CN107098542A - 一种太阳能生活污水处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能生活污水处理系统，属于污水处理设备领域。依次预处理区、生物反应区、膜过滤区和光催化区等对污水实现循环处理，特别是对通过太阳能光催化实现对污水的净化处理。具体是罐体上部曲面，罐体上部曲面喷涂有TiO2涂层，TiO2涂层在太阳光的紫外线作用下可以生成具有氧化性或还原性的活性自由基，活性自由基具有杀菌和分解有机污染物等作用。这里充分利用罐体上部曲面能够形成大面积光催化区域，同时能够较好控制通过的污水的深度，保证太阳光的照射催化。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理设备领域，特别是一种太阳能生活污水处理系统。
背景技术
随着社会经济的迅速发展，生态环境也同时受到了破坏，自然水体污染与富营养化日益严重，特别是在一些偏远地区的小城镇和农村，由于村屯住宅分散，生活污水不易集中处理，多数民居、农户的污水不作任何处理或只经化粪池简单处理便直接排放，使得自然环境状况更加恶化，小城镇和农村生活污水的污染，已成为当前环境保护必须解决的重要问题，因而，用于小城镇和农村生活污水处理的方法纷纷推出，其中最常见的是人工湿地方法，这种污水处理方法由于工艺结构简单、工程投资少，操作管理方便，运行费用低，成为目前生活污水分散治理的首选工艺，已在小城镇和农村中普遍使用，但人工湿地方法，其工艺结构虽然简单，但却存在着生化过程不完善、占地面积大、污染物负荷低，运行不稳定、水力性能差等缺点，因而这种方法的处理效果不够理想，难以达到预期的出水质要求。
光催化氧化技术作为一种新型高效的污水处理技术，光催化氧化技术可将污水中的污染物彻底分解并矿化。目前太阳能光氧化催化技术已经在地表水除藻、消毒，废水中有机有毒物质的降解以及无机污染物的去除应用。这里，提供出一种绿色节能、催化效果好、易于实现规模化、程序化、功能化的处理系统。
发明内容
本发明的发明目的是，针对上述问题，提供一种太阳能生活污水处理系统，用于满足日常中生活污水的处理，特别是对小城镇和农村生活污水处理；通过利用罐体空间设置，将污水实现最大程度的过滤净化，具体通过生物膜和自生动态膜完成对污水处理；最后利用光催化氧化原理设置光催化区完成对污水进一步净化处理。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种太阳能生活污水处理系统，包括水平设置的罐体，所述罐体两端对应设置有进水口和出水口，所述罐体上设有依次连通的预处理区、生物反应区、膜过滤区和光催化区；所述预处理区为设置在罐体内的U型预处理通道，且其一端与进水口连通，其另一端与生物反应区连通；所述生物反应区和膜过滤区位于预处理通道上方并通过自生动态膜隔成，所述生物反应区中设有生物膜填料，其下部设置有微孔曝气装置；所述光催化区包括位于所述罐体外侧上端并沿其长度方向水平设置的引流槽、位于引流槽两侧且喷涂有TiO2涂层的罐体上部曲面、对应覆盖所述罐体上部曲面及引流槽的高透光罩和设置在罐体上部曲面的下端的集水槽，所述集水槽通过位于罐体内的滤水通道连通位于罐体出水口一端的集水室，集水室连通出水口；所述膜过滤区通过水泵连通引流槽。
上述方案中，预处理通道U形通道设置，其可以作为进入生物反应区之前的预处理，具体是进行无氧处理。预处理通道可以初步对污水进行沉积，特别是在预处理通道准备上升处或预处理通道在位于罐体底部。生物反应区中生物膜填料培植形成生物膜通过其上微生物的新陈代谢的作用，对污水中的有机污染物进行缺氧、有氧降解分离。自生动态膜可以过滤生物膜脱落物，进一步净化水质使其达到过滤的要求。光催化区为两大面积的弧形面，具体是罐体上部曲面，罐体上部曲面喷涂有TiO2涂层，TiO2涂层在太阳光的紫外线作用下可以生成具有氧化性或还原性的活性自由基，活性自由基具有杀菌和分解有机污染物等作用。这里充分利用罐体上部曲面能够形成大面积光催化区域，同时能够较好控制通过的污水的深度，保证太阳光的照射催化。
优选的，所述进水口靠近罐体上端水平面，所述出水口靠近罐体下端水平面。这样可以保证进水的和出水得方便。
优选的，所述预处理通道下部与罐体下部贴合，预处理通道一端通过垂直设置的第一引流管连通生物反应区，所述第一引流管的位于生物反应区的出水口与罐体的进水口平齐。这里第一引流管出水口与罐体的进水口分别形成U型预处理通道的两端，通过设置其平齐可以有效对污水先期的沉积。
优选的，所述预处理通道上设置沉积槽，所述沉积槽位于罐体底部；沉积槽的开口面与罐体底面平齐；沉积槽底部设有排污阀。通过沉积槽可以收集预处理通道中污水沉积物，同时方便清理。
优选的，所述生物反应区包括第一生物反应区和第二生物反应区，第一生物反应区和第二生物反应区之间通过第一隔板间隔，第一隔板底部设置有带筛网的过水口；所述第二生物反应区和膜过滤区通过自生动态膜间隔，所述自生动态膜底部设置有第二隔板；所述膜过滤区通过带水泵的第二引流管连通引流槽，第二引流管的进水口低于第二隔板高度。针对不同的污水处理，可能需要同时使用无氧型生物膜和好氧型生物膜，这样可以根据需要将第一生物反应区和第二生物反应区通过是否设置微孔曝气装置，将其划分为好氧区和无氧区，同时通过底部的自动阀门实现水流混合机循环，这样能够反复形成好氧-兼氧-缺氧和硝化-反硝化的生物化解与除氮过程，污水中的COD、HN3-N获得同步去除。
优选的，所述引流槽底部设有沿其长度方向设置的导流管，导流管连通第二引流管；导流管上设有若干开口方向垂直朝下的出水孔，出水孔沿导流管长度方向均匀布置。这里能够使得引流槽各处水量均匀，即对两侧的排水均匀，这样方便光催化区光催化进行。
优选的，所述高透光罩上均匀设置若干条状且呈圆弧面凸起的突起部，所述突起部位于在高透光罩外侧，且其与罐体轴向方向平行；高透光罩相距罐体上部曲面2-4cm，突起部能够在罐体上部曲面形成宽度为3-6cm的光线集中区域。高透光罩将光催化区与外界隔绝，避免外部杂物进入。突起部相当于凸透镜，可以将光线集中形成较强催化效果。
优选的，还包括第三隔板、第四隔板、第五隔板和第六隔板，所述第三隔板水平设置在罐体内底部并与罐体形成预处理通道的底部通道；所述第四隔板对称设置在第三隔板上且相对第三隔板垂直设置，两第四隔板位于罐体进水口一端使用第五隔板连接密封，两第四隔板位于罐体出水口一端使用第六隔板连接密封，两第四隔板之间构成生物反应区区域，第三隔板、第四隔板与罐体侧壁之间形成滤水通道；所述第六隔板与罐体出水口一端形成集水室；位于第三隔板下端面间隔设有若干上挡板，上挡板相对罐体出水口一端倾斜。上挡板能够在预处理通道形成底部强流层，可以将污水中固定颗粒或悬浮物冲刷到沉积槽中。
优选的，所述滤水通道设有倾斜设置的第二筛网，并将滤水通道倾斜分隔为上下两层，滤水通道下层连通集水槽，滤水通道上层连集水室。滤水通道可以对光催化净化后的污水进一步过滤，可以进一步提高过滤水质。
优选的，还包括反光板，所述反光板一端位于集水槽下方铰接在罐体上；反光板能够对应贴合高透光罩，其对应高透光罩一侧涂有紫外线反射涂层及设有紫外线灯。反光板可以进一步增强采光的面积，保障光催化的有效进行；同时反光板可以对应盖合高透光罩，在夜晚或阴雨天时，反光板中的紫外线灯可以作为备用的催化光源使用。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
1.本发明依次预处理区、生物反应区、膜过滤区和光催化区等对污水实现循环处理，特别是对通过太阳能光催化实现对污水的净化处理。
2.本发明光催化区为两大面积的弧形面，具体是罐体上部曲面，罐体上部曲面喷涂有TiO2涂层，TiO2涂层在太阳光的紫外线作用下可以生成具有氧化性或还原性的活性自由基，活性自由基具有杀菌和分解有机污染物等作用。这里充分利用罐体上部曲面能够形成大面积光催化区域，同时能够较好控制通过的污水的深度，保证太阳光的照射催化。
附图说明
图1是本发明功能结构示意图。
图2是图1的A-A剖视图。
附图中，1-罐体、2-进水口、3-出水口、4-处理通道、5-上挡板、6-下挡板、7-沉积槽、8-第一筛网、9-第一引流管、10-第一生物反应区、11-第二生物反应区、12-生物膜填料、13-第一隔板、14-微孔曝气装置、15-第二隔板、16-自生动态膜、17-第二引流管、18-水泵、19-引流槽、20-高透光罩、21-TiO2涂层、22-集水槽、23-第二筛网、24-滤水通道、25-集水室、26-第三隔板、27-第四隔板、28-第五隔板、29-第六隔板。
具体实施方式
以下结合附图对发明的具体实施进一步说明。
如图1-2所示，一种太阳能生活污水处理系统，包括水平设置的罐体1，所述罐体1两端对应设置有进水口2和出水口3，进水口靠近罐体1上端水平面，出水口靠近罐体1下端水平面。罐体1上设有依次连通的预处理区、生物反应区、膜过滤区和光催化区。预处理区为设置在罐体1内的U型预处理通道4，且其一端与进水口连通，其另一端与生物反应区连通。预处理通道4下部与罐体1下部贴合，预处理通道4一端通过垂直设置的第一引流管9连通生物反应区，第一引流管9的位于生物反应区的出水口与罐体1的进水口平齐。这里第一引流管9出水口与罐体1的进水口分别形成U型预处理通道4的两端，通过设置其平齐可以有效对污水先期的沉积。预处理通道4上设置沉积槽7，沉积槽7位于罐体1底部；沉积槽7的开口面与罐体1底面平齐；沉积槽7底部设有排污阀。通过沉积槽7可以收集预处理通道4中污水沉积物，同时方便清理。
生物反应区和膜过滤区位于预处理通道4上方并通过自生动态膜16隔成，生物反应区中设有生物膜填料12，其下部设置有微孔曝气装置14。生物反应区包括第一生物反应区10和第二生物反应区11，第一生物反应区10和第二生物反应区11之间通过第一隔板13间隔，第一隔板13底部设置有带筛网的过水口；第二生物反应区11和膜过滤区通过自生动态膜16间隔，自生动态膜16底部设置有第二隔板15；膜过滤区通过带水泵18的第二引流管17连通引流槽19，第二引流管17的进水口低于第二隔板15高度。针对不同的污水处理，可能需要同时使用无氧型生物膜和好氧型生物膜，这样可以根据需要将第一生物反应区10和第二生物反应区11通过是否设置微孔曝气装置14，将其划分为好氧区和无氧区，能够反复形成好氧-兼氧-缺氧和硝化-反硝化的生物化解与除氮过程，污水中的COD、HN3-N获得同步去除。
光催化区包括位于罐体1外侧上端并沿其长度方向水平设置的引流槽19、位于引流槽19两侧且喷涂有TiO2涂层21的罐体1上部曲面、对应覆盖罐体1上部曲面及引流槽19的高透光罩20和设置在罐体1上部曲面的下端的集水槽22，集水槽22通过位于罐体1内的滤水通道24连通位于罐体1出水口一端的集水室25，集水室25连通出水口；膜过滤区通过水泵18连通引流槽19。引流槽19底部设有沿其长度方向设置的导流管，导流管连通第二引流管17；导流管上设有若干开口方向垂直朝下的出水孔，出水孔沿导流管长度方向均匀布置。这里能够使得引流槽19各处水量均匀，即对两侧的排水均匀，这样方便光催化区光催化进行。高透光罩20上均匀设置若干条状且呈圆弧面凸起的突起部，突起部位于在高透光罩20外侧，且其与罐体1轴向方向平行；高透光罩20相距罐体1上部曲面2-4cm，突起部能够在罐体1上部曲面形成宽度为3-6cm的光线集中区域。高透光罩20将光催化区与外界隔绝，避免外部杂物进入。突起部相当于凸透镜，可以将光线集中形成较强催化效果。
滤水通道24设有倾斜设置的第二筛网23，并将滤水通道24倾斜分隔为上下两层，滤水通道24下层连通集水槽22，滤水通道24上层连集水室25。滤水通道24可以对光催化净化后的污水进一步过滤，可以进一步提高过滤水质。
具体的，还包括第三隔板26、第四隔板27、第五隔板28和第六隔板29，第三隔板26水平设置在罐体1内底部并与罐体1形成预处理通道4的底部通道；第四隔板27对称设置在第三隔板26上且相对第三隔板26垂直设置，两第四隔板27位于罐体1进水口一端使用第五隔板28连接密封，两第四隔板27位于罐体1出水口一端使用第六隔板29连接密封，两第四隔板27之间构成生物反应区区域，第三隔板26、第四隔板27与罐体1侧壁之间形成滤水通道24；第六隔板29与罐体1出水口一端形成集水室25；位于第三隔板26下端面间隔设有若干上挡板5，上挡板5相对罐体1出水口一端倾斜。上挡板5能够在预处理通道4形成底部强流层，可以将污水中固定颗粒或悬浮物冲刷到沉积槽7中。在相对上挡板5的罐体1底部还设有一下挡板6，下挡板6设置在沉积槽7的开口面靠近第一引流管9一端，下挡板6对相邻的上挡板5将沉积槽7的开口正上方的预处理通道4隔分为之字形通道，根据伯努利方程可知这样有利于沉积物在沉积槽7形成沉积。预处理通道4靠近第一引流管9一端设有第一筛网8。
进一步优化催化效果，还包括反光板，反光板一端位于集水槽22下方铰接在罐体1上；反光板能够对应贴合高透光罩20，其对应高透光罩20一侧涂有紫外线反射涂层及设有紫外线灯。反光板可以进一步增强采光的面积，保障光催化的有效进行；同时反光板可以对应盖合高透光罩20，在夜晚或阴雨天时，反光板中的紫外线灯可以作为备用的催化光源使用。
进一步优化催化效果，光催化区的罐体1上部曲面沿水流方向呈波浪形起伏设置，这样可以增加催化区域面积，同时降低催化过程水流速度，进一步提高催化效果。当然为了上述结构降低制造难度，这里光催化区的罐体1上部曲面也可以间隔设置若干凸起半圆弧型水流限位条，水流限位条与罐体1轴向方向平行。
如图1所示，实心箭头所指为污水流动示意。预处理过程：通过呈U型的预处理通道4时，可以初步对污水进行沉积处理，其两端呈上升设置可以便于污水中不溶解的悬浮固体和漂浮物质沉积；同时，沉积过滤槽可以对预处理通道4中大颗粒物体过滤、收集及排出，完成初步净化。净化过程：污水依次通过第一生物反应区10、第二生物反应区11、膜过滤区，并由生物反应区中生物膜填料12培植形成生物膜通过其上微生物的新陈代谢的作用，对污水中的有机污染物进行缺氧、有氧降解分离。自生动态膜16可以过滤生物膜脱落物，进一步净化水质使其达到过滤的要求。引流槽19将其中自生动态膜16可以过滤水均匀分流到光催化区域，TiO2涂层21在太阳光的紫外线作用下可以生成具有氧化性或还原性的活性自由基，活性自由基具有杀菌和分解有机污染物等作用。最后，再经过过滤通道，完成最后过滤处理。其中，生物膜填料12采用沸石、陶粒、焦炭和/或活性炭多孔滤料，根据各种滤料的粒径大小和不同质重，配置为反粒度滤层装置。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。
Claims (10)
1.一种太阳能生活污水处理系统，包括水平设置的罐体，所述罐体两端对应设置有进水口和出水口，所述罐体上设有依次连通的预处理区、生物反应区、膜过滤区和光催化区；所述预处理区为设置在罐体内的U型预处理通道，且其一端与进水口连通，其另一端与生物反应区连通；所述生物反应区和膜过滤区位于预处理通道上方并通过自生动态膜隔成，所述生物反应区中设有生物膜填料，其下部设置有微孔曝气装置；其特征在于：所述光催化区包括位于所述罐体外侧上端并沿其长度方向水平设置的引流槽、位于引流槽两侧且喷涂有TiO2涂层的罐体上部曲面、对应覆盖所述罐体上部曲面及引流槽的高透光罩和设置在罐体上部曲面的下端的集水槽，所述集水槽通过位于罐体内的滤水通道连通位于罐体出水口一端的集水室，集水室连通出水口；所述膜过滤区通过水泵连通引流槽。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能生活污水处理系统,其特征在于：所述进水口靠近罐体上端水平面，所述出水口靠近罐体下端水平面。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能生活污水处理系统,其特征在于：所述预处理通道下部与罐体下部贴合，预处理通道一端通过垂直设置的第一引流管连通生物反应区，所述第一引流管的位于生物反应区的出水口与罐体的进水口平齐。
4.根据权利要求3所述的一种太阳能生活污水处理系统,其特征在于：所述预处理通道上设置沉积槽，所述沉积槽位于罐体底部；沉积槽的开口面与罐体底面平齐；沉积槽底部设有排污阀。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能生活污水处理系统,其特征在于：所述生物反应区包括第一生物反应区和第二生物反应区，第一生物反应区和第二生物反应区之间通过第一隔板间隔，第一隔板底部设置有带筛网的过水口；所述第二生物反应区和膜过滤区通过自生动态膜间隔，所述自生动态膜底部设置有第二隔板；所述膜过滤区通过带水泵的第二引流管连通引流槽，第二引流管的进水口低于第二隔板高度。
6.根据权利要求5所述的一种太阳能生活污水处理系统,其特征在于：所述引流槽底部设有沿其长度方向设置的导流管，导流管连通第二引流管；导流管上设有若干开口方向垂直朝下的出水孔，出水孔沿导流管长度方向均匀布置。
7.根据权利要求1所述的一种太阳能生活污水处理系统,其特征在于：所述高透光罩上均匀设置若干条状且呈圆弧面凸起的突起部，所述突起部位于在高透光罩外侧，且其与罐体轴向方向平行；高透光罩相距罐体上部曲面2-4cm，突起部能够在罐体上部曲面形成宽度为3-6cm的光线集中区域。
8.根据权利要求1所述的一种太阳能生活污水处理系统,其特征在于：还包括第三隔板、第四隔板、第五隔板和第六隔板，所述第三隔板水平设置在罐体内底部并与罐体形成预处理通道的底部通道；所述第四隔板对称设置在第三隔板上且相对第三隔板垂直设置，两第四隔板位于罐体进水口一端使用第五隔板连接密封，两第四隔板位于罐体出水口一端使用第六隔板连接密封，两第四隔板之间构成生物反应区区域，第三隔板、第四隔板与罐体侧壁之间形成滤水通道；所述第六隔板与罐体出水口一端形成集水室；位于第三隔板下端面间隔设有若干上挡板，上挡板相对罐体出水口一端倾斜。
9.根据权利要求1所述的一种太阳能生活污水处理系统,其特征在于：所述滤水通道设有倾斜设置的第二筛网，并将滤水通道倾斜分隔为上下两层，滤水通道下层连通集水槽，滤水通道上层连集水室。
10.根据权利要求1所述的一种太阳能生活污水处理系统,其特征在于：还包括反光板，所述反光板一端位于集水槽下方铰接在罐体上；反光板能够对应贴合高透光罩，其对应高透光罩一侧涂有紫外线反射涂层及设有紫外线灯。
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