CN110655276A - 溢流式光催化型人工湿地污水处理装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种溢流式光催化型人工湿地污水处理装置及方法。本发明的目的是提供一种溢流式光催化型人工湿地污水处理装置及方法，以去除废水中溶解性的不可生物降解有机物。本发明的技术方案是：该装置具有光催化反应区和人工湿地区；光催化反应区下方设有进水机构，进水机构下端为进水口，该进水机构上端连通光催化反应区下端，进水机构与光催化反应区之间经布水板Ⅰ分隔；光催化反应区内置有光催化型填料，光催化反应区外设有发射的光能使光催化型填料进行光催化反应区的光源；人工湿地区内由下而上依次设有人工湿地填料、布水板Ⅱ和连通区，连通区与光催化反应区上部，人工湿地区侧壁下部设有出水口。本发明适用于污水处理技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种溢流式光催化型人工湿地污水处理装置及方法。适用于污水处理技术领域。
背景技术
随着城市的发展，工业废水和生活污水的排放量日益增加，为了保证经济建设与环境保护的协调发展，各地大量兴建污水处理厂，污水经收集后进入城镇污水处理厂进行处理后排入地表水体，多数尾水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准，其中COD小于50mg/L，BOD5小于10mg/L，而《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中V类水的COD应小于40mg/L，BOD5小于10mg/L，达标排放的尾水仍是劣Ⅴ类水，从而对区域水环境质量产生危害。因此，对尾水进行深度处理，进而改善水环境质量具有重要意义。
人工湿地广泛应用于水体水质的净化与恢复、面源污染的控制、初期降雨的处理以及城市污水处理厂尾水的深度处理。但是，经过污水生化工艺处理后的尾水中绝大部分为溶解性的不可生物降解有机物，这些溶解性的不可生物降解有机物很难再依靠人工湿地等生物处理技术降解去除。因此，如何提高人工湿地在尾水深度处理方面的应用已成为水处理界关注的重点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种溢流式光催化型人工湿地污水处理装置及方法，以去除废水中溶解性的不可生物降解有机物。
本发明所采用的技术方案是：一种溢流式光催化型人工湿地污水处理装置，其特征在于：具有光催化反应区和人工湿地区；
所述光催化反应区下方设有进水机构，进水机构下端为进水口，该进水机构上端连通光催化反应区下端，进水机构与光催化反应区之间经布水板Ⅰ分隔；
所述光催化反应区内置有光催化型填料，所述光催化反应区外设有发射的光能使所述光催化型填料进行光催化反应区的光源；
所述人工湿地区内由下而上依次设有人工湿地填料、布水板Ⅱ和连通区，连通区与所述光催化反应区上部，人工湿地区侧壁下部设有出水口。
所述光催化反应区内部设有光源室，光源室内放置所述光源，光源室侧壁为所述透光部位。
所述透光部位采用环形石英玻璃隔板。
所述人工湿地填料包括基质和负载在基质上的微生物，基质选用石墨颗粒、活性炭颗粒、火山石、沸石、陶粒和砾石。
所述人工湿地填料上种植有湿地植物。
所述光催化反应区和人工湿地区均设置于反应容器内，反应容器内经环状隔板分隔成位于中心的光催化反应区和位于周边的人工湿地区。
一种所述溢流式光催化型人工湿地污水处理装置的污水处理方法，其特征在于：
使废水由进水口经布水板Ⅰ均匀进入到光催化反应区，光催化型填料在光源照射作用下，将废水中溶解性的不可生物降解有机物降解为可生物降解的小分子有机物；
废水充满光催化反应区后发生溢流进入人工湿地区，经光催化降解后生成小分子有机物在人工湿地填料上微生物的作用下氧化分解；
经处理的废水通过人工湿地区下部的出水口流出。
本发明的有益效果是：本发明将光催化技术与人工湿地技术耦合在一起，利用光催化无选择性降解污染物的特性，先将污水处理厂尾水中溶解性的不可生物降解有机物降解为可生物降解的小分子有机物，然后进入人工湿地进行生物降解，强化难降解污染物的去除。
本发明中光催化反应区和人工湿地区独立设置，避免了紫外线对人工湿地填料表面微生物的影响，保持稳定的生存环境。
本发明中废水在人工湿地填料中垂直向下流动，形成不饱和水流，提高了氧气向填料层中的转移效率，大大提高了污染物去除效果。
本发明可以有效去除污水处理厂尾水中的有毒物质，同时人工湿地具有丰富的生物多样性，恢复尾水的土著微生物，提高尾水的自净能力；该处理装置结构简单，装配方便，实用性强。
附图说明
图1为实施例的结构示意图。
图2为实施例的俯视图。
具体实施方式
如图1、图2所示，本实施例为一种溢流式光催化型人工湿地污水处理装置，包括反应容器12，反应容器12内部中心位置经环形隔板10分隔成位于中心区域的光催化反应区3和位于周围的人工湿地区5。
本例在光催化反应区3下方设有漏斗状的进水机构，进水机构下端为进水口1，该进水机构上端连通光催化反应区3下端，进水机构与光催化反应区3之间经布水板Ⅰ2分隔。
本实施例在光催化反应区3内置有光催化型填料7，并在光催化反应区3内部中心位置设有光源室14，光源室14的侧壁为透光部位，采用环形石英玻璃隔板9，光源室14内设有光源13。光源13发射的光能够通过环形石英玻璃隔板9进入光催化反应区3内，从而光催化反应区3内的光催化型填料7在光源13发射的光的作用下发生光催化反应。
本实施例中在人工湿地区5内由下而上依次置有人工湿地填料8、布水板Ⅱ4和连通区，人工湿地填料8上种植有湿地植物11，连通区连通光催化反应区3内光催化型填料7上部区域。本例中在人工湿地区5侧壁下部设有出水口6。
本例中人工湿地填料8包括基质和负载在基质上的微生物，基质材料可选用石墨颗粒、活性炭颗粒、火山石、沸石、陶粒和砾石等。
本例中光催化型填料7为半导体材料附着在基质材料上，其中，半导体材料可选用二氧化钛、氧化锌、三氧化钨、硫化钼、溴氧化铋等，基质材料可选用石墨颗粒、活性炭颗粒、火山石、沸石、陶粒和砾石等。
光源13根据光催化型填料7半导体材料的性质决定。当光催化型填料7所用的半导体材料选用溴氧化铋等可见光光催化剂时，则光源13可使用可见光光源，如太阳光、氙灯等；当光催化型填料7所用的半导体材料选用二氧化钛等紫外光光催化剂时，则光源13使用紫外光光源，如汞灯等。
本实施例中进水口1设于光催化反应区3的底部，出水口6设于人工湿地区5的底部，使得废水在人工湿地填料8中垂直向下流动，形成不饱和水流，提高了氧气向填料层中的转移效率，大大提高了污染物去除效果。
本实施例的反应容器12内安装有用于促进均匀分布进水的布水板Ⅰ2和布水板Ⅱ4。布水板Ⅰ2置于光催化反应区3的底部，且高于进水口1，使得废水能够均匀进入光催化反应区3。布水板Ⅱ4置于人工湿地填料8的上方，使得废水能够均匀进入人工湿地填料8所在区域。
本例的污水处理方法如下：
使废水由进水口1经第一布水板2均匀进入到光催化反应区3，光催化型填料7在光源13照射作用下，可将废水中溶解性的不可生物降解有机物降解为可生物降解的小分子有机物；
废水在光催化反应区3充满后发生溢流，经第二布水板4均匀进入人工湿地区5，经光催化降解后生成小分子有机物在人工湿地填料8上微生物的作用下氧化分解；
最后，经处理的废水通过出水口6流出反应装置12。
本发明对反应容器12的形状和体积等没有特殊限制，优选为圆柱状的反应容器12。进水口1和出水口6一般为圆形孔，其大小可根据废水处理量和流速等而设计。
环形隔板10作为光催化反应区3和人工湿地区5之间的分隔，避免了紫外线进入人工湿地区3，以消除对人工湿地填料7表面微生物的影响，保持微生物稳定的生存环境。
本实施例对湿地植物11的数量和品种没有特殊的限制，湿地植物11可以是禾本科，也可以是天南星科。湿地植物11优选为黑麦草、李氏禾、大米草、菖蒲和芦苇中的一种或多种，更优选为黑麦草或李氏禾。根据湿地植物11的不同生长情况，本实施例反应容器12内种植的湿地植物11优选为从发芽到移植反应容器12之前水培培养了一段时间的植株，且移植的湿地植物11最好生长一致。
Claims (7)
1.一种溢流式光催化型人工湿地污水处理装置，其特征在于：具有光催化反应区(3)和人工湿地区(5)；
所述光催化反应区(3)下方设有进水机构，进水机构下端为进水口(1)，该进水机构上端连通光催化反应区(3)下端，进水机构与光催化反应区(3)之间经布水板Ⅰ(2)分隔；
所述光催化反应区(3)内置有光催化型填料(7)，所述光催化反应区(3)外设有发射的光能使所述光催化型填料(7)进行光催化反应区(3)的光源(13)；
所述人工湿地区(5)内由下而上依次设有人工湿地填料(8)、布水板Ⅱ(4)和连通区，连通区与所述光催化反应区(3)上部，人工湿地区(5)侧壁下部设有出水口(6)。
2.根据权利要求1所述的溢流式光催化型人工湿地污水处理装置，其特征在于：所述光催化反应区(3)内部设有光源室(14)，光源室(14)内放置所述光源(13)，光源室(14)侧壁为所述透光部位。
3.根据权利要求2所述的溢流式光催化型人工湿地污水处理装置，其特征在于：所述透光部位采用环形石英玻璃隔板(9)。
4.根据权利要求1所述的溢流式光催化型人工湿地污水处理装置，其特征在于：所述人工湿地填料(8)包括基质和负载在基质上的微生物，基质选用石墨颗粒、活性炭颗粒、火山石、沸石、陶粒和砾石。
5.根据权利要求1所述的溢流式光催化型人工湿地污水处理装置，其特征在于：所述人工湿地填料(8)上种植有湿地植物(11)。
6.根据权利要求1所述的溢流式光催化型人工湿地污水处理装置，其特征在于：所述光催化反应区(3)和人工湿地区(5)均设置于反应容器(12)内，反应容器(12)内经环状隔板(10)分隔成位于中心的光催化反应区(3)和位于周边的人工湿地区(5)。
7.一种权利要求1～6任意一项所述溢流式光催化型人工湿地污水处理装置的污水处理方法，其特征在于：
使废水由进水口(1)经布水板Ⅰ(2)均匀进入到光催化反应区(3)，光催化型填料(7)在光源(13)照射作用下，将废水中溶解性的不可生物降解有机物降解为可生物降解的小分子有机物；
废水充满光催化反应区(3)后发生溢流进入人工湿地区(5)，经光催化降解后生成小分子有机物在人工湿地填料(8)上微生物的作用下氧化分解；
经处理的废水通过人工湿地区(5)下部的出水口(6)流出。
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2019
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