CN106186543A - 一种双膜式太阳能污水处理装置及其工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双膜式太阳能污水处理装置，包括废水池、光催化反应池、生物膜反应池，废水池通过水泵与光催化反应池的上端开口连通，双膜光催化反应池包括箱体、光催化降解装置，光催化降解装置固定在箱体的中央，光催化降解装置中央固定有支柱，支柱下端设置有多个搅拌叶片，搅拌叶片通过传送带与电机连接，支柱顶端设置有太阳能光伏板组件，光催化降解装置池壁顶部设置有环形翼缘，搅拌叶片和环形翼缘的表面均涂设有纳米二氧化钛；生物膜反应池自底部向上依次设置有预处理区、生物膜反应区、膜分离反应区，光催化反应池的出口与预处理区底部的进口相连，生物膜反应池的膜分离反应区上部的出口通过水泵与田间灌溉通道相连。其绿色节能。

Description

一种双膜式太阳能污水处理装置及其工艺

技术领域

本发明属于给水排污技术领域，具体涉及一种双膜式太阳能污水处理装置，本发明还涉及这种双膜式太阳能污水处理装置对应的工艺。

背景技术

随着经济的迅速发展，生活和工业污水排放量逐渐增加，水污染问题日益严重。工业污水和一般生活污水中存在的污染物主要包括有机染料、无机离子、固体颗粒或胶体、微生物等。对于含有这些污染物的废水，通常的处理手段有是通过絮凝、电解沉积、物理吸附(包括过滤)、化学处理、微生物降解等。这些传统的污水处理方法难以彻底净化污水中的可溶性有害物质和细微颗粒物，存在高能耗、二次污染、处理效率低等问题，还需要经过后续进一步处理才能去除。而利用具有紫外可见光响应能力的改性光催化材料作为催化剂，在充分利用太阳光中含量较少的紫外光(3～5％)同时，也可以有效利用太阳光中的可见光，扩大太阳光光谱利用范围，提高污水净化效率。太阳能是一种绿色能源，而目前的光催化降解装置使用的是模拟太阳光，消耗电能，造成资源的浪费，如果能有效的将太阳能用于污水处理，将会带来很高的经济效益，充分体现绿色节能的原则。

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，并制备出了以二氧化钛为代表的一系列光催化材料。纳米二氧化钛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，可以通过二氧化钛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，因此二氧化钛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，提供一种将生物膜和光催化技术结合来处理污水的装置及其工艺得很有意义。

发明内容

本发明的第一目的就是克服现有技术的不足，提供一种绿色节能的双膜式太阳能污水处理装置。本发明的第二目的是提供这种双膜式太阳能污水处理装置对应的工艺

为实现上述目的，本发明所涉及的双膜式太阳能污水处理装置，包括废水池、光催化反应池、生物膜反应池，废水池通过水泵与光催化反应池的上端开口连通，双膜光催化反应池包括箱体、光催化降解装置，光催化降解装置通过连杆固定在箱体的中央，光催化降解装置中央固定有支柱，支柱下端以支柱为中心沿径向均匀设置有多个搅拌叶片，搅拌叶片通过传送带与电机连接，支柱顶端设置有太阳能光伏板组件，太阳能光伏板组件利用太阳光产生并储存电能，驱动电机，光催化降解装置池壁顶部向外延伸形成环形翼缘，搅拌叶片和环形翼缘的表面均涂设有纳米二氧化钛；生物膜反应池自底部向上依次设置有预处理区、生物膜反应区、膜分离反应区，预处理区、生物膜反应区、膜分离反应区两两之间通过墙体或隔板分隔开，形成各自独立的工作体系；光催化反应池底部的出口与预处理区底部的进口相连，生物膜反应区中央设置有生物膜载体，生物膜反应区下部设置有微孔曝气装置；膜分离反应区的中央设置有膜组件，膜组件下部和膜组件的各膜件之间安装有穿孔曝气管，生物膜反应池的膜分离反应区上部的出口通过水泵与田间灌溉通道相连。

优选地，废水池与光催化反应池之间的管道上设置有流量调节器。

进一步地，搅拌叶片上设置有通孔，支柱下端以支柱为中心沿径向均匀设置有三个搅拌叶片。

进一步地，光催化降解装置底面为倒三角锥形。

进一步地，环形翼缘为阶梯型，环形翼缘单个阶梯的竖直高度和水平长度的长度比为1︰2-5，优选为1︰3。

进一步地，光催化反应池、生物膜反应池为地埋式。

一种双膜式太阳能污水处理装置对应的工艺，包括如下步骤：

步骤1：从废水池流出的污水经水泵进入光催化反应池，太阳能光伏板组件利用太阳光产生并储存电能，驱动电机，电机带动搅拌叶片在污水池中旋转，纳米二氧化钛涂层利用太阳能紫外线激活产生的·OH对污水中的有机污染物进行第一次降解；

步骤2：光催化降解装置装满时，第一次降解后的污水流出，通过阶梯型环形翼缘，纳米二氧化钛涂层利用太阳能紫外线激活产生的·OH对污水中的有机污染物进行第二次降解；

步骤3：步骤2第二次降解后的污水流到箱体并从光催化反应池的箱体底部的出口流入生物膜反应池进一步处理；

步骤4：经步骤3生物膜反应池处理后的污水通过水泵导入田间灌溉通道使用。

本发明的有益效果是：搅拌叶片和环形翼缘的表面均涂设有纳米二氧化钛，并且，太阳能光伏板组件利用太阳能发电，通过电机、传送带带动搅拌叶片，使搅拌叶片在污水池中旋转，纳米二氧化钛涂层利用太阳能紫外线激活产生的·OH对污水中的有机污染物进行降解，光催化降解装置装满时，一次处理后的污水通过阶梯型环形翼缘进行二次处理后流到箱体，搅拌叶片的搅拌作用可以增加局部水环境与空气的接触，增加污水中的溶解氧含量，加快·OH生成效率，提高对污水中有机污染物降解效率，环形翼缘呈阶梯型，可以增加污水在纳米二氧化钛涂层上呈停留时间，优化处理效果，光催化反应池处理后的污水继续进入生物膜反应池处理；针对传统污水处理技术工艺占地面积大、能耗大，运行成本高，存在二次污染等特点，将膜分离技术与生物膜反应器有机结合,同时加入光催化技术，而形成的一种高效新型的水处理方法，一方面，太阳能为我们的系统提供能源动力，另一方面，利用太阳能进行光催化氧化，利用光催化反应去除和降解污水中的污染物，光催化(太阳能动态膜污水处理工艺技术)具有低耗能、高质量出水，能维持高效活性污泥和较高的硝化效率等特点，具有显著的处理效果；本发明装置主要采用地埋式结构，主要是针对于农村的生活废水的处理，该装置能很好地控制农村因水污染而引发的疾病，达到改善和保障农村人口生活环境。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中：1废水池，2光催化反应池，3生物膜反应池，4光催化降解装置，5支柱，6搅拌叶片，7箱体，8传送带，9电机，10太阳能光伏板组件，11环形翼缘，12连杆，13预处理区，14生物膜反应区，15膜分离反应区，16生物膜载体，17微孔曝气装置，18膜组件，19穿孔曝气管。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的阐述：

如图所示，如图所示，一种双膜式太阳能污水处理装置，包括废水池1、光催化反应池2、生物膜反应池3，废水池1通过水泵与光催化反应池2的上端开口连通，双膜光催化反应池2包括箱体7、光催化降解装置4，光催化降解装置4通过连杆12固定在箱体7的中央，光催化降解装置4中央固定有支柱5，支柱5下端以支柱5为中心沿径向均匀设置有多个搅拌叶片6，搅拌叶片6通过传送带8与电机9连接，支柱5顶端设置有太阳能光伏板组件10，太阳能光伏板组件10利用太阳光产生并储存电能，驱动电机9，光催化降解装置4池壁顶部向外延伸形成环形翼缘11，搅拌叶片6和环形翼缘11的表面均涂设有纳米二氧化钛；生物膜反应池3自底部向上依次设置有预处理区13、生物膜反应区14、膜分离反应区15，预处理区13、生物膜反应区14、膜分离反应区15两两之间通过墙体或隔板分隔开，形成各自独立的工作体系；光催化反应池2底部的出口与预处理区13底部的进口相连，生物膜反应区14中央设置有生物膜载体16，生物膜反应区14下部设置有微孔曝气装置17；膜分离反应区15的中央设置有膜组件18，膜组件18下部和膜组件18的各膜件之间安装有穿孔曝气管19，生物膜反应池3的膜分离反应区15上部的出口通过水泵与田间灌溉通道相连。

废水池1与光催化反应池2之间的管道上设置有流量调节器。

搅拌叶片6上设置有通孔，支柱5下端以支柱5为中心沿径向均匀设置有三个搅拌叶片6。

光催化降解装置4底面为倒三角锥形。

环形翼缘11单个阶梯的竖直高度和水平长度的长度比为1︰3。

光催化反应池2、生物膜反应池3为地埋式。

一种双膜式太阳能污水处理装置对应的工艺，包括如下步骤：

步骤1：从废水池1流出的污水经水泵进入光催化反应池2，太阳能光伏板组件10利用太阳光产生并储存电能，驱动电机9，电机9带动搅拌叶片6在污水池中旋转，纳米二氧化钛涂层利用太阳能紫外线激活产生的·OH对污水中的有机污染物进行第一次降解；

步骤2：光催化降解装置4装满时，第一次降解后的污水流出，通过阶梯型环形翼缘11，纳米二氧化钛涂层利用太阳能紫外线激活产生的·OH对污水中的有机污染物进行第二次降解；

步骤3：步骤2第二次降解后的污水流到箱体7并从光催化反应池2的箱体7底部的出口流入生物膜反应池3进一步处理；

步骤4：经步骤3生物膜反应池3处理后的污水通过水泵导入田间灌溉通道使用。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种双膜式太阳能污水处理装置，其特征在于：包括废水池(1)、光催化反应池(2)、生物膜反应池(3)，所述废水池(1)通过水泵与光催化反应池(2)的上端开口连通，所述双膜光催化反应池(2)包括箱体(7)、光催化降解装置(4)，所述光催化降解装置(4)通过连杆(12)固定在所述箱体(7)的中央，所述光催化降解装置(4)中央固定有支柱(5)，所述支柱(5)下端以所述支柱(5)为中心沿径向均匀设置有多个搅拌叶片(6)，所述搅拌叶片(6)通过传送带(8)与电机(9)连接，所述支柱(5)顶端设置有太阳能光伏板组件(10)，所述太阳能光伏板组件(10)利用太阳光产生并储存电能，驱动所述电机(9)，所述光催化降解装置(4)池壁顶部向外延伸形成环形翼缘(11)，所述搅拌叶片(6)和所述环形翼缘(11)的表面均涂设有纳米二氧化钛；所述生物膜反应池(3)自底部向上依次设置有预处理区(13)、生物膜反应区(14)、膜分离反应区(15)，所述预处理区(13)、生物膜反应区(14)、膜分离反应区(15)两两之间通过墙体或隔板分隔开，形成各自独立的工作体系；所述光催化反应池(2)底部的出口与所述预处理区(13)底部的进口相连，所述生物膜反应区(14)中央设置有生物膜载体(16)，所述生物膜反应区(14)下部设置有微孔曝气装置(17)；所述膜分离反应区(15)的中央设置有膜组件(18)，所述膜组件(18)下部和所述膜组件(18)的各膜件之间安装有穿孔曝气管(19)，所述生物膜反应池(3)的膜分离反应区(15)上部的出口通过水泵与田间灌溉通道相连。

2.根据权利要求1所述的一种双膜式太阳能污水处理装置，其特征在于：所述废水池(1)与所述光催化反应池(2)之间的管道上设置有流量调节器。

3.根据权利要求2所述的一种双膜式太阳能污水处理装置，其特征在于：所述搅拌叶片(6)上设置有通孔，所述支柱(5)下端以所述支柱(5)为中心沿径向均匀设置有三个搅拌叶片(6)。

4.根据权利要求3所述的一种双膜式太阳能污水处理装置，其特征在于：所述光催化降解装置(4)底面为倒三角锥形。

5.根据权利要求4所述的一种双膜式太阳能污水处理装置，其特征在于：所述环形翼缘(11)为阶梯型，所述环形翼缘(11)单个阶梯的竖直高度和水平长度的长度比为1︰2-5。

6.根据权利要求5所述的一种双膜式太阳能污水处理装置，其特征在于：所述环形翼缘(11)单个阶梯的竖直高度和水平长度的长度比为1︰3。

7.根据权利要求6所述的一种双膜式太阳能污水处理装置，其特征在于：所述光催化反应池(2)、生物膜反应池(3)为地埋式。

8.一种权利要求1-7任一项权利要求所述的一种双膜式太阳能污水处理装置对应的工艺，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：从废水池(1)流出的污水经水泵进入光催化反应池(2)，所述太阳能光伏板组件(10)利用太阳光产生并储存电能，驱动所述电机(9)，所述电机(9)带动所述搅拌叶片(6)在污水池中旋转，纳米二氧化钛涂层利用太阳能紫外线激活产生的·OH对污水中的有机污染物进行第一次降解；

步骤2：光催化降解装置(4)装满时，第一次降解后的污水流出，通过阶梯型环形翼缘(11)，纳米二氧化钛涂层利用太阳能紫外线激活产生的·OH对污水中的有机污染物进行第二次降解；

步骤3：步骤2第二次降解后的污水流到箱体(7)并从光催化反应池(2)的箱体(7)底部的出口流入生物膜反应池(3)进一步处理；

步骤4：经步骤3所述生物膜反应池(3)处理后的污水通过水泵导入田间灌溉通道使用。