CN109775941A - 基于石墨烯光催化氧化的污水氧化塘及污水生态处理系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及基于石墨烯光催化氧化的污水氧化塘及污水生态处理系统，污水氧化塘包括塘体；塘体的内部固定设有多个定位桩组，每一定位桩组包括一对定位桩；每一定位桩组之间撑设有一石墨烯光催化氧化网；污水氧化塘固定设有多个定位悬挂组，每一定位悬挂组的一对悬挂件之间设有一长条帘式填料；塘体设有挺水植物区及漂浮植物区，挺水植物区用于种植挺水植物，漂浮植物区用于种植漂浮植物。一方面利用了自然重力沉砂、沉淀作用，另一方面利用石墨烯光催化氧化网可以激活水生态体系；再一方面有助于系统稳定、强化水体净化；又一方面提升了污水氧化塘的景观效果；能够应用于污水生态处理、中水深度净化及污染点源处理、流域前置库等方面。

Description

基于石墨烯光催化氧化的污水氧化塘及污水生态处理系统

技术领域

本申请涉及污水处理领域，特别是涉及基于石墨烯光催化氧化的污水氧化塘及污水生态处理系统。

背景技术

氧化塘，又称稳定塘或生物塘，是一种天然的或经过一定人工修整的有机废水处理池塘，其净化过程与自然水体的自净过程相似。通常是将土地进行适当的人工修整，建成池塘，并设置围堤和防渗层，依靠塘内生长的微生物、藻类及植物来处理污水。氧化塘是以太阳能为初始能量，通过在塘中种植水生植物，进行水产和水禽养殖，形成人工生态系统，在太阳能以日光辐射提供能量作为初始能量的推动下，通过氧化塘中多条食物链的物质迁移、转化和能量的逐级传递、转化，将进入塘中污水的有机污染物进行降解和转化，并以水生植物和水产、水禽的形式作为资源回收，净化的污水也可作为再生资源予以回收再用，使污水处理与利用结合起来，实现污水处理资源化。在我国，尤其是在缺水干旱的地区，氧化塘是实施污水的资源化利用的有效方法，成为被大力推广的一项技术。

根据塘水中的溶解氧量和占优势的生物种群类别，氧化塘可以分为以下五类：

1)好氧塘：水深较浅，一般在0.3-0.5m，阳光能直接射透到塘底，主要靠塘内藻类的光合作用供氧，基本上处于有氧状态；

2)兼性塘：水深1.2-1.5m，上层有氧下层无氧，沉淀污泥在此进行厌氧发酵；兼性塘是在各种类型的处理塘中最普遍采用的处理系统；

3)厌氧塘：水深一般在3.0-5.0m，基本上处于无氧状态；

4)曝气塘：水深一般2.0-3.0m，设有曝气充氧装置，塘内全部处于好氧状态。曝气塘一般分为好氧曝气塘和兼性曝气塘两种；

5)生物塘：一般水深0.4-2.5m，在塘内人工种植水生植物或养殖水生动物。生物塘一般可分为水生植物塘、养鱼塘、生态塘。

目前氧化塘净化效率低，占地面积大，且受气候影响较大，太阳能利用效率低，净化速率慢，易产生臭味和滋生蚊虫，因此严重限制了氧化塘在工程实践的推广运用。

发明内容

基于此，有必要提供一种基于石墨烯光催化氧化的污水氧化塘及污水生态处理系统。

一种基于石墨烯光催化氧化的污水氧化塘，其包括塘体；

所述污水氧化塘于所述塘体的底部设有进水口且所述进水口的出水位置高于所述塘体的底部，所述污水氧化塘采用所述塘体的顶部的一侧作为出水口以通过所述出水口进行溢流出水；

所述污水氧化塘于所述塘体的内部固定设有多个定位桩组，每一所述定位桩组包括一对定位桩；

所述污水氧化塘于每一所述定位桩组之间撑设有一石墨烯光催化氧化网，其中，每一所述定位桩组之间设有两固定件，所述石墨烯光催化氧化网分别撑设于两所述固定件上；

所述污水氧化塘沿垂直于水流方向的位置固定设有多个定位悬挂组，每一所述定位悬挂组包括一对悬挂件；

所述污水氧化塘于每一所述定位悬挂组的所述一对悬挂件之间设有一长条帘式填料，所述长条帘式填料包括并排设置的多个条袋式生物填料；

所述塘体设有挺水植物区及漂浮植物区，所述挺水植物区用于种植挺水植物，所述漂浮植物区用于种植漂浮植物。

上述污水氧化塘，一方面利用了自然重力沉砂、沉淀作用，另一方面利用石墨烯光催化氧化网可以快速增加水中溶解氧，氧化水中大量的还原性物质，显著增加微生物活性，促进水生植物的生长和水生动物的繁殖，激活水生态体系；再一方面形成了整体为推流式的净化环境设计，净化效率高，速率快，有助于系统稳定、强化水体净化；又一方面通过挺水植物区及漂浮植物区的设计，在改善水质的同时，提升了污水氧化塘的景观效果；能够应用于污水生态处理、中水深度净化及污染点源处理、流域前置库等方面。

在其中一个实施例中，所述进水口高于所述塘体的底部0.3米至0.5米，且所述进水口为单侧扩散管或所述进水口具有均匀设置的多个出水点。

在其中一个实施例中，两所述固定件共同组成一固定框架，所述石墨烯光催化氧化网撑设于所述固定框架上；所述固定框架为矩形、圆形、椭圆形或梭形。

在其中一个实施例中，所述固定件包括固定杆，两所述固定杆之间设有至少二支撑杆，所述石墨烯光催化氧化网分别固定于各所述支撑杆上。

在其中一个实施例中，所述固定件包括固定绳，两所述固定绳之间撑设有至少二支撑杆，所述石墨烯光催化氧化网分别固定于各所述支撑杆上。

在其中一个实施例中，所述支撑杆为浮管。

在其中一个实施例中，所述支撑杆的两端部分别设有浮球。

在其中一个实施例中，所述定位桩为松木桩或钢管。

在其中一个实施例中，所述定位桩设有填料位，所述填料位用于容置填料；或者，所述定位桩上缠绕设有飘带式生物填料。

一种污水生态处理系统，其包括任一项所述污水氧化塘。

附图说明

图1为本申请一实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

传统氧化塘系统净化效率低，造成系统占地面积过大。具体地，传统的氧化塘是以太阳能为初始能量，依靠塘内生长的微生物、藻类及植物来处理污水。但由于系统内微生物、藻类及植物的太阳能利用效率低，净化速率慢，净化效率低，有机负荷也偏低。在本申请一个实施例中，一种基于石墨烯光催化氧化的污水氧化塘，其包括塘体。在本申请一个实施例中，一种污水氧化塘，其包括以下实施例的部分结构或全部结构；即，所述污水氧化塘包括以下的部分技术特征或全部技术特征。

在本申请一个实施例中，一种基于石墨烯光催化氧化的污水氧化塘，其包括塘体；所述污水氧化塘于所述塘体的底部设有进水口且所述进水口的出水位置高于所述塘体的底部，所述污水氧化塘采用所述塘体的顶部的一侧作为出水口以通过所述出水口进行溢流出水；所述污水氧化塘于所述塘体的内部固定设有多个定位桩组，每一所述定位桩组包括一对定位桩；所述污水氧化塘于每一所述定位桩组之间撑设有一石墨烯光催化氧化网，其中，每一所述定位桩组之间设有两固定件，所述石墨烯光催化氧化网分别撑设于两所述固定件上；所述污水氧化塘沿垂直于水流方向的位置固定设有多个定位悬挂组，每一所述定位悬挂组包括一对悬挂件；所述污水氧化塘于每一所述定位悬挂组的所述一对悬挂件之间设有一长条帘式填料，所述长条帘式填料包括并排设置的多个条袋式生物填料；所述塘体设有挺水植物区及漂浮植物区，所述挺水植物区用于种植挺水植物，所述漂浮植物区用于种植漂浮植物。上述污水氧化塘，一方面利用了自然重力沉砂、沉淀作用，另一方面利用石墨烯光催化氧化网可以快速增加水中溶解氧，氧化水中大量的还原性物质，显著增加微生物活性，促进水生植物的生长和水生动物的繁殖，激活水生态体系；再一方面形成了整体为推流式的净化环境设计，净化效率高，速率快，有助于系统稳定、强化水体净化；又一方面通过挺水植物区及漂浮植物区的设计，在改善水质的同时，提升了污水氧化塘的景观效果；能够应用于污水生态处理、中水深度净化及污染点源处理、流域前置库等方面，经实验测试，主要指标可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的二级标准到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)III标准。

传统各类运用的氧化塘结构及功能性单一，造成脱氮除磷、沉沙/沉淀、好氧-厌氧交替，抗气候影响，高负荷运行，深度净化，异味控制，抑制蚊虫滋生等综合效能很难同步实现，且一般很少独立使用，而采用本申请各实施例污水氧化塘能够同步实现脱氮除磷、沉沙/沉淀、好氧-厌氧交替，抗气候影响，高负荷运行，深度净化，异味控制，抑制蚊虫滋生等综合效能。

在其中一个实施例中，所述污水氧化塘包括塘体；塘体亦可称为本体或本体结构，无论是传统的氧化塘还是本申请的污水氧化塘，塘体都是基础；在其中一个实施例中，所述塘体的堤坡为硬质缓坡或自然缓坡，其坡度为1:2至1:3。在其中一个实施例中，所述塘体的坡度为1:2或1:3。坡度的设计，有利于种植一些挺水植物。在其中一个实施例中，所述塘体为长方体或圆柱体。在其中一个实施例中，所述塘体为长方体且其长宽比为2:1至3:1，设计水深为2米至3米。在其中一个实施例中，所述塘体为长方体且其长宽比为2:1或3:1，在其中一个实施例中，所述塘体的设计水深为2米、2.5米或3米等。不同的设计水深，使得所述污水氧化塘可大可小，适用于各种不同的应用环境。这样的设计，所述污水氧化塘设计水力停留时间2至5天，吨水占地比1:1至1:3；且根据进水污染负荷和出水要求，可作相应调整。

在其中一个实施例中，所述污水氧化塘于所述塘体的底部设有进水口且所述进水口的出水位置高于所述塘体的底部，进一步地，在其中一个实施例中，所述污水氧化塘于所述塘体的底部上方的一侧设有进水口且所述进水口的出水位置高于所述塘体的底部，在其中一个实施例中，所述进水口高于所述塘体的底部0.3米至0.5米，在其中一个实施例中，所述进水口高于所述塘体的底部0.3米、0.4米或0.5米等，在其中一个实施例中，所述进水口为单侧扩散管或所述进水口具有均匀设置的多个出水点。在其中一个实施例中，所述进水口高于所述塘体的底部0.3米至0.5米，且所述进水口为单侧扩散管或所述进水口具有均匀设置的多个出水点。这样的设计，一方面有利于实现均匀进水，另一方面可以避免沉砂或其它沉淀物堵塞进水口。

在其中一个实施例中，所述污水氧化塘采用所述塘体的顶部的一侧作为出水口以通过所述出水口进行溢流出水。进一步地，在其中一个实施例中，所述污水氧化塘于所述塘体的底部上方的第一侧设有进水口且所述进水口的出水位置高于所述塘体的底部，并且，所述污水氧化塘采用所述塘体的顶部的第二侧作为出水口以通过所述出水口进行溢流出水；其中，所述第一侧与所述第二侧相对设置，即所述第一侧与所述第二侧分别位于所述塘体的两侧；可以理解的是，所述第一侧位于所述塘体内，所述第二侧位于所述塘体的边缘。

在其中一个实施例中，所述污水氧化塘于所述塘体的内部固定设有多个定位桩组，每一所述定位桩组包括一对定位桩；在其中一个实施例中，所述定位桩的顶部与所述塘体的顶面的距离为8厘米至12厘米。在其中一个实施例中，所述定位桩的顶部与所述塘体的顶面的距离为8厘米、10厘米或12厘米。

在其中一个实施例中，所述污水氧化塘于每一所述定位桩组之间撑设有一石墨烯光催化氧化网，即所述石墨烯光催化氧化网撑开设置在所述定位桩组之间，亦即每一所述定位桩组对应一所述石墨烯光催化氧化网；在其中一个实施例中，所述定位桩为松木桩或钢管。在其中一个实施例中，所述定位桩设有填料位，所述填料位用于容置填料；或者，所述定位桩上缠绕设有飘带式生物填料。这样的设计，使得定位桩也具有一定的微生物群落基础，从而提供净化作用，有助于系统稳定、强化水体净化。在其中一个实施例中，每一所述定位桩组之间设有两固定件，所述石墨烯光催化氧化网分别撑设于两所述固定件上；在其中一个实施例中，所述石墨烯光催化氧化网的尺寸为3.0米×1.35米。在其中一个实施例中，各所述石墨烯光催化氧化网的总面积为所述污水氧化塘的水域面积的20％至30％。在其中一个实施例中，各所述石墨烯光催化氧化网的总面积为所述污水氧化塘的水域面积的20％、22％、25％、28％或30％。本申请创造性地利用大面积设计的石墨烯光催化氧化网，保证了所述污水氧化塘与阳光源的接触及净化能力，可以快速增加水中溶解氧，氧化水中大量的还原性物质，显著增加微生物活性，促进水生植物的生长和水生动物的繁殖，激活水生态体系。

在其中一个实施例中，两所述固定件共同组成一固定框架，所述石墨烯光催化氧化网撑设于所述固定框架上；在其中一个实施例中，所述固定框架为矩形、圆形、椭圆形或梭形。在其中一个实施例中，两所述固定件共同组成一固定框架，所述石墨烯光催化氧化网撑设于所述固定框架上；所述固定框架为矩形、圆形、椭圆形或梭形。这样的设计，一方面易于通过外购获得固定框架，另一方面也容易生产制造固定框架，再一方面容易将石墨烯光催化氧化网固定于固定框架上且撑起来形成一个平面。

在其中一个实施例中，所述固定件包括固定杆，两所述固定杆之间设有至少二支撑杆，所述石墨烯光催化氧化网分别固定于各所述支撑杆上。在其中一个实施例中，所述石墨烯光催化氧化网分别固定于各所述支撑杆及两所述固定杆上。在其中一个实施例中，两所述固定杆互相固定且组成所述固定框架。在其中一个实施例中，两所述固定杆平行设置，在其中一个实施例中，各所述支撑杆平行设置。在其中一个实施例中，所述固定件包括固定绳，两所述固定绳之间撑设有至少二支撑杆，所述石墨烯光催化氧化网分别固定于各所述支撑杆上。在其中一个实施例中，所述石墨烯光催化氧化网分别固定于各所述支撑杆及两所述固定绳上。这样的设计，可以采用多种方式实现撑起石墨烯光催化氧化网形成一个平面。

为了进一步加强石墨烯光催化氧化网的上浮性，使其能够在水面下保持一定位置，避免下沉远离阳光源，在其中一个实施例中，所述支撑杆为浮管；及/或，在其中一个实施例中，所述支撑杆的两端部分别设有浮球。在其中一个实施例中，所述浮管包括空心钢管或者塑料管；在其中一个实施例中，所述浮球包括塑料球或木球等；在其中一个实施例中，所述塑料球包括空心塑料球或实心塑料球。这样的设计，有利于石墨烯光催化氧化网悬浮于水面下的一定位置，且能够确保足够的支撑面积，从而保证与阳光源的接触能力，可以快速增加水中溶解氧，氧化水中大量的还原性物质，显著增加微生物活性，促进水生植物的生长和水生动物的繁殖，激活水生态体系。

在其中一个实施例中，所述污水氧化塘沿垂直于水流方向的位置固定设有多个定位悬挂组，每一所述定位悬挂组包括一对悬挂件；在其中一个实施例中，相邻两所述定位悬挂组的间距为0.3米至0.5米，在其中一个实施例中，相邻两所述定位悬挂组的间距为0.3米、0.4米或0.5米等；在其中一个实施例中，所述一对悬挂件的底部与所述塘体的底部的距离为0.45米至0.55米，在其中一个实施例中，所述一对悬挂件的底部与所述塘体的底部的距离为0.45米、0.50米或0.55米等；在其中一个实施例中，所述一对悬挂件的顶部与所述塘体的顶部的距离为0.25米至0.35米，在其中一个实施例中，所述一对悬挂件的顶部与所述塘体的顶部的距离为0.25米、0.30米或0.35米等。在其中一个实施例中，所述一对悬挂件的间距为1.5米至2米，在其中一个实施例中，所述一对悬挂件的间距为1.5米、1.6米、1.7米、1.8米、1.9米或2米等。可以理解的是，在其中一个实施例中，所述一对悬挂件的间距根据所述塘体的设计水深而设置。进一步地，在其中一个实施例中，所述悬挂件包括钢缆、钢丝绳、多孔钢管及/或多孔塑料管等。多孔钢管及/或多孔塑料管的管壁具有大量透孔，可以容积大量微生物形成群落。进一步地，在其中一个实施例中，多孔钢管及/或多孔塑料管中填有填料。

在其中一个实施例中，所述污水氧化塘于每一所述定位悬挂组的所述一对悬挂件之间设有一长条帘式填料，所述长条帘式填料包括并排设置的多个条袋式生物填料。在其中一个实施例中，所述条袋式生物填料的长度为1.5米至2米，在其中一个实施例中，所述条袋式生物填料的长度为1.5米、1.6米、1.7米、1.8米、1.9米或2米；在其中一个实施例中，所述条袋式生物填料的长度等于或略小于所述一对悬挂件的间距。在其中一个实施例中，相邻两所述条袋式生物填料的间距为10厘米至20厘米；在其中一个实施例中，相邻两所述条袋式生物填料的间距为10厘米、12厘米、15厘米、18厘米或20厘米等；在其中一个实施例中，所述条袋式生物填料的填料填充率为60％至90％，在其中一个实施例中，所述条袋式生物填料的填料填充率为60％、70％、80％或90％等。在其中一个实施例中，相邻两所述定位悬挂组的间距为0.3米至0.5米，所述一对悬挂件的底部与所述塘体的底部的距离为0.45米至0.55米，所述一对悬挂件的顶部与所述塘体的顶部的距离为0.25米至0.35米，所述一对悬挂件的间距为1.5米至2米；所述条袋式生物填料的长度为1.5米至2米，相邻两所述条袋式生物填料的间距为10厘米至20厘米；所述条袋式生物填料的填料填充率为60％至90％，其余实施例以此类推。

进一步地，在其中一个实施例中，所述污水氧化塘于所述塘体的堤坡的内侧或外侧还设有栽植管具，所述栽植管具用于作为种植槽实现景观水生植物的种植。在其中一个实施例中，所述栽植管具包括外管体及内管体；所述外管体套置于所述内管体的外部，且所述栽植管具于所述外管体与所述内管体之间设置第一过滤层；所述内管体中顺序设有第二过滤层、遮挡层、种植土层及底部垫层，所述遮挡层具有大量孔隙且所述遮挡层设置至少一种植间隙；所述外管体的管壁设置多个第一穿孔，所述内管体的管壁设置多个第二穿孔。其中，栽植管具规格不限，可根据实际需要替换，在此基础上一方面运用栽植管具中第一过滤层和第二过滤层作为种植土层的外层保护层的设计方式；另一方面具有栽植管具布置方式灵活、景观可塑性强及耐受时间长的优点；再一方面通过设计遮挡层及底部垫层以防止种植土层流失，实现了栽植管具内种植土不随水体的流动而被冲刷带走，无土壤流失之忧。在其中一个实施例中，所述第一过滤层为海绵层或砾石过滤层；在其中一个实施例中，所述第一过滤层为砾石过滤层，所述砾石过滤层中的砾石大于所述第一穿孔且大于所述第二穿孔。即，所述砾石过滤层中的砾石的大小大于所述第一穿孔的大小，且所述砾石过滤层中的砾石的大小大于所述第二穿孔的大小。可以理解的是，实际应用中，第一过滤层不应限于砾石过滤层，砾石过滤层仅仅是第一过滤层的一种实施方式，其余实施例以此类推。在其中一个实施例中，所述第一过滤层包括砾石与卵石的混合物。在其中一个实施例中，所述砾石过滤层中的砾石的粒径为3厘米至5厘米。在其中一个实施例中，所述砾石过滤层中的砾石的粒径为3厘米至5厘米且大于3厘米。在其中一个实施例中，所述第二过滤层为海绵层或卵石过滤层。在其中一个实施例中，所述第二过滤层为卵石过滤层，所述卵石过滤层中的卵石大于所述砾石。在其中一个实施例中，所述卵石过滤层中的卵石的粒径为3厘米至5厘米。在其中一个实施例中，所述卵石过滤层中的卵石的粒径为5厘米至8厘米。卵石的粒径通常可以选择大于砾石的粒径，一方面增加重量，另一方面压住遮挡层，再一方面有利于保护种植土层，避免种植土层被上方水流冲散。在其中一个实施例中，所述卵石过滤层的厚度为5厘米至20厘米。在其中一个实施例中，所述卵石过滤层的厚度为10厘米至15厘米。在其中一个实施例中，所述遮挡层具有大量孔隙且所述遮挡层设置至少一种植间隙；所述种植间隙用于透过所述栽植管具所用于种植的植物尤其是挺水植物。在其中一个实施例中，所述遮挡层设有多个种植间隙。在其中一个实施例中，所述遮挡层为多孔塑料板、海绵层或无纺布层。在其中一个实施例中，所述种植间隙具有圆形、椭圆形、矩形或梭形结构。在其中一个实施例中，所述底部垫层为碎石垫层。在其中一个实施例中，所述碎石垫层中的碎石的粒径为3厘米至4厘米。碎石不宜过小以免自身流失，碎石亦不宜过大以免缝隙过大导致种植土层的种植土流失。在其中一个实施例中，所述碎石垫层的厚度为10厘米至20厘米。所述碎石垫层的厚度过小时容易导致种植土层的种植土流失，所述碎石垫层的厚度过大时所述栽植管具过重，不利于运输，也增加了成本。

在其中一个实施例中，各所述第一穿孔与各所述第二穿孔一一对应设置。进一步地，在其中一个实施例中，各所述第一穿孔与各所述第二穿孔一一对应且错位设置。在其中一个实施例中，所述第一穿孔与所述第二穿孔的形状及大小相同。进一步地，在其中一个实施例中，所述第一穿孔与所述第二穿孔的形状均为圆形且所述第一穿孔与所述第二穿孔的孔径相同设置。在其中一个实施例中，所述第一穿孔与所述第二穿孔的孔径均为3厘米。在其中一个实施例中，所述第一穿孔与所述第二穿孔的孔径均为2.5厘米至3厘米且小于3厘米。在其中一个实施例中，所述外管体与所述内管体的长度相同；即所述外管体的长度与所述内管体的长度相同。在其中一个实施例中，所述外管体的长度大于所述内管体的长度。在其中一个实施例中，所述外管体的管径为600mm，在其中一个实施例中，所述内管体的管径为400mm，在其中一个实施例中，所述外管体与所述内管体的管壁均密布设有大量穿孔。在其中一个实施例中，所述外管体与所述内管体均为塑料管体，例如PVC管体等，可以直接从市场上购买获得。这样的设计，一方面有利于简化所述栽植管具的结构，另一方面有利于生产制造所述栽植管具。在其中一个实施例中，所述种植土层的厚度根据所述栽植管具的长度设置。即，所述第二过滤层、所述遮挡层、所述种植土层及所述底部垫层中，所述种植土层的厚度是可变的，所述第二过滤层、所述遮挡层及所述底部垫层的厚度可以是固定的。在其中一个实施例中，所述第二过滤层与所述内管体的边缘之间设有空置区。空置区的设计，有利于保护所述第二过滤层，降低其直接受到的水流冲击力。在其中一个实施例中，所述种植土层的厚度根据所述栽植管具的长度设置，所述第二过滤层与所述内管体的边缘之间设有空置区。这样的设计，一方面有利于生产标准化的产品，另一方面有利于因地制宜地实现所述栽植管具，使其随着水深适度变化。在其中一个实施例中，所述底部垫层与所述内管体的边缘之间设有插管区，在实际应用中，插管区的长度至少为10厘米，即所述栽植管具插入水底的泥土层至少10厘米。在其中一个实施例中，所述插管区的长度为10厘米至40厘米。在其中一个实施例中，所述插管区的长度为10厘米至30厘米。在其中一个实施例中，所述插管区的长度为10厘米至20厘米。在其中一个实施例中，所述栽植管具的顶部用于靠近外部常水位设置且位于所述常水位的下方。进一步地，在其中一个实施例中，所述污水氧化塘包括多个所述栽植管具。进一步地，在其中一个实施例中，所述污水氧化塘还包括连接件，所述连接件分别与至少两个所述栽植管具连接，用于增强栽植管具之间的连接关系。进一步地，在其中一个实施例中，所述污水氧化塘还包括框架件，所述框架件设有多个第三穿孔，所述栽植管具穿设于一所述第三穿孔。在其中一个实施例中，所述框架件设有多个所述第三穿孔，各所述栽植管具与各所述第三穿孔一一对应设置。进一步地，在其中一个实施例中，所述污水氧化塘设置两个或多个所述框架件，各所述框架件平行设置，每一所述栽植管具穿设于各所述框架件的同一位置的所述第三穿孔。进一步地，在其中一个实施例中，所述框架件还设有多个第四穿孔，所述第四穿孔的孔径小于所述第三穿孔的孔径，所述第四穿孔用于透水以降低所述框架件受到的水流作用力。

在其中一个实施例中，所述塘体设有挺水植物区及漂浮植物区，所述挺水植物区用于种植挺水植物，所述漂浮植物区用于种植漂浮植物。进一步地，在其中一个实施例中，所述挺水植物区靠近所述塘体的堤坡设置；在其中一个实施例中，各所述漂浮植物区间隔设置；在其中一个实施例中，相邻两所述石墨烯光催化氧化网之间设置一所述漂浮植物区。这样的设计，能够有效地区分各种水生植物的位置，克服了传统氧化塘景观效果不足，塘内物种杂乱丛生，水面漂浮物遍布的问题。

下面给出具体应用的一个实施例，所述污水氧化塘中，塘体设计水深2.0-3.0m，一般为矩形，长宽比为2～3:1；堤坡可为硬质或自然缓坡，缓坡坡度为1:2～1:3；塘底软质、硬质均可，以软底为先；进水口设在底部，高出塘底0.3～0.5m，采用单侧扩散管或多点进水，保证塘的横断面上配水均匀；出水口采用池塘上端单侧溢流出水；在塘体内的水体表面下10cm处布置石墨烯光催化氧化网(简称“石墨烯网”)，约占水域面积25％，其中，石墨烯网以聚丙烯纤维材料作为基材，其上通过独特涂覆工艺负载多层光催化材料制作而成，单张网尺寸为3.0×1.35m，每张4.0m²；石墨烯网长边一侧用支撑杆绑固，支撑杆两端配置浮球，多张石墨烯网形成一组；每组石墨烯网两端用固定绳固定在松木桩或者钢管上；石墨烯网也可以直接从市场上购买得到。在塘体内设置不堵塞型的飘带式仿生生物填料(以下简称“生物飘带”)即条袋式生物填料，所述长条帘式填料是由条状填料即条袋式生物填料按间距10-20cm布设且上下两端分别固定于上下两条长绳上组成，其中条状填料单根长1.5-2m；组装好的长条帘式填料与水流向垂直布置于主塘内，分区模块化布置；帘式填料前后间距0.3-0.5m，填料填充率为60-90％；填料顶端距离水面0.3m为宜，底端距离池底0.5m为宜。其中，不堵塞性生物填料例如生物飘带作为微生物膜附着载体的一种。市政污水或企业化工废水常用生物填料有很多类，技术方案中的生物飘带也可以被网箱式悬浮滤料替代。进一步地，还可以进行水生植物的配置。所述污水氧化塘的岸线水域0.5-1.0m范围配置挺水植物，圆币草、狐尾藻、睡莲、水罂粟、水花生等首选品种；塘内分区模块化配置根系发达漂浮植物为主首选大薸、狐尾藻等，可搭配圆币草及根系发达的水培芹菜等，约占水域面积50％。进一步地，整个污水氧化塘系统构造完毕后运行1-2个月内投放相应规模的底栖类动物、滤食性鱼类、凶猛性肉食性鱼类，从而实现水生动物配置；该实施例中，水生动物投放是必须环节，但其种类与数量可以根据地域、气候、池塘、污水污染负荷、规模大小等因素变化和作适当调整。

在其中一个实施例中，如图1所示，基于石墨烯光催化氧化的污水氧化塘的塘体边缘位置例如堤坡种植有挺水植物101，塘体的顶部即塘体内的水体的顶部种植有漂浮植物102；塘体的内部固定设有多个定位桩组，每一定位桩组包括一对松木桩107，一对松木桩107之间设有两固定绳106，两固定绳106之间撑设有多个支撑杆104，石墨烯光催化氧化网105分别固定于各所述支撑杆104及两所述固定绳106上，支撑杆104的两端部分别设有浮球103。污水氧化塘于塘体的底部上方的第一侧设有进水口111且进水口111的出水位置高于塘体的底部107约0.4米，并且，污水氧化塘采用塘体的顶部的第二侧作为出水口以通过所述出水口进行溢流出水，溢流出水具有水流方向113，第一侧与第二侧相对设置，例如一左一右或一前一后，从而形成一定的水流方向。污水氧化塘沿垂直于水流方向的位置固定设有多个定位悬挂组，每一定位悬挂组包括一对固定用的钢丝绳109，一对钢丝绳109之间设有一长条帘式填料108，长条帘式填料108包括并排设置的多个生物飘带110。各实施例的基于石墨烯光催化氧化的污水氧化塘，是一种无电耗、高效净化率氧化塘，采用自然重力沉砂、沉淀，不堵塞型生物飘带及植物发达根系对悬浮物及颗粒物的吸附、截留和生态促沉，有效去除污水中颗粒物、油膜、SS、絮凝体、胶体等；石墨烯网可以强效降解水中COD、氨氮，快速增加水中溶解氧，氧化水中大量的还原性物质；显著增加微生物活性，促进水生植物的生长和水生动物的繁殖，激活水生态体系；石墨烯网光催化、植物光合产氧使得表层水体0.5-1.0m水域范围内水体处理好氧状态；从下而上，依次打造“厌氧区-兼氧区-好氧区”综合有效实现水体耗氧物(有机物等)和营养物(N和P等)的降解/转化；水面根系发达漂浮植物，直接同化吸收水中营养盐尤其是系统厌氧区产生的铵态氮，光合作用为水体表层供氧；发达根系吸附、生态截留水体中污染物、颗粒物和油膜等；发达根系附在生物膜净化水中污染物；水面漂浮植物覆盖营造遮光环境，有效抑制多功能氧化塘内蓝绿藻类的滋生；“厌氧区-兼氧区-好氧区”交替模式以及水面根系发达漂浮植物综合作用有助于减缓水体异味的产生；不堵塞型生物飘带有效吸附、截留颗粒物、絮凝体、胶体等，有效控制出水浊度；填料表面负载大量生物膜大大强化了系统微生物净化效率，其中，填料上污泥浓度1.0～3.5kgMLSS/m²；生物飘带在水流和降雨期情况下，随着水流摆动，能够促进飘带表面生物膜的脱落和更新，防止飘带表面生物膜老化和堵塞，持久保障生物膜净化效能。

在其中一个实施例中，一种污水生态处理系统，其包括任一实施例所述污水氧化塘。上述污水生态处理系统采用污水氧化塘的设计，一方面利用了自然重力沉砂、沉淀作用，另一方面利用石墨烯光催化氧化网可以快速增加水中溶解氧，氧化水中大量的还原性物质，显著增加微生物活性，促进水生植物的生长和水生动物的繁殖，激活水生态体系；再一方面形成了整体为推流式的净化环境设计，净化效率高，速率快，有助于系统稳定、强化水体净化；又一方面通过挺水植物区及漂浮植物区的设计，在改善水质的同时，提升了污水氧化塘的景观效果；能够应用于污水生态处理、中水深度净化及污染点源处理、流域前置库等方面。

需要说明的是，本申请的其它实施例还包括，上述各实施例中的技术特征相互组合所形成的、能够实施的基于石墨烯光催化氧化的污水氧化塘及污水生态处理系统，其具有以下优点。

(1)净化效率高，速率快：本申请各实施例的污水氧化塘设计水力停留时间2～5d，吨水占地比1:1至1:3；且根据进水污染负荷和出水要求，可作相应调整；

(2)综合效益突出：可综合实现沉砂、沉淀去除悬浮物(suspended solids，SS)效果；强效降解化学需氧量(Chemical Oxygen Demand，COD)、脱氮除磷、抑制蓝绿藻爆发、减缓异味等作用；

(3)出水水质有保障：主要指标可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的二级标准到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)III标准，且系统抗冲击负荷能力强；

(4)本申请各实施例，氧化塘为推流式，由前往后依次为“厌氧-兼氧—好氧”交替状态，塘体内由下而上依次为“厌氧-兼氧—好氧”交替状态，有助于系统稳定、强化水体净化；

(5)水生植物布置及选择富有针对性，提高效率，改善水质的同时，提升乐氧化塘的景观效果；

(6)可独立使用发挥功效，也可与其他工艺组合用于工程实践。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于石墨烯光催化氧化的污水氧化塘，其特征在于，包括塘体；

所述污水氧化塘于所述塘体的底部设有进水口且所述进水口的出水位置高于所述塘体的底部，所述污水氧化塘采用所述塘体的顶部的一侧作为出水口以通过所述出水口进行溢流出水；

所述污水氧化塘于所述塘体的内部固定设有多个定位桩组，每一所述定位桩组包括一对定位桩；

所述污水氧化塘于每一所述定位桩组之间撑设有一石墨烯光催化氧化网，其中，每一所述定位桩组之间设有两固定件，所述石墨烯光催化氧化网分别撑设于两所述固定件上；

所述污水氧化塘沿垂直于水流方向的位置固定设有多个定位悬挂组，每一所述定位悬挂组包括一对悬挂件；

所述污水氧化塘于每一所述定位悬挂组的所述一对悬挂件之间设有一长条帘式填料，所述长条帘式填料包括并排设置的多个条袋式生物填料；

所述塘体设有挺水植物区及漂浮植物区，所述挺水植物区用于种植挺水植物，所述漂浮植物区用于种植漂浮植物。

2.根据权利要求1所述污水氧化塘，其特征在于，所述进水口高于所述塘体的底部0.3米至0.5米，且所述进水口为单侧扩散管或所述进水口具有均匀设置的多个出水点。

3.根据权利要求1所述污水氧化塘，其特征在于，两所述固定件共同组成一固定框架，所述石墨烯光催化氧化网撑设于所述固定框架上；所述固定框架为矩形、圆形、椭圆形或梭形。

4.根据权利要求1所述污水氧化塘，其特征在于，所述固定件包括固定杆，两所述固定杆之间设有至少二支撑杆，所述石墨烯光催化氧化网分别固定于各所述支撑杆上。

5.根据权利要求1所述污水氧化塘，其特征在于，所述固定件包括固定绳，两所述固定绳之间撑设有至少二支撑杆，所述石墨烯光催化氧化网分别固定于各所述支撑杆上。

6.根据权利要求4或5任一项所述污水氧化塘，其特征在于，所述支撑杆为浮管。

7.根据权利要求4或5任一项所述污水氧化塘，其特征在于，所述支撑杆的两端部分别设有浮球。

8.根据权利要求1所述污水氧化塘，其特征在于，所述定位桩为松木桩或钢管。

9.根据权利要求1所述污水氧化塘，其特征在于，所述定位桩设有填料位，所述填料位用于容置填料；或者，所述定位桩上缠绕设有飘带式生物填料。

10.一种污水生态处理系统，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述污水氧化塘。