CN108658387A - 一种光催化-微生物降解一体式水处理装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种光催化‑微生物降解一体式水处理装置和方法。本发明提供的光催化‑微生物降解一体式水处理装置，包括以光催化纤维织物分隔的上箱体和下箱体；所述上箱体的一个侧壁的上端连接有进水管；所述进水管的管口设置有过滤网；所述上箱体的顶部设置有灯管；所述下箱体中设置有固定架，所述固定架包括垂直连接于下箱体底部的支撑条和垂直于连接于所述支撑条顶端的支架；所述光催化纤维织物放置于所述支架上；所述支撑条上固定有悬浮填料；所述下箱体的一个侧壁的下端连接有出水管；所述下箱体的底部设置有曝气装置。本发明提供的水处理装置将光催化技术和微生物降解技术结合在一起，具有一体化设计，占地面积小，处理效率高。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，特别涉及一种光催化-微生物降解一体式水处理装置和方法。
背景技术
随着城市化和工业化进程的加快，我国水资源的污染状况日益严重。污水的治理问题已经成为当代环境工作亟待解决的重大问题之一。现有的水处理工艺，如A2O、UASB、活性污泥法、氧化沟法、SBR法等，投资和运行成本较高，且不能达到很好的处理效果，因此寻求一种经济高效的水处理工艺，尤其是处理那些水质复杂、较难降解的工农业废水具有重要的现实意义。
现有技术中污水处理主要是对污水分别进行曝气、沉淀以及过滤处理，所用设备结构复杂，造价成本高，能耗高以及占地面积大，且污水处理效率不高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光催化-微生物降解一体式水处理装置和方法。本发明提供的光催化-微生物降解一体式水处理装置结构简单紧凑，污水处理效率高。
本发明提供了一种光催化-微生物降解一体式水处理装置，包括以光催化纤维织物分隔的上箱体和下箱体；
所述上箱体的一个侧壁的上端连接有进水管；所述进水管的管口设置有过滤网；所述上箱体的顶部设置有灯管；
所述下箱体中设置有固定架，所述固定架包括垂直连接于下箱体底部的支撑条和垂直于连接于所述支撑条顶端的支架；所述光催化纤维织物放置于所述支架上；所述支撑条上固定有悬浮填料；
所述下箱体的一个侧壁的下端连接有出水管；所述下箱体的底部设置有曝气装置。
优选的，所述光催化纤维织物包括纤维材料和附着于所述纤维材料表面的光催化剂。
优选的，所述纤维材料为针织物、机织物或打孔的非织造织物。
优选的，当所述纤维材料为针织物或机织物时，所述纤维材料的经密为200～400根/10cm，纬密为150～250根/10cm。
优选的，所述过滤网的孔隙为2～5mm。
优选的，所述灯管包括紫外灯、氙灯、镝灯、金卤灯、LED灯或荧光灯。
优选的，所述灯管与光催化纤维织物的距离为0.5～2.5m。
优选的，相邻支撑条的间距为0.3～0.8m。
优选的，所述悬浮填料包括活性炭、沸石、环糊精、碳纤维和甲壳素纤维中的一种或多种。
本发明还提供了一种光催化-微生物降解一体式水处理的方法，使用上述技术方案所述光催化-微生物降解一体式水处理装置，包括以下步骤：
(1)向光催化-微生物降解一体式水处理装置中通入待处理污水，在曝气条件下对悬浮填料进行挂膜培养，在悬浮填料表面形成生物膜；
(2)开启灯管和曝气装置，使待处理污水由进水管进入，经过过滤网，再经过光催化纤维织物，在灯管的照射下对污水进行催化降解；
(3)然后经过悬浮填料表面的生物膜，在曝气条件下对污水进行吸附和降解，最后由出水管排出。
本发明提供了一种光催化-微生物降解一体式水处理装置，包括以光催化纤维织物分隔的上箱体和下箱体；所述上箱体的一个侧壁的上端连接有进水管；所述进水管的管口设置有过滤网；所述上箱体的顶部设置有灯管；所述下箱体中设置有固定架，所述固定架包括垂直连接于下箱体底部的支撑条和垂直于连接于所述支撑条顶端的支架；所述光催化纤维织物放置于所述支架上；所述支撑条上固定有悬浮填料；所述下箱体的一个侧壁的下端连接有出水管；所述下箱体的底部设置有曝气装置。本发明提供的水处理装置将光催化技术和微生物降解技术结合在一起，具有一体化设计，占地面积小，处理效率高的优点，当污水进入该装置时，水体污染物先由光催化纤维织物进行降解去除，再次由悬浮填料进行吸附和降解，净化效果显著。实验结果表明，本发明提供的光催化-微生物降解一体式水处理装置不仅能改善污水透视度(SS)，降低污水COD及BOD5，同时总氮及总磷也起到了很大的改善。
附图说明
图1为实施例1中光催化-微生物降解一体式水处理装置结构示意图；
图中，1为进水管，2为过滤网，3为灯管，4为固定架，5为光催化纤维织物，6为悬浮填料，7为曝气装置，8为出水管。
具体实施方式
本发明提供了一种光催化-微生物降解一体式水处理装置，包括以光催化纤维织物分隔的上箱体和下箱体；所述上箱体的一个侧壁的上端连接有进水管；所述进水管的管口设置有过滤网；所述上箱体的顶部设置有灯管；所述下箱体中设置有固定架，所述固定架包括垂直连接于下箱体底部的支撑条和垂直于连接于所述支撑条顶端的支架；所述光催化纤维织物放置于所述支架上；所述支撑条上固定有悬浮填料；所述下箱体的一个侧壁的下端连接有出水管；所述下箱体的底部设置有曝气装置。
本发明提供的光催化-微生物降解一体式水处理装置包括上箱体，所述上箱体的一个侧壁的上端连接有进水管，所述进水管的管口设置有过滤网。在本发明中，所述过滤网能够对待处理污水进行过滤，去除污水中的大颗粒悬浮物，同时也为了防止这些固体悬浮物附着在光催化纤维织物和悬浮填料上，影响它们对污染物的吸附和催化降解反应。
在本发明的实施例中，所述过滤网设置于所述连接有进水管的上箱体的侧壁内侧。在本发明中，所述过滤网的孔隙优选为2～5mm，更优选为3～4mm。本发明对所述过滤网的材质没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过滤网即可。
在本发明中，所述上箱体的顶部设置有灯管。本发明对所述灯管的数量没有特殊的限定，根据实际需要进行调整即可。在本发明中，所述灯管的数量优选为2～5根。在本发明的实施例中，所述多个灯管平行设置。在本发明中，所述灯管优选包括紫外灯、氙灯、镝灯、金卤灯、LED灯或荧光灯；所述灯管的功率优选为30～800W，更优选为100～600W，最优选为200～300W。在本发明中，所述灯管的种类优选与光催化剂的种类对应，以灯管的光源能够激发光催化剂的活性为准。在本发明的实施例中，当光催化剂为二氧化钛时，对应的光源种类为紫外灯；当光催化剂为其他或复合物时，对应的光源种类为氙灯、镝灯、金卤灯、LED灯和荧光灯中的一种。
本发明提供的光催化-微生物降解一体式水处理装置包括与所述上箱体以光催化纤维织物分隔的下箱体。在本发明中，所述光催化纤维织物优选包括纤维材料和附着于所述纤维材料表面的光催化剂。在本发明中，所述光催化剂和纤维材料的质量比优选为(1～15):(85～99)，更优选为(5～10):(90～95)。
在本发明中，所述纤维材料优选为针织物、机织物或打孔的非织造织物。在本发明中，当所述纤维材料为针织物或机织物时，所述纤维材料的经密优选为200～400根/10cm，更优选为250～350根/10cm；所述纤维材料的纬密优选为150～250根/10cm，更优选为200根/10cm。在本发明中，当所述光催化纤维织物为打孔的非织造织物时，所述光催化纤维织物上的孔的面积优选为0.16～2.25cm2，更优选为0.25～1cm2；所述光催化纤维织物上的孔的间距优选为0.8～4cm，更优选为1～3cm。本发明对光催化纤维织物上的孔的形状没有特殊的要求，根据使用条件调整即可。
在本发明中，所述纤维材料优选包括聚酯纤维、聚乙烯纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维和聚丙烯腈纤维中的一种或多种，更优选为聚酯纤维、聚乙烯纤维和聚酰胺纤维中的一种或多种。在本发明中，当所述纤维材料包括上述多种时，本发明对所述各组分的比例没有特殊的限定，以任意比例配比均可。
在本发明中，所述光催化剂优选包括二氧化钛、二氧化钛-石墨烯复合物、类石墨相氮化碳、类石墨相氮化碳-石墨烯复合物、二氧化钛-类石墨相氮化碳的复合物、二氧化钛-石墨烯-类石墨相氮化碳复合物、二氧化钛-类石墨相氮化碳-金属酞菁复合物、二氧化钛-三氧化钨复合物、类石墨相氮化碳-三氧化钨复合物、二氧化钛-类石墨相氮化碳-三氧化钨的复合物、类石墨相氮化碳-金属酞菁复合物、金属酞菁-三氧化钨复合物、类石墨相氮化碳-三氧化钨-金属酞菁复合物和二氧化钛-金属酞菁-三氧化钨复合物中的一种或多种。
在本发明中，所述光催化剂包括二氧化钛时，所述二氧化钛优选为锐钛矿型二氧化钛，或者为锐钛矿型和金红石型的混合物；所述二氧化钛的粒径优选为5～800nm，更优选为15～600nm，最优选为20～500nm。本发明对所述二氧化钛的来源没有特殊要求，使用市售的二氧化钛商品或使用本领域技术人员熟知的方法进行制备均可。
在本发明中，所述光催化剂包括类石墨相氮化碳时，所述类石墨相氮化碳(g-C3N4)优选为单层类石墨相氮化碳或多层类石墨相氮化碳或两者的混合物；所述类石墨相氮化碳的厚度优选为0.3～50nm，更优选为2～40nm。本发明对所述类石墨相氮化碳的来源没有特殊限定，使用市售的类石墨相氮化碳商品或使用本领域技术人员熟知的方法进行制备均可。
在本发明中，所述光催化剂包括二氧化钛-石墨烯复合物时，所述二氧化钛-石墨烯复合物中二氧化钛和石墨烯的质量比优选为100:(0.2～3)，更优选为100:(0.5～2)。在本发明中，所述石墨烯优选为单层石墨烯、多层石墨烯、或单层石墨烯和多层石墨烯的混合物。在本发明中，所述多层石墨烯的厚度优选为0.3～50nm，更优选为2～40nm。本发明对所述石墨烯的来源没有特殊限定，使用市售的石墨烯商品或使用本领域技术人员熟知的方法进行制备均可；所述二氧化钛的来源及种类优选与上述方案一致。
在本发明中，所述光催化剂包括类石墨相氮化碳-石墨烯复合物时，所述类石墨相氮化碳-石墨烯复合物的质量比优选为100:(0.2～3)，更优选为100:(0.5～2)。在本发明中，所述类石墨相氮化碳和石墨烯的来源及种类优选与上述方案一致。
在本发明中，所述光催化剂包括二氧化钛-类石墨相氮化碳复合物时，所述二氧化钛-类石墨相氮化碳复合物的质量比优选为100:(2～100)，更优选为100:(5～25)；所述二氧化钛和类石墨相氮化碳的种类及来源优选与上述方案一致。
在本发明中，所述光催化剂包括二氧化钛-三氧化钨复合物时，所述二氧化钛-三氧化钨复合物中二氧化钛和三氧化钨的质量比优选为100:(2～1000)，更优选为100:(5～300)。在本发明中，所述三氧化钨的粒径优选为5～500nm，更优选为10～400nm，最优选为50～300nm。本发明对所述三氧化钨的来源没有特殊限定，使用市售的三氧化钨商品或使用本领域技术人员熟知的方法进行制备均可；所述二氧化钛的来源及种类优选与上述方案一致。
在本发明中，所述光催化剂包括类石墨相氮化碳-三氧化钨复合物时，所述类石墨相氮化碳-三氧化钨复合物中类石墨相氮化碳和三氧化钨的质量比优选为100:(10～1000)，更优选为100:(20～500)。在本发明中，所述类石墨相氮化碳和三氧化钨的来源及种类优选与上述方案一致。
在本发明中，所述光催化剂包括二氧化钛-石墨烯-类石墨相氮化碳复合物时，所述二氧化钛-石墨烯-类石墨相氮化碳复合物中二氧化钛、石墨烯和类石墨相氮化碳的质量比优选为(30～95):(0.5～5):(8～70)，更优选为(40～80):(1～5):(15～60)。在本发明中，所述二氧化钛、石墨烯和类石墨相氮化碳的来源及种类优选与上述方案一致。
在本发明中，所述光催化剂包括二氧化钛-类石墨相氮化碳-三氧化钨复合物时，所述二氧化钛-类石墨相氮化碳-三氧化钨复合物中二氧化钛、类石墨相氮化碳和三氧化钨的质量比优选为(15～90):(2～50):(5～80)，更优选为(30～90):(5～40):(10～70)。在本发明中，所述二氧化钛、类石墨相氮化碳和三氧化钨的种类及来源优选与上述方案一致。
在本发明中，所述光催化剂包括二氧化钛-类石墨相氮化碳-金属酞菁复合物时，所述二氧化钛-类石墨相氮化碳-金属酞菁复合物中二氧化钛、类石墨相氮化碳和金属酞菁的质量比优选为(45～74):(25～50):(0.5～6)，更优选为(55～65):(30～40):(1～4)。在本发明中，所述金属酞菁优选为铁酞菁、钴酞菁或铜酞菁。本发明对所述金属酞菁的来源没有特殊限定，使用市售的金属酞菁或使用本领域技术人员熟知的方法进行制备均可；所述二氧化钛和类石墨相氮化碳的种类及来源优选与上述方案一致。
在本发明中，所述光催化剂包括二氧化钛-金属酞菁-三氧化钨复合物时，所述二氧化钛-金属酞菁-三氧化钨复合物中二氧化钛、金属酞菁和三氧化钨的质量比优选为(10～90):(0.1～10):(5～90)，更优选为(25～90):(0.2～5):(10～80)。在本发明中，所述二氧化钛、金属酞菁和三氧化钨的种类及来源优选与上述方案一致。
在本发明中，所述光催化剂包括类石墨相氮化碳-金属酞菁-三氧化钨复合物时，所述类石墨相氮化碳-金属酞菁-三氧化钨复合物中类石墨相氮化碳、金属酞菁和三氧化钨的质量比优选为(19.8～90):(0.2～9):(9～80)，更优选为(25～85):(0.3～7):(10～75)。在本发明中，所述类石墨相氮化碳、金属酞菁和三氧化钨的种类及来源优选与上述方案一致。
在本发明中，所述光催化剂包括金属酞菁-三氧化钨复合物时，所述金属酞菁-三氧化钨复合物中金属酞菁和三氧化钨的质量比优选为(0.05～10):100，更优选为(0.1～5):100。在本发明中，所述金属酞菁和三氧化钨的种类及来源优选与上述方案一致。
在本发明中，所述催化剂包括类石墨相氮化碳-金属酞菁复合物时，所述类石墨相氮化碳-金属酞菁复合物中类石墨相氮化碳和金属酞菁的质量比优选为100:(0.05～10)，更优选为100:(0.1～5)。在本发明中，所述类石墨相氮化碳和金属酞菁的种类及来源优选与上述方案一致。
在本发明中，当所述光催化剂为混合物时，本发明对所述光催化剂混合物中的光催化剂种类及质量比没有特殊要求，使用任意种类的光催化剂以任意质量比进行混合均可。
在本发明中，所述光催化纤维织物优选为CN201610693412.7，CN201610693428.8，CN201610696643.3，CN201610701918.8中公开的光催化纤维织物。
在本发明中，所述灯管与光催化纤维织物的距离优选为0.5～2.5m，更优选为1～2m。
在本发明中，所述灯管产生光源照射在光催化剂上诱导产生羟基自由基、超氧自由基等多种活性种，将光能转化为化学能，协同降解水体中的有机污染物，并有效降低COD和BOD5。
在本发明中，所述下箱体中设置有固定架，所述固定架包括垂直连接于下箱体底部的支撑条和垂直于连接于所述支撑条顶端的支架；所述光催化纤维织物放置于所述支架上；所述支撑条上固定有悬浮填料。在本发明中，所述固定架中的支撑条用于固定悬浮填料，同时可以支撑支架；所述支架用于放置光催化纤维织物，使装置分隔为上箱体和下箱体，同时保证水的流通。
本发明对所述固定架的材料和大小没有特殊的限定，材料则采用本领域技术人员熟知的材料即可，大小则根据实际需要进行调整。
在本发明中，相邻支撑条的间距优选为0.3～0.8m，更优选为0.5～0.6m。在本发明的实施例中，所述悬浮填料通过卡槽固定于所述支架上。在本发明中，所述支架上卡槽的间距优选为2～10cm，更优选为3～7cm。在本发明中，每个卡槽上悬浮填料的质量优选为0.1～0.5kg，更优选为0.2～0.3kg。本发明对所述支架和卡槽的数量没有特殊的限定，根据所需装置的尺寸进行调整即可。
在本发明中，所述悬浮填料优选包括活性炭、沸石、环糊精、碳纤维和甲壳素纤维中的一种或多种，更优选为碳纤维。在本发明中，所述悬浮填料为碳纤维时，所述碳纤维优选为聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维中的一种或多种，更优选为聚丙烯腈基碳纤维和沥青基碳纤维中的一种或多种。
在本发明中，所述悬浮填料比表面积大，有丰富的微孔结构，因此具有很高的吸附性，能有效去除污水的颜色、气味、油份、酚等，同时还可去除难降解物质，尤其对氨氮具有很强的净化作用；悬浮填料还具有很高的生物亲和性，在曝气条件下微生物挂膜快，老化生物膜易脱落，附着在生物膜上的微生物以有机污染物为能量来源通过自身的新陈代谢作用降解水体中的有机污染物。
在本发明中，所述悬浮填料固定在支架上，使悬浮填料上下分布，可以增加污水与悬浮填料形成的生物膜之间的接触面积和停留时间，提高净化效果。
在本发明中，所述生物降解装置的底部设置有曝气装置。本发明对所述曝气装置的种类没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的曝气装置即可。在本发明中，所述曝气装置优选为可调曝气量的微孔曝气器或穿孔管曝气器。
本发明提供的装置将高活性有机/无机杂化光催化剂与柔性纤维材料有机结合，获得的光催化材料具有可见光响应，能更高效的利用光能；悬浮填料比表面积大，有丰富的微孔结构，因此表面能大量吸附水中污浊物质；悬浮填料具有极高的生物亲和性，表面能吸附大量微生物并使其生长繁殖形成生物膜，吸附和降解水中的有机污染物；光催化材料与悬浮填料的渗透性好，稳定性高，耐酸碱腐蚀，机械强度大和寿命长，且价格便宜，工程投资远远低于国家标准，经济优势显著；光催化技术与生物技术相结合的一体化设计，使整个装置占地面积小，安装灵活，同时通过光催化与微生物降解协同作用，对污水进行净化处理，大大提高了污水净化效率。
本发明还提供了一种光催化-微生物降解一体式水处理的方法，使用上述技术方案所述装置，包括以下步骤：
(1)向光催化-微生物降解一体式水处理装置中通入待处理污水，在曝气条件下对悬浮填料进行挂膜培养，在悬浮填料表面形成生物膜；
(2)开启灯管和曝气装置，使待处理污水由进水管进入，经过过滤网，再经过光催化纤维织物，在灯管的照射下对污水进行催化降解；
(3)然后经过悬浮填料表面的生物膜，在曝气条件下对污水进行吸附和降解，最后由出水管排出。
本发明向光催化-微生物降解一体式水处理装置中通入待处理污水，在曝气条件下对悬浮填料进行挂膜培养，在悬浮填料表面形成生物膜。
在本发明中，所述挂膜培养过程中曝气的时间优选为5～10天，更优选为7～9天。本发明优选在通入待处理污水开始起进行曝气，达到曝气时间后停止曝气，继续通入待处理污水至挂膜培养结束。本发明对所述曝气的速率没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的曝气速率即可。
在本发明中，所述挂膜培养的温度优选为20～30℃，更优选为25℃。在本发明中，所述挂膜培养的时间优选为1～2周，更优选为9～12天。在本发明中，所述挂膜培养过程中，所述待处理污水的进水速率优选为水处理过程中进水速率的30～50％，更优选为40％。在本发明中，所述挂膜培养过程中，微生物在悬浮填料表面形成生物膜。
挂膜培养完成后，本发明开启灯管和曝气装置，使待处理污水由进水管进入，经过过滤网，再经过光催化纤维织物，在灯管的照射下对污水进行催化降解。在本发明中，所述待处理污水的流速优选为50～200L/h，更优选为80～150L/h，最优选为100～120L/h。
在本发明中，所述待处理污水经过滤网过滤掉污水中的大颗粒悬浮物，再流过光催化纤维织物的表面，与光催化剂充分接触；通过光源照射在光催化剂上诱导产生羟基自由基、超氧自由基等多种活性种降解水中的污染物。
催化降解完成后，本发明使所述催化降解后的水经过悬浮填料表面的生物膜，在曝气条件下对污水进行吸附和降解，最后由出水管排出。
在本发明中，所述催化降解以及吸附和降解过程中的曝气条件优选为间歇曝气，更优选为每隔半小时曝气8～12min，最优选为每隔半小时曝气10min。
本发明将光催化技术和微生物降解技术结合在一起，实现了高效的污水治理，是处理工农业废水、生活污水，净化受污染水域的优良选择。本发明的一种光催化与微生物降解一体式水处理装置，具有一体化设计，占地面积小，处理效率高的优点。当污水进入该装置时，水体污染物先由光催化纤维织物进行降解去除，再次由悬浮填料进行吸附和降解，净化效果显著，不仅能改善污水透视度(SS)，降低污水COD及BOD5，同时总氮及总磷也起到了很大的改善。可将其应用于城镇污水处理厂升级改造、工业废水处理、农村污水处理、水产和畜禽养殖废水处理、受污染河流和湖泊水体水质改善等。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的光催化-微生物降解一体式水处理装置和方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
如图1所示，本实施例提供的光催化-微生物降解一体式水处理装置，包括以光催化纤维织物5分隔的上箱体和下箱体；
所述上箱体的一个侧壁的上端连接有进水管1；所述进水管1的管口设置有过滤网2；所述上箱体的顶部设置有灯管3；
所述下箱体中设置有固定架4，所述固定架包括垂直连接于下箱体底部的支撑条和垂直于连接于所述支撑条顶端的支架；所述光催化纤维织物5放置于所述支架上；所述支撑条上固定有悬浮填料6；
所述下箱体的一个侧壁的下端连接有出水管8；所述下箱体的底部设置有曝气装置7。
本实施例中拟定该装置的大小为8m3。过滤网的孔隙为5mm。在装置的顶部平行设置3根灯管，灯管选用氙灯，功率选择500W，灯管与光催化纤维织物的距离为1.5m。光催化纤维织物的面积为4m2，厚度为0.2cm。悬浮填料选择为聚丙烯腈基碳纤维，每条碳纤维的质量为0.2kg，竖直方向上两条碳纤维束之间的距离为6cm。曝气装置选择可调曝气量的微孔曝气器，数量3个。
实施例2
本实施例选取某养殖农场模拟废水，废水水质如下：SS为298mg/L，COD为806mg/L，BOD5为202mg/L，氨氮为116.9mg/L，总磷为33.6mg/L。使用实施例1中的装置，光催化剂为二氧化钛-类石墨相氮化碳-金属酞菁复合物，其中二氧化钛、类石墨相氮化碳和金属酞菁的质量比为60:35:5，二氧化钛为锐钛矿型与金红石型的混合物。光催化纤维织物的形式为针织物，纤维材料为聚酯纤维，光催化剂和聚酯纤维材料的质量比为2:91。打开3根氙灯灯管，碳纤维束为200条，先进行碳纤维束挂膜培养，在装置内通入一定量的污水，连续曝气10天，然后按设计进水量的30％连续进出水，运行2周，挂膜培养完成。挂膜培养完成之后开始进行水处理，以设计进水量120L/h连续进出水，根据国标测试方法对出水水质进行测定：SS为160mg/L，COD为380mg/L，BOD5为95mg/L，氨氮为58mg/L，总磷为7.6mg/L，达到了《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB 18596-2001)。
实施例3
本实施例选取某城镇污水模拟废水，废水水质如下：SS为95.3mg/L，COD为205mg/L，BOD5为64mg/L，氨氮29.6mg/L，总磷为2.8mg/L。使用实施例1中的装置，光催化剂为二氧化钛-石墨烯复合物，其中二氧化钛和石墨烯的质量比为100:1，二氧化钛为锐钛矿型。光催化纤维织物的形式为机织物，纤维材料为聚酰胺纤维，光催化剂和聚酰胺纤维材料的质量比为2:98。打开2根氙灯灯管，碳纤维束为100条，先进行碳纤维束挂膜培养，在装置内通入一定量的污水，连续曝气8天，然后按设计进水量的30％连续进出水，运行1周，挂膜培养完成。挂膜培养完成之后开始进行水处理，以设计进水量120L/h连续进出水，根据国标测试方法对出水水质进行测定：SS为9.3mg/L，COD为45mg/L，BOD5为9mg/L，氨氮7.6mg/L，总磷为0.3mg/L，达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)中一级A排放标准。
实施例4
本实施例选取某纺织印染企业模拟废水，废水水质如下：SS为130mg/L，COD为250mg/L，BOD5为75mg/L，氨氮39.6mg/L，总磷为3.5mg/L。使用实施例1中的装置，光催化剂为二氧化钛-类石墨相氮化碳复合物，其中二氧化钛和类石墨相氮化碳的质量比为20:1，二氧化钛为锐钛矿型和金红石型的混合物。光催化纤维织物的形式为针织物，纤维材料为聚乙烯纤维，光催化剂和聚乙烯纤维材料的质量比为1:92。打开3根氙灯灯管，碳纤维束为200条，先进行碳纤维束挂膜培养，在装置内通入一定量的污水，连续曝气8天，然后按设计进水量的30％连续进出水，运行1周，挂膜培养完成。挂膜培养完成之后开始进行水处理，以设计进水量120L/h连续进出水，根据国标测试方法对出水水质进行测定：SS为50mg/L，COD为93mg/L，BOD5为21mg/L，氨氮10.6mg/L，总磷为0.9mg/L，达到了《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB 4287-2012)。
实施例5
本实施例选取某合成氨工厂模拟废水，废水水质如下：SS为96.3mg/L，COD为287mg/L，氨氮75.3mg/L，总磷为2.6mg/L。使用实施例1中的装置，光催化剂为类石墨相氮化碳-金属酞菁-三氧化钨复合物，其中类石墨相氮化碳、金属酞菁和三氧化钨的质量比为70:5:25。光催化纤维织物的形式为打孔的非织造织物，其中孔的面积为1cm2，孔的间距为2cm。纤维材料为聚酯纤维，光催化剂和聚酯纤维材料的质量比为2:95。打开3根氙灯灯管，碳纤维束为150条，先进行碳纤维束挂膜培养，在装置内通入一定量的污水，连续曝气8天，然后按设计进水量的30％连续进出水，运行2周，挂膜培养完成。挂膜培养完成之后开始进行水处理，以设计进水量120L/h连续进出水，根据国标测试方法对出水水质进行测定：SS为53mg/L，COD为95mg/L，氨氮32.6mg/L，总磷为0.9mg/L，达到了《合成氨工业水污染物排放标准》(GB 13458-2013)。
实施例6
实施例选取某造纸厂模拟废水，废水水质如下：SS为105mg/L，COD为264mg/L，BOD5为57mg/L，氨氮24.9mg/L，总磷为3.2mg/L。使用实施例1中的装置，光催化剂为二氧化钛-金属酞菁-三氧化钨复合物，其中二氧化钛、金属酞菁和三氧化钨的质量比为60:3:37，二氧化钛为锐钛矿型。光催化纤维织物的形式为打孔的非织造织物，其中孔的面积为0.8cm2，孔的间距为1.5cm。纤维材料为聚酯纤维，光催化剂和聚酯纤维材料的质量比为1:95。打开3根氙灯灯管，碳纤维束为200条，先进行碳纤维束挂膜培养，在装置内通入一定量的污水，连续曝气8天，然后按设计进水量的40％连续进出水，运行1周，挂膜培养完成。挂膜培养完成之后开始进行水处理，以设计进水量120L/h连续进出水，根据国标测试方法对出水水质进行测定：SS为46mg/L，COD为94mg/L，BOD5为27mg/L，氨氮8.9mg/L，总磷为0.8mg/L，达到了《制浆造纸工业水污染物排放标准》(GB 3544-2008)。
从以上实施例可以看出，本发明提供的装置将光催化技术和微生物降解技术结合在一起，具有一体化设计，占地面积小，处理效率高的优点。当污水进入该装置时，水体污染物先由光催化纤维织物进行降解去除，再次由悬浮填料进行吸附和降解，净化效果显著，不仅能改善污水透视度(SS)，降低污水COD及BOD5，同时总氮及总磷也起到了很大的改善，可以实现高效的污水治理，是处理工农业废水、生活污水，净化受污染水域的优良选择，可将其应用于城镇污水处理厂升级改造、工业废水处理、农村污水处理、水产和畜禽养殖废水处理、受污染河流和湖泊水体水质改善等。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种光催化-微生物降解一体式水处理装置，包括以光催化纤维织物分隔的上箱体和下箱体；
所述上箱体的一个侧壁的上端连接有进水管；所述进水管的管口设置有过滤网；所述上箱体的顶部设置有灯管；
所述下箱体中设置有固定架，所述固定架包括垂直连接于下箱体底部的支撑条和垂直于连接于所述支撑条顶端的支架；所述光催化纤维织物放置于所述支架上；所述支撑条上固定有悬浮填料；
所述下箱体的一个侧壁的下端连接有出水管；所述下箱体的底部设置有曝气装置。
2.根据权利要求1所述的光催化-微生物降解一体式水处理装置，其特征在于，所述光催化纤维织物包括纤维材料和附着于所述纤维材料表面的光催化剂。
3.根据权利要求2所述的光催化-微生物降解一体式水处理装置，其特征在于，所述纤维材料为针织物、机织物或打孔的非织造织物。
4.根据权利要求3所述的光催化-微生物降解一体式水处理装置，其特征在于，当所述纤维材料为针织物或机织物时，所述纤维材料的经密为200～400根/10cm，纬密为150～250根/10cm。
5.根据权利要求1所述的光催化-微生物降解一体式水处理装置，其特征在于，所述过滤网的孔隙为2～5mm。
6.根据权利要求1所述的光催化-微生物降解一体式水处理装置，其特征在于，所述灯管包括紫外灯、氙灯、镝灯、金卤灯、LED灯或荧光灯。
7.根据权利要求1～6任意一项所述的光催化-微生物降解一体式水处理装置，其特征在于，所述灯管与光催化纤维织物的距离为0.5～2.5m。
8.根据权利要求1所述的光催化-微生物降解一体式水处理装置，其特征在于，相邻支撑条的间距为0.3～0.8m。
9.根据权利要求1所述的光催化-微生物降解一体式水处理装置，其特征在于，所述悬浮填料包括活性炭、沸石、环糊精、碳纤维和甲壳素纤维中的一种或多种。
10.一种光催化-微生物降解一体式水处理的方法，使用权利要求1～9任意一项所述的光催化-微生物降解一体式水处理装置，包括以下步骤：
(1)向光催化-微生物降解一体式水处理装置中通入待处理污水，在曝气条件下对悬浮填料进行挂膜培养，在悬浮填料表面形成生物膜；
(2)开启灯管和曝气装置，使待处理污水由进水管进入，经过过滤网，再经过光催化纤维织物，在灯管的照射下对污水进行催化降解；
(3)然后经过悬浮填料表面的生物膜，在曝气条件下对污水进行吸附和降解，最后由出水管排出。
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