自身稳定性、调节生殖发育和其他行为的荷尔蒙的产生、代谢、结合、交互作用和排泄的外源性物质。这些物质可进入水体中通过摄入、生物累积等途径，导致动物和人类的内分泌系统、免疫系统、神经系统出现各种各样的异常现象，造成生态失衡和人类疾病增加等不良后果。由此可见，为深度处理工艺提供高能效、低能源、更能可靠运行、更加灵活的污水处理技术，以有效且稳定的去除污水中的有机污染物。
目前，利用TiO2作为光催化材料来去除水中的内分泌干扰物的研究越来越多，TiO2无毒无害、具有成本低、去除范围广、光化学稳定性高、来源丰富和降低能量消耗等特点；并对水中难降解的有毒有害有机物和致病菌有着良好的去除能力；具有广阔的应用前景，可应用于污水处理系统中，但TiO2在悬浮液中容易聚集，降低催化效率，且催化剂回收比较困难，因此，在泡沫混凝土中加入TiO2可以很好的解决这个难题，并以TiO2/泡沫混凝土为吸附降解材料，应用于紫外消毒装置中，并做TiO2/泡沫混凝土挡板，将紫外消毒池被均分为三个廊道，增加光催化降解过程的水力停留时间，提高去除效率，既充分混匀反应溶液又增加其与催化剂的接触时间，从而增加整个消毒池的处理效果。
发明内容
本发明的目的在于改进现有技术中的不足，提供用于对现有的紫外消毒技术的改造从而达到在不影响甚至提高消毒效率的情况下对雌激素达到去除的目的；本发明提供一种TiO2/泡沫混凝土平板蛇形污水紫外消毒装置。
为实现上述目的，本发明的实施方案如下：一种TiO2/泡沫混凝土平板蛇形污水紫外消毒装置，其特征是，包括消毒池，所述消毒池上、下两侧设置进水口和出水口，所述消毒池内设置紫外灯和挡板，所述挡板和消毒池接触污水的内壁为TiO2/泡沫混凝土制成。
优选的是，所述挡板为两块，使消毒池形成三个过水廊道。
优选的是，所述紫外灯为三个，每个所述紫外灯设置于每个过水廊道之间，采用上述结构，蛇形渠道的内部设置能延长水体在紫外灯下的水力停留时间，并使污染物充分被吸附在挡板表面和消毒池内壁上，利用TiO2再将其光降解，达到更好的出水水质，无二次污染的效果。
优选的是，所述消毒池呈长方形，所述消毒池的长宽比大于10:1。
优选的是，所述挡板的长度小于消毒池的长度。
优选的是，所述紫外灯的波长为254 nm。
优选的是，所述消毒池的进水口和出水口分别设置流量测量仪。
优选的是，所述消毒池内水流的流量为0.45 L/min，流速为0.05 m/s，该流速相比普通消毒池的流速相比要小，从而增加了水力停留时间，其值为9min。
优选的是，所述混凝土表面的平均光照强度为80 W/ m2，该强度对于污水处理的电耗更加节省，经济效益较好，对细菌、病毒的处理效果也可达到要求。
优选的是，所述TiO2/泡沫混凝土由一下质量份数配比的原料制成：普通硅酸盐水泥50-60份，粉煤灰：10-15份，泡沫10-15份，减水剂1-3份，自来水15-20份，同时加入3～5wt% 的TiO2，其中泡沫由蛋白类发泡剂和自来水按1:100的体积混合制成。
本发明所达到的有益效果：本发明所述一种TiO2/泡沫混凝土平板蛇形污水紫外消毒装置通过挡板为两块，使消毒池形成三个过水廊道的设置，使该消毒装置形成三个过水廊道，延长水体在紫外灯下的水力停留时间，使得污水中的细菌、病原微生物充分接触紫外照射，去除率大大增加；所述一种TiO2/泡沫混凝土平板蛇形污水紫外消毒装置通过挡板和消毒池接触污水的内壁为TiO2/泡沫混凝土制成的设置，由于TiO2的光降解作用，可以对难生物降解的有机污染物进行吸附、降解，使光催化对该类污染物的去除效果提高，对17β-雌二醇的去除率比普通紫外消毒池的去除率高，即在杀灭细菌、病原微生物的同时，能够去除部分有机物如内分泌干扰物，达到消毒和净化的双重功效，且TiO2/泡沫混凝土挡板使用周期长，无二次污染，具有易固定，耐水流冲击负荷高等优点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明TiO2/泡沫混凝土材料的电镜图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1、图2所示，一种TiO2/泡沫混凝土平板蛇形污水紫外消毒装置，其特征是，包括消毒池2，所述消毒池2上、下两侧设置进水口1和出水口5，所述消毒池2内设置紫外灯3和挡板4，所述挡板4和消毒池2的内壁为TiO2/泡沫混凝土制成，所述挡板4为两块，使消毒池2形成均分为三个过水廊道，所述紫外灯3为三个，每个所述紫外灯3设置于每个过水廊道之间，消毒池2上、下侧共设置六个孔，将紫外灯3插入孔中，所述消毒池2呈长方形，所述消毒池2的长宽比大于10:1，所述挡板4的长度小于消毒池2的长度，所述紫外灯3的波长为254 nm，所述消毒池2的进水口1和出水口5分别设置流量测量仪，所述消毒池2内水流流速为0.05 m/s，该流速由于在消毒池2中设置TiO2/泡沫混凝土挡板，比无改进的消毒池流速小，水力停留时间增加3倍，其停留时间为9 min，水流的流量为0.45 L/min，所述混凝土表面的平均光照强度为80 W/ m2， TiO2/泡沫混凝土由以下质量份数配比的原料制成：普通硅酸盐水泥50-60份，粉煤灰：10-15份，泡沫10-15份，减水剂1-3份，自来水15-20份，同时加入3～5wt% 的TiO2，其中泡沫由蛋白类发泡剂和自来水按1:100的体积混合制成。
本发明的实施过程如下：水样中17β-雌二醇（EE2）浓度为2 mg/L，大肠杆菌浓度为3.4 × 107 CFU/mL 的污水，水流流速为0.05 m/s，流量为0.45 L/min，水力停留时间9 min，光催化降解的混凝土表面积0.15m2，混凝土表面的平均光照强度为80 W/m2，水样从消毒池2的进水口1进入，在TiO2/泡沫混凝土挡板4作用下得到净化，最后水流从消毒池另外一个对角处出水口5出水，重复该步骤，水流是由流量测量仪监测其流速,经过TiO2/泡沫混凝土的消毒池内壁和挡板对17β-雌二醇（EE2）的吸附作用，吸附后水样中17β-雌二醇（EE2）浓度为0.65mg/L ，由于TiO2的光降解作用，在此装置内循环流动120min后， 降解后17β-雌二醇（EE2）的浓度为0.15 mg/L，降解率高达76.9%，故该装置对此类雌激素有机污染物的去除达到较好效果，120min后大肠杆菌为3.7×104 CFU/mL，相比普通消毒池，效果更加理想。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种TiO2/泡沫混凝土平板蛇形污水紫外消毒装置，其特征是，包括消毒池，所述消毒池上、下两侧设置进水口和出水口，所述消毒池内设置紫外灯和挡板，所述挡板和消毒池的内壁为TiO2/泡沫混凝土制成。
2.根据权利要求1所述的TiO2/泡沫混凝土平板蛇形污水紫外消毒装置，其特征是，所述挡板为两块，使消毒池形成三个过水廊道。
3.根据权利要求2所述的TiO2/泡沫混凝土平板蛇形污水紫外消毒装置，其特征是，所述紫外灯为三个，每个所述紫外灯设置于每个过水廊道之间。
4.根据权利要求1所述的TiO2/泡沫混凝土平板蛇形污水紫外消毒装置，其特征是，所述消毒池呈长方形，所述消毒池的长宽比大于10:1。
5.根据权利要求1所述的TiO2/泡沫混凝土平板蛇形污水紫外消毒装置，其特征是，所述挡板的长度小于消毒池的长度。
6.根据权利要求1所述的TiO2/泡沫混凝土平板蛇形污水紫外消毒装置，其特征是，所述紫外灯的波长为254 nm。
7.根据权利要求1所述的TiO2/泡沫混凝土平板蛇形污水紫外消毒装置，其特征是，所述消毒池的进水口和出水口分别设置流量测量仪。
8.根据权利要求1所述的TiO2/泡沫混凝土平板蛇形污水紫外消毒装置，其特征是，所述消毒池内水流流速为0.05 m/s。
9.根据权利要求1所述的TiO2/泡沫混凝土平板蛇形污水紫外消毒装置，其特征是，所述TiO2/泡沫混凝土由以下质量份数配比的原料制成：普通硅酸盐水泥50-60份，粉煤灰：10-15份，泡沫10-15份，减水剂1-3份，自来水15-20份，同时加入3～5wt% 的TiO2，其中泡沫由蛋白类发泡剂和自来水按1:100的体积混合制成。
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2015
- 2015-01-28 CN CN201510045176.3A patent/CN104649365A/zh active Pending
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |