CN108975447B - 一种景观水水处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明设计了一种景观水水处理系统。由于城市中产生大量污染，降雨后产生的雨水径流污染负荷巨大，给城市河道、景观水体等带来了巨大压力，为了解决该问题，该工艺结合太阳能光催化、光伏发电技术对城市面源污染进行原位处理，大幅度降低地表径流的污染程度，从而实现景观水体污染程度降低。其中，设置光响应地砖，使得雨水降落后，在浅层布水时产生光催化效应，并设置光伏发电装置，解决了其在阴雨天或黑夜不能持续利用太阳能的缺陷，为城市水处理提供了一种新途径。

Description

一种景观水水处理系统

技术领域

本发明涉及污水处理领域，具体地说涉及一种景观水水处理系统。

背景技术

随着人们生活水平的提高，对生活品质有了更高的要求，随之带来了很多问题，其中，人们在城市活动过程中，对广场、便道、停车场等活动区域带来了严重污染，且很多污染物难在没有降解前便随着降雨，被带入河流或湖泊中，将城市面源污染带入到城市河流等自然水体，城市河道黑臭化严重，对周边地表水和地下水造成严重污染。城市地表不透水下垫面在晴天累积的污染物质(泥沙颗粒物、氮磷营养元素、重金属、有机污染物等)，在降雨及地表径流的冲刷、输送作用下便形成了城市地表径流面源污染，随着径流的传输进入雨水排水管道，使受纳水体水质恶化。国内外的研究证明，城市地表径流已成为仅次于农业径流的第二大水体面污染源，也是除城市生活污水和工业废水之外的第二大城市水环境污染源。如何有效降低城市面源污染就成了一项重要课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以有效利用太阳能能源的水处理系统，其主要是采用太阳光催化及太阳能发电电催化作用提高污染水体处理效率，该方法针对当前城市污水、雨水地表径流处理水平低下，面源污染日益严峻的问题，本发明提出一种在原位即可降低雨水污染的处理系统，该系统建设与运行费用低，操作与维护简便，同时能够有效降低城市雨水中污染物浓度，降低污染源浓度，同时，利用河岸处理技术循环处理，降低河流水体中的污染物浓度，进而实现城市河流水体净化。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术措施：

在便道、广场、河岸铺设区或露天停车位铺设地砖，并将该区域的雨水收集进行进一步处理；所述地砖采用光响应地砖，晴天状态下，太阳光照射后产生光催化反应，地砖中的铁、碳、铜、铝在光电子的作用下产生光电催化作用，强力降解/去除污染水体中的污染物，同时铁、铝形成絮体吸附重金属及难降解有机物，将污染物固定系统中；

进一步的，所述光响应地砖是采用在制备透水砖时加入添加剂，所述添加剂为铁、碳、二氧化钛、铜及铝，其中其添加量为所述透水砖重量的2-5％；所述添加剂中铁为30-40％(重量份)，碳为30-40％(重量份)，二氧化钛10-15％(重量份)，铜5-10％(重量份)，余量为铝。所述二氧化钛为含钛矿渣，所述含钛矿渣为钛精矿、高钛渣、攀钢渣、承钢渣等；

进一步的，所述添加剂按照用量称取，将碳、铜、铝放入球磨机中进行球磨30-180min，然后再加入铁继续球磨60-120min，取出，得到铁碳混合体；取二氧化钛进行破碎、球磨，将上述铁碳混合体加入球磨机，进行球磨30-60min，过筛500-200目标准筛，将筛过物的混合物放入加热箱进行加热，在800-1000℃下加热2h，然后以200-250℃/h均匀降温至室温，最终得到添加剂。

光响应地砖上表面设置凹面，使得雨水可以驻留较长时间，雨过天晴后雨水可以继续产生光催化作用，且光感应装置设置在凹面上，使得雨水较深时触发供电系统，持续供电进行污染物的降解。

进一步的，还设置有光伏发电装置，进行电力收集，在阴雨天或黑夜为光响应地砖供电，这样可以不间断的利用太阳能对水体进行污染物的去除，晴天状态下，太阳光照射后产生光催化反应，地砖中的铁、碳、铜、铝在光电子的作用下产生光电催化作用，强力降解/去除污染水体中的污染物；而为了防止阴天或黑夜光电催化作用消失，设置光伏发电装置收集电能，在夜晚或阴天状态下为地砖供电，在低电压作用下实现电催化氧化，去除水中的污染物。

所述光响应地砖中设置电极，所述电极为阴极和阳极，所述阴极为一个或多个，所述阳极为一个或多个；

所述光伏发电装置设置在地砖外部，将转化的电能存储在供电系统中，并通过导线供给阴极和阳极电力；所述供电系统连接外接电源，所述外接电源为电池或市政用电；

进一步的，设置光感应装置，当外部阳光符合光催化条件时，信号传递给控制器，控制器关闭供电系统，当外部阳光强度低，不符合光催化条件时，信号传递给控制器，控制器开启供电系统，

进一步的，光伏发电装置设置在光响应地砖表面部分区域；每块地砖均为一个独立系统，可以解决空间，提高利用效率及施工效率。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

1)采用光响应地砖铺设，这样在阳光照射下，地砖发生光催化作用，使得雨水中的污染物降低；

2)光响应地砖中在普通的透水砖中添加含钛矿渣、铁、碳、铜及铝；在铁、碳、铜、铝的作用下，形成均匀电势的微小电池，铁-碳、铜-碳、铁-铜等颗粒之间存在着电位差而形成了无数个细微原电池，同时，二氧化钛在阳光照射下产生电子跃迁，形成多级协同作用，明显提高了污染物降解效率，雨水降落后，在浅层布水时产生光催化效应；

3)设置光伏发电装置进行电力收集，在没有阳光照射时，为光响应地砖供给电力，形成电催化体系，实现高效降解污染物；并可以原位处理污染雨水，对城市面源污染直接处理解决了其在阴雨天或黑夜不能持续利用太阳能的缺陷，为城市水处理提供了一种新途径；

4)充分利用了含钛废渣，创造性的将其催化作用用于雨水处理，使得大量废渣得以废物利用，光响应地砖的铺设，显著提高了雨水水质，降低了湖泊河道的污染风险。

附图说明

图1为景观水水处理系统示意图；

图2为光响应地砖示意图；

图3为水循环处理系统示意图。

具体实施方式

实施例1：

本实施例中一种景观水水处理系统，参见图1，在某城市小型广场中铺设光响应地砖，所述光响应地砖是采用在制备透水砖时加入添加剂，所述添加剂为铁、碳、二氧化钛、铜及铝，其中其添加量为所述透水砖重量的3％；所述添加剂中铁为30％(重量份)，碳为35％(重量份)，二氧化钛11％(重量份)，铜6％(重量份)，余量为铝。所述二氧化钛为含钛矿渣，所述光伏发电装置设置在地砖外部，将转化的电能存储在供电系统中，并通过导线供给阴极和阳极电力；所述供电系统连接外接电源，所述外接电源为电池或市政用电，当长时间阴雨天气时，采用外界电源供电。随后雨水汇流至收集系统，收集系统收集雨水后排入基于水质，当水质良好时排入景观水水体，水质不达标时进入常规水处理装置进行进一步处理，达标后排入景观水体；当景观水体水质不达标时，通过回流系统将其排至铺设有光响应地砖的区域进行处理，而后循环回景观水体中。

收集经过光响应地砖处理后的雨水与普通地砖进行对比：

项目指标	光响应地砖	普通地砖
			BOD5(mg/L)	30	123
氨氮(mg/L)	5.8	13.5

实施例2：

在实施例1的基础上，进行改进，设置光感应装置，当外部阳光符合光催化条件时，信号传递给控制器，控制器关闭供电系统，当外部阳光强度低，不符合光催化条件时，信号传递给控制器，控制器开启供电系统。

实施例3：

在实施例2的基础上，进行改进，光响应地砖上表面设置凹面，使得雨水可以驻留较长时间，雨过天晴后雨水可以继续产生光催化作用，且光感应装置设置在凹面，使得雨水较深时触发供电系统，持续供电进行污染物的降解。

实施例4：

在实施例3的基础上，进行改进，光伏发电装置设置在光响应地砖表面部分区域，见图2；每块地砖均为一个独立系统，可以解决空间，提高利用效率及施工效率。

实施例5：

在实施例4的基础上，河岸铺设区铺设光响应地砖，在降雨时，地表径流汇流流入河道时经过光响应地砖时，可以降低雨水污染物浓度；

在没有径流汇入时，开启设置在河道和/或景观水体中的循环装置，并在出水口设置水平溢流堰，使出水均布在铺设区回流至河流和/或景观水体中，对河水进行充分处理。经检测，铺设光响应地砖的区域地表径流中污染物浓度显著降低。实现了对面源污染物原位处理的目的。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种景观水水处理系统，其特征在于，包括铺设在便道、广场、河岸铺设区或露天停车位的地砖，光伏发电装置，收集系统，常规水处理装置及回流系统；所述地砖采用光响应地砖，雨水降落至光响应地砖后发生光电催化反应，随后雨水汇流至收集系统，收集系统收集雨水后排入基于水质，当水质良好时排入景观水水体，水质不达标时进入常规水处理装置进行进一步处理，达标后排入景观水水体；当景观水水体水质不达标时，通过回流系统将其排至铺设有光响应地砖的区域进行处理，而后循环回景观水水体中；

其中，所述光伏发电装置进行电力收集，在阴雨天或黑夜为光响应地砖供电；而晴天状态下，所述光响应地砖在太阳光照射后产生光催化反应；

所述光响应地砖是采用在制备透水砖时加入添加剂，所述添加剂为铁、碳、二氧化钛、铜及铝，其中其添加量为所述透水砖重量的2-5％；所述添加剂中铁为30-40％(重量份)，碳为30-40％(重量份)，二氧化钛10-15％(重量份)，铜5-10％(重量份)，余量为铝。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述光伏发电装置设置在地砖外部，将转化的电能存储在供电系统中，并通过导线供给阴极和阳极电力；所述供电系统连接外接电源，所述外接电源为电池或市政用电。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于：还设置光感应装置，当外部阳光符合光催化条件时，信号传递给控制器，控制器关闭供电系统，当外部阳光强度低，不符合光催化条件时，信号传递给控制器，控制器开启供电系统。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于：光伏发电装置与光感应装置均设置在光响应地砖上表面部分区域；每块地砖均为一个独立系统。

5.如权利要求1或3所述的系统，其特征在于：将所述光响应地砖铺设在污染的河岸铺设区，并设置循环装置，并在出水口设置溢流堰，使河水均布在河岸铺设区回流至河流中。

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