CN105130130A - 一种生物净化与光催化双联污水处理塔 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物净化与光催化双联污水处理塔，其特征在于：包括塔体装置、生态过滤层装置、光催化反应装置、隔泥网和进出水装置。所述塔身为中空圆柱体结构，上端设置有顶盖，所述生态过滤层固定于塔身中部，由下至上分别为一次过滤层、生态填料球层和二次过滤层，分别由衬板分隔和支撑，所述光催化反应罐安装于生态过滤层上部，罐内设置有多层环形光催化透水墙和紫外线灯管，塔身下部还设置有隔泥网；进水管设置于塔身下部侧壁，所述出水管上端与光催化反应罐底部连接，下端开口于塔身底部。优点：经过生物净化与光催化双联处理后，污水中的各类污染物均可得到有效的去除。

Description

一种生物净化与光催化双联污水处理塔

技术领域

本发明涉及的是一种生物净化与光催化双联污水处理塔，属于污水处理技术领域。

背景技术

随着我国工业化的飞速发展和农业集约化程度的进一步提高，所产生的工业污水、农业污水及生活污水对水环境造成了严重的破坏。大量的工业废水未经处理就直接排入河流、湖泊等水体中，同时农田中也普遍存在着过量施用化肥和喷施高毒高残留农药等现象，造成农业面源污染加剧、水体富营养化严重。由此导致河流湖泊水体水质的全面恶化和富营养化，同时也经常性的引发湿地退化、赤潮等一系列全球性的水环境治理难题。

由于污染物的形成方式及来源不同，水体中溶解或悬浮的污染种类众多、成分复杂、可生化性差，传统的水处理方法如生物降解法、物理吸附法、混凝沉淀法、电解法、一般氧化法等只能有针对性的去除某一类污染物质，而多方法、多道次的串联处理会大幅度提高污水处理成本。

生物净化技术是目前广泛使用的一种污染物原位拦截技术，生物填料表面形成的活性生物膜对水体中的氮、磷等营养物质进行截留和固定，并通过生物膜表面附着的微生物将污染物进行分解代谢成为无害物质重新释放到水中，从而实现水质净化的目的。但由于微生物可分解代谢的污染物种类有限，作为单一水质净化方法其效率并不高，且微生物对生存环境要求严格，应用范围受到了限制。

光催化技术从上世纪七十年代被研究发现以来被人们广泛关注，并制备出了以TiO₂为代表的一系列光催化材料。纳米TiO₂粉末具有化学稳定性高、耐光腐蚀、难溶于水和无毒性等优点，水体中一些难以降解的化合物在光辐射条件下，可以通过TiO₂的光催化作用降解为H₂O和CO₂，尤其是对水中难降解的有机污染物具有很好的去除效力，因此TiO₂纳米光催化降解法是一种极具应用前景的水处理新技术。

因此，目前亟需开发一种对各类污染物具有广谱适应性的新型复合水质净化技术及装置，以适应现代水体中污染物日益多样化的趋势。利用生物净化技术和光催化净化技术在水处理中良好的互补性，开发一种生物净化与光催化双联污水处理技术与设备，对我国水环境治理具有积极的意义。

发明内容

本发明提出了一种生物净化与光催化双联污水处理塔，采用生物净化与光催化技术对污水进行净化处理，有效降解污水中的大多数污染物质，具有净化效果好、适应性强、占地面积小、维护方便等优点。

本发明的技术解决方案：生物净化与光催化双联污水处理塔，其结构是包括塔体装置、生态过滤层装置、光催化反应装置、隔泥网13和进出水装置，其中光催化反应装置中的4个支撑架7固定于塔体装置中的塔身3的上部，生态过滤层装置安装于塔身3的中部，进出水装置中的进水管14固定于塔身3的下部侧壁上，隔泥网13水平安装于塔身3的下部。

本发明具有以下有益效果：

1）本发明将生物净化与光催化降解技术集成于一体，充分发挥生态净化层和光催化反应两种净化技术对水中污染物去除的优势，形成互补型净化，可有效的降低水中的各类污染物浓度，提高水质净化效率，处理效率高；

2）本发明采用由下至上的水流流动方式，有效的降低了净化塔内的水流速度，流动平稳，可提高生态过滤层对颗粒悬浮物的滤除效率，同时也增加了污水在生态过滤层内的水力停留时间，提高过滤层对水中有害物质的去除效率；

3）本发明中生态净化层为三层结构，一次过滤层和二次过滤层不但可过滤掉大多数的悬浮污染物，同时也避免了因颗粒物在生态填料球层的生物膜表面、光催化镀膜表面沉积而降低净化效率；

4）由于高强度紫外线会拟制生物膜生长并降低反应细菌活性，本发明中光催化反应罐与生态净化层隔离设置，可有效的防止反应罐中的紫外线对下方生态净化层的损伤，延长了维护周期；

5）光催化反应罐中采用多层环形透水砖结构，水由外层逐层流向中心，有效的提高了污水与光催化膜的接触反应时间，提高了净化效率；

6）本发明结构简单、集成度高、占地面积小、维护方便，便于在各类场合推广应用。

附图说明

附图1是本发明的主视图；

附图2是图1的左视图；

附图3是图1的A-A向视图；

附图4是光催化透水砖示意图。

图中的1是顶盖、2是透气孔、3是塔身、4是光催化反应罐、5是光催化透水墙、6是紫外线灯管、7是支撑架、8是二次过滤层、9是生态填料球、10是一次过滤层、11是衬板、12是塔脚、13是隔泥网、14是出水管、15是底泥、16是进水管、17是过滤层维护门、18是底泥清理门、19是光催化透水砖、20是透水孔。

具体实施方式

如附图所示，一种生物净化与光催化双联污水处理塔，其结构包括塔体装置、生态过滤层装置、光催化反应装置、隔泥网13和进出水装置，其中光催化反应装置中的4个支撑架7固定于塔体装置中的塔身3的上部，生态过滤层装置安装于塔身3的中部，进出水装置中的进水管14固定于塔身3的下部侧壁上，隔泥网13水平安装于塔身3的下部。

所述的塔体装置包括塔身3、顶盖1、塔脚12、过滤层维护门17和底泥清理门18，其中塔身3上端设置有圆锥形顶盖1，塔身3上端还开设有多个矩形透气孔2，用于排除塔内的空气及反应生成气体；塔身3底部安装有3个塔脚12，塔脚12通过螺栓固定在地面上，塔身3底面与地面间距应大于50cm；所述过滤层维护门17开设于塔身3侧壁中部，底泥清理门18开设于塔身3侧壁底部。

所述过滤层维护门17高度与生态过滤层高度相同，过滤层维护门17为侧开式结构，并与塔身3之间具有良好的密封性，过滤层维护门17用于对生态过滤层内的填料进行更换和维护。

所述底泥清理门18为侧开式结构，并与塔身3之间具有良好的密封性。底泥清理门18用于清理塔底沉积的底泥15。

所述生态过滤层装置由下至上分别为一次过滤层10、生态填料球层9和二次过滤层8，各层之间设置有衬板11用于分隔与支撑填充物，

所述一次过滤层10内的填料为沸石颗粒，粒径10mm~15mm，用于过滤水中的大粒径悬浮颗粒物；

所述生态填料球层9内的填料为生物填料球，生物填料球由聚烯烃塑料制成镂空球形，球内装有聚氨酯基体的生物填料，用来吸附水中的N、P污染物质。

所述二次过滤层8内的填料为活性炭颗粒，粒径5mm~10mm，用于过滤水中残留的小粒径悬浮颗粒物。

所述光催化反应装置包括光催化反应罐4、光催化透水墙5、紫外线灯管6和支撑架，其中光催化反应罐4底部距离二次过滤层顶部10cm~20cm，

光催化透水墙5同轴安装于光催化反应罐4内底面，且各层间隙内还垂直安装有多根紫外线灯管6，光催化透水墙5采用光催化透水砖19连接而成。

所述光催化反应罐4为圆柱形中空开口罐体，壁厚10mm，材质为304不锈钢；

所述光催化透水墙5为多层环形结构；

所述光催化透水砖19为透水多孔结构，由粘土、煤矸石、石英砂烧结而成，表面及透水孔20内涂覆了具有光催化性能的纳米晶二氧化碳膜，在紫外线照射下可与污水中的有机污染物进行催化降解反应。

所述隔泥网13采用5~10目的尼龙网制成，隔泥网13距塔身3底面高度30cm~40cm；污水中的颗粒悬浮物被一次过滤层10阻滞后最终沉降至隔泥网13下方，形成底泥15，同时隔泥网13还能降低其下部的水流速度，从而阻止下方的底泥15产生再悬浮。

所述进出水装置包括进水管16和出水管14，其中进水管14固定于塔身3的下部侧壁上，位于一次过滤层10和隔泥网13之间，进水管14一端与塔身3连通，另一端设有阀门，用于与抽水泵连接。

所述出水管14上端与光催化反应罐底部连接，出水管14下端开口于塔身底部，并设有阀门；出水管可将光催化反应罐4中被净化后的水排出净化塔。

本发明的工作过程：

抽水泵将污水由进水管16引入净化塔内，由于塔身截面积大，水流较为平稳的向上流动；首先流经一次过滤层10，一次过滤层10内的大粒径沸石颗粒填料可拦截污水中的大粒径悬浮颗粒物，同时也有利于被拦截的颗粒物的脱落并最终沉降到隔泥网13下方形成底泥15；经过一次过滤层10过滤后的污水继续流经生态填料球层9，该层内填充有大量的生态净化球，球内装有聚氨酯基体的生物填料，可吸附水中的N、P等污染物质；经生态净化后的污水继续上行进入二次过滤层8，二次过滤层8内的小粒径活性炭颗粒可有效的吸附污水中的大分子污染物及含污染物的微小颗粒，进一步提高生态净化层的进化效率。通过二次过滤层8的污水继续向上流动，并从光催化反应罐4的开口溢流入罐内，流入光催化反应罐4内的污水由外向内的逐层通过光催化透水墙5，在紫外线的照射下，污水与透水砖表面涂覆的光催化膜发生催化氧化反应，进一步将污水中的有机污染物氧化分解为二氧化碳和水，净化后的水通过出水管14流出净化塔。经过生物净化与光催化双联处理后，污水中的各类污染物均可得到有效的去除。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.生物净化与光催化双联污水处理塔，其结构是包括塔体装置、生态过滤层装置、光催化反应装置、隔泥网和进出水装置，其中光催化反应装置中的个支撑架固定于塔体装置中的塔身的上部，生态过滤层装置安装于塔身的中部，进出水装置中的进水管固定于塔身的下部侧壁上，隔泥网水平安装于塔身的下部。

2.根据权利要求1所述的生物净化与光催化双联污水处理塔，其特征是所述的塔体装置包括塔身、顶盖、塔脚、过滤层维护门和底泥清理门，其中塔身上端设置有圆锥形顶盖，塔身上端还开设有多个矩形透气孔，用于排除塔内的空气及反应生成气体；塔身底部安装有3个塔脚，塔脚通过螺栓固定在地面上，塔身底面与地面间距应大于50cm；所述过滤层维护门开设于塔身侧壁中部，底泥清理门开设于塔身侧壁底部。

3.根据权利要求2所述的生物净化与光催化双联污水处理塔，其特征是所述的过滤层维护门高度与生态过滤层高度相同，过滤层维护门为侧开式结构，并与塔身之间具有良好的密封性，过滤层维护门用于对生态过滤层内的填料进行更换和维护；所述底泥清理门为侧开式结构，并与塔身之间具有良好的密封性，底泥清理门用于清理塔底沉积的底泥。

4.根据权利要求1所述的生物净化与光催化双联污水处理塔，其特征是所述生态过滤层装置由下至上分别为一次过滤层、生态填料球层和二次过滤层，各层之间设置有衬板用于分隔与支撑填充物。

5.根据权利要求4所述的生物净化与光催化双联污水处理塔，其特征是所述一次过滤层内的填料为沸石颗粒，粒径10mm~15mm，用于过滤水中的大粒径悬浮颗粒物；所述生态填料球层内的填料为生物填料球，生物填料球由聚烯烃塑料制成镂空球形，球内装有聚氨酯基体的生物填料，用来吸附水中的N、P污染物质；所述二次过滤层内的填料为活性炭颗粒，粒径5mm~10mm，用于过滤水中残留的小粒径悬浮颗粒物。

6.根据权利要求1所述的生物净化与光催化双联污水处理塔，其特征是所述的光催化反应装置包括光催化反应罐、光催化透水墙、紫外线灯管和支撑架，其中光催化反应罐底部距离二次过滤层顶部10cm~20cm，光催化透水墙同轴安装于光催化反应罐内底面，且各层间隙内还垂直安装有多根紫外线灯管，光催化透水墙采用光催化透水砖连接而成。

7.根据权利要求6所述的生物净化与光催化双联污水处理塔，其特征是所述光催化反应罐为圆柱形中空开口罐体，壁厚10mm，材质为304不锈钢；

所述光催化透水墙为多层环形结构；所述光催化透水砖为透水多孔结构，由粘土、煤矸石、石英砂烧结而成，表面及透水孔内涂覆了具有光催化性能的纳米晶二氧化碳膜，在紫外线照射下可与污水中的有机污染物进行催化降解反应。

8.根据权利要求1所述的生物净化与光催化双联污水处理塔，其特征是所述隔泥网采用5~10目的尼龙网制成，隔泥网距塔身底面高度30cm~40cm；污水中的颗粒悬浮物被一次过滤层阻滞后最终沉降至隔泥网下方，形成底泥，同时隔泥网还能降低其下部的水流速度，从而阻止下方的底泥产生再悬浮。

9.根据权利要求1所述的生物净化与光催化双联污水处理塔，其特征是所述进出水装置包括进水管和出水管，其中进水管位于一次过滤层和隔泥网之间，进水管一端与塔身连通，进水管的另一端设有阀门，用于与抽水泵连接，所述出水管上端与光催化反应罐底部连接，出水管下端开口于塔身底部，并设有阀门；出水管将光催化反应罐中被净化后的水排出净化塔。

10.如权利要求1的生物净化与光催化双联污水处理塔的工作过程，其特征是抽水泵将污水由进水管引入净化塔内，由于塔身截面积大，水流较为平稳的向上流动；首先流经一次过滤层，一次过滤层内的大粒径沸石颗粒填料可拦截污水中的大粒径悬浮颗粒物，同时也有利于被拦截的颗粒物的脱落并最终沉降到隔泥网下方形成底泥；经过一次过滤层过滤后的污水继续流经生态填料球层，该层内填充有大量的生态净化球，球内装有聚氨酯基体的生物填料，可吸附水中的N、P等污染物质；经生态净化后的污水继续上行进入二次过滤层，二次过滤层内的小粒径活性炭颗粒可有效的吸附污水中的大分子污染物及含污染物的微小颗粒，进一步提高生态净化层的进化效率；通过二次过滤层的污水继续向上流动，并从光催化反应罐的开口溢流入罐内，流入光催化反应罐内的污水由外向内的逐层通过光催化透水墙，在紫外线的照射下，污水与透水砖表面涂覆的光催化膜发生催化氧化反应，进一步将污水中的有机污染物氧化分解为二氧化碳和水，净化后的水通过出水管流出净化塔；经过生物净化与光催化双联处理后，污水中的各类污染物均可得到有效的去除。