CN113149329A - 一种污染水体治理装置和治理方法 - Google Patents
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Abstract
一种污染水体治理装置和治理方法，属于水环境治理技术流域。所述的污染水体治理装置包括动力船、揽渣臂、揽渣臂连接杆和污水处理船。本发明中设置了光催化灯管，通过这种灯管为光催化区内部提供充足的光源，可有效避免在阴雨天出现光线不足导致催化剂无法有效降解污染物的情况。本发明结构简单、运行管理方便，能较方便地清理河面上的漂浮物和水体中的绿藻、蓝藻等，还能对污水进行过滤、光催化处理和生化处理。提高水体的净化效率，美化环境，取得较高的生态效益。
Description
技术领域
本发明涉及水环境治理技术流域，尤其是一种污染水体治理装置和治理方法。
背景技术
伴随着农业与工业的快速发展，产生了大量的废水和废渣，废水的排放以及废渣在处理的过程中经雨水和地表径流的冲刷，大量的污染物质进入环境，造成了水体的严重污染，水环境日益恶化。
现有水体治理的方法主要有物理方法、化学方法和生态修复方法，每种方法都有优点和长处，也存在不足和缺陷。中国专利《一种河流污水处理船》(申请号：201720741686.9)公开了一种污水处理船，包括船体、格栅、调节池、厌氧池、厌氧反应填料、好氧池、加料箱、控制器蓄电池、逆变器、电机、推动器、污泥池、污泥室排泥管道、泵、太阳能电池组件。通过太阳能进行发电，储存于蓄电池内，为水泵与电机供电，船体在河流中自由浮动，使污水得到逐级处理。但该专利不具备打捞水体中漂浮物等功能，水中漂浮物如塑料袋、树枝影响环境美观，人工进行打捞将耗费大量人力和物力，且效率较低。
中国专利《一种水陆两用全自动水面垃圾清理装置》(申请号：201810312270.4)公开了一种水陆两用全自动水面垃圾清理装置，通过垃圾传送装置将垃圾送入垃圾槽，并通过摄像装置对垃圾进行精确定位，减轻了人工劳动的强度。中国专利《一种方便打捞的河流污水处理船》(申请号：201911245681.7)公开了一种方便打捞的河流污水处理船，包括船体、驱动装置、电动伸缩杆和传动轴等，实现河道内垃圾的快速打捞并通过转板转动实现水和垃圾的分离，但是该两项专利仅打捞垃圾、绿藻、海藻等，没有进一步的污水处理功能。
中国专利《一种污染河水处理船及处理方法》(申请号：201910772402.6)公开了一种污染河水处理船，包括翼舱、浮力舱、浮渣舱、进气管、固定竖杆和太阳能风能发电系统，所述翼舱为密封式结构，设置在处理船的两端，为处理船提供浮力和操作平台，所述浮力舱为密封式结构，设置在处理船的底部，为污染河水处理船提供浮力，所述浮渣舱设置在浮力舱的上部、处理船的两端和翼舱的内侧，浮渣舱开口向上，浮渣舱内安置有浮渣筒，鼓风机安装在翼舱上部。该发明把来自上游的污染河水拦截、除渣、过滤和生化处理，处理后的水再流往下游，该发明结构简单、运行管理方便，能较方便地清理河面上的漂浮物和河流中的绿藻、蓝藻等，提高河流的净化效率，美化环境，取得较高的生态效益。但该发明适用于中小型河流的治理，不适用于大型河流和湖泊的治理。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为克服上述专利存在的缺陷，本发明提供一种操作简单、投资较少的污染水体治理装置和治理方法，适用于大型河流和湖泊的污染水体的治理。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种污染水体治理装置，所述的污染水体治理装置包括动力船、揽渣臂1、揽渣臂连接杆2和污水处理船。
所述动力船包括：太阳能发电系统、风能发电系统、动力船电机、蓄电池、曝气泵和动力船螺旋桨。
所述太阳能发电系统包括太阳能电池板；太阳能电池板沿着动力船的边缘平铺在动力船的上甲板上。所述风能发电系统包括风力发电机和固定竖杆，固定竖杆的数量与风力发电机数量匹配；所述风力发电机设置在固定竖杆的上部，固定竖杆垂直设置于动力船的船壁上；所述太阳能发电系统和风能发电系统产生的电量储存在蓄电池中；所述曝气泵布置于动力船的船尾；所述蓄电池通过电缆与动力船的电机、捞渣机和曝气泵的电机连接。所述动力船的电机设置于动力船的机舱内；动力船的电机与动力船螺旋桨连接。
所述揽渣臂1设有两根；揽渣臂1以自身浮力悬浮在水面上，揽渣臂1上设有细小孔洞。揽渣臂1布置于污水处理船的船头两端，并与污水处理船的船壁呈45°夹角。
所述揽渣臂连接杆2设置在两根揽渣臂1中部，两端连接固定两根揽渣臂1。揽渣臂连接杆2呈拱形悬浮在水面上。
所述动力船通过缆绳或牵引杆与污水处理船相连。
所述污水处理船设置有浮力舱3、浮渣舱4、脱水机5、捞渣机6、水流通道7、挡渣板8、布水舱9、粗滤舱10、细滤舱11、光催化反应舱12和生化反应舱13。
所述浮力舱3设置在污水处理船的底部，为污水处理船提供浮力，浮力舱3为密封式结构。
所述浮渣舱4设置在浮力舱3的上部，位于污水处理船的船头，浮渣舱4左右设置两个，浮渣舱4开口向上，浮渣舱4内安置有浮渣筒。
所述脱水机5包括外筒、内筒、驱动装置、重力传感器和出水管。脱水机5设置在浮渣舱4的正上方；所述内筒设置在外筒的内部，内筒的侧壁设有若干出水孔。驱动装置设置在内筒的底部。所述重力传感器设置在内筒的底部，当内筒内的物体达到一定重量后，重力传感器指示驱动装置工作，启动内筒旋转。所述驱动装置与动力船上的蓄电池通过电缆连接；所述出水管一端与脱水机5的外筒连接，另一端垂入水流通道。
所述捞渣机6包括斜升栅板6-1、导向轮6-2、链条6-3、张紧装置6-4、转动链轮6-5、电机6-6和齿耙6-7。斜升栅板6-1下半部分放置在水面以下，上半部分放置在水面以上并连接在浮渣舱4的舱壁上；两个导向轮6-2分别设置在斜升栅板6-1的两端；链条6-3为环形结构，挂在斜升栅板6-1的导向轮6-2上；张紧装置6-4设置在斜升栅板6-1露出水面段的一侧，链条6-3挂在张紧装置6-4中的张紧轮上；齿耙6-7设置在斜升栅板6-1的链条6-3上；转动链轮6-5设置在链条6-3的内侧，电机6-6设置在转动链轮6-5一侧并固定在浮渣舱4的舱壁上；电机6-6工作时带动转动链轮6-5和链条6-3运动，固定在链条6-3上的齿耙6-7将揽渣臂1聚集的悬浮物打捞并带出水面，经提升将悬浮物自卸到脱水机5中；捞渣机6设置有两台以上。
所述水流通道7设置在浮力舱3上部且位于两个浮渣舱4的中间和挡渣板8的下部。
所述挡渣板8设置在水流通道7上部且位于两个浮渣舱4之间。挡渣板8的上部露出水面，挡渣板8的下部浸没在水中。
所述布水舱9位于浮力舱3的上部且位于两个浮渣舱4的后方，并与水流通道7的下游连通。
所述粗滤舱10位于布水舱9的下游一侧，粗滤舱10设有粗滤箱10-1；每个粗滤箱10-1通过隔板将其分隔成三个以上单元的滤格，并填充有粗滤料；不同单元滤格内的粗滤料的粒径自粗滤舱10上游至下游逐级减小；粗滤箱10-1的箱壁和每个滤格的隔板上设有孔洞，孔洞的直径小于粗滤料的粒径。
所述细滤舱11位于粗滤舱10的下游一侧，细滤舱11设有细滤箱11-1，细滤箱11-1沿着粗滤箱10-1放置在浮力舱3的上部；每个细滤箱11-1通过隔板将其分隔成三个以上单元的滤格，并填充有细滤料；不同单元滤格内的细滤料的粒径自细滤舱11上游至下游逐级降低；细滤箱11-1的箱壁和每个滤格的隔板上设有孔洞，孔洞的直径小于细滤料的粒径。
所述光催化反应舱12内设有若干块光催化隔板12-1，相邻两块光催化隔板12-1分别设置在光催化反应舱12的顶部和浮力舱3顶部的舱壁上，光催化隔板12-1的两侧固定在光催化反应舱12的两侧；相邻两块光催化隔板12-1相互平行。光催化隔板12-1与浮力舱3顶部舱壁成45°～75°夹角，污染河水依次从设置在光催化反应舱12顶部的光催化隔板12-1的下端流入，从设置在浮力舱3顶部的舱壁的光催化隔板12-1的上端流出，依次交替循环；光催化隔板12-1的上表面设有多个密集排列的小凹槽，并在凹槽内敷设有光催化剂，光催化隔板12-1下表面设置有灯管；所述灯管通过电缆线与设置在动力船上的蓄电池连接。
所述生化反应舱13位于光催化反应舱12的下游一侧，生化反应舱13设置有填料支架、进气管、生化反应舱布气管、生化反应舱曝气头和生化填料。所述填料支架设有两副，分别固定在生化反应舱13的上部和下部的舱壁上。所述进气管的一端与曝气泵连通，另一端与生化反应舱布气管连通。所述生化反应舱布气管和生化反应舱曝气头布设在生化反应舱的底部；生化反应舱布气管的一端与进气管连通，生化反应舱布气管的另一端连通生化反应舱曝气头。
进一步地，所述揽渣臂1的材质为木料、不锈钢板包裹塑料泡沫材料或塑料板包裹塑料泡沫材料。
进一步地，揽渣臂1为长方体结构，长度为5～20m，横断面矩形的高度为0.3～0.5m，宽为10～30mm。
进一步地，所述揽渣臂连接杆2的材质为不锈钢、木材或塑料材料。
进一步地，粗滤箱10-1为长方体结构，粗滤箱粗滤箱10-1由不锈钢或硬塑料制成；粗滤料由砾石制成，粗滤箱10-1内粗滤料的粒径为5～15毫米。
进一步地，细滤箱11-1为长方体结构，细滤箱11-1由不锈钢或硬塑料制成；细滤料由石英砂制成，细滤箱11-1内细滤料的粒径为3～5毫米。
进一步地，所述的光催化剂的制备步骤如下：
步骤1、钼酸铋的制备：将1.3mmol的五水合硝酸铋和0.65mmol钼酸钠晶体在13ml的乙二醇中涡旋，直至完全均质化，然后向其中加入32.5ml的乙醇，并将溶液搅拌30～60min。再将混合物转移到聚四氟乙烯的不锈钢高压釜中，在160～180℃下进行溶剂热处理10～12h。反应完成后，通过过滤收集形成的沉淀物，然后分别用乙醇和去离子水洗涤，并在60～80℃下干燥10～12h。
步骤2、氧化铋的制备：将1.6866g五水合硝酸铋溶解到40ml乙二醇(EG)溶液(EG/H2O＝5/3)中，在15～20℃搅拌，直到形成均匀溶液。并将pH值调整为8.0～9.0。将溶液倒入四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，在160～180℃下加热3～6h。当高压釜自然冷却到室温时，离心分离得到的样品，用蒸馏水和无水乙醇洗涤3～5次，再在70～80℃下干燥24～36h。
步骤3、氧化铋/钼酸铋复合光催化剂的制备：将步骤2的氧化铋加入乙醇中，得到氧化铋溶液，将步骤1的钼酸铋加入到乙醇中得到钼酸铋溶液。将氧化铋溶液、钼酸铋溶液分别超声1～2h后，将氧化铋溶液加入到钼酸铋溶液中，混合后超声2～3h，之后将10～20ml的丙酮加入到混合液中，搅拌24～36h，沉淀后，进行干燥，得到氧化铋/钼酸铋复合光催化剂。混合液中氧化铋浓度为6.67×10-6mol/L，钼酸铋浓度为1.2×10-5mol/L；混合液与丙酮的添加量体积之比为2:1。
进一步地，所述生化填料采用醛化纤维或涤纶丝制成，且需要满足以下要求：①阻力小和挂膜能力好；②在进行曝气工作时，氧的转移速率和利用率好；③填料的散热性能和布水性能好；④生化填料为悬挂结构，由多个组合填料单体串联而成，生化填料两端分别固定在上下两个填料支架上。
采用上述污染水体治理装置进行治理的方法，具体步骤是：
①在动力船的牵引作用下，污水处理船在前进过程中伸出揽渣臂1将水面固体悬浮物聚集；
②然后固体悬浮物经过捞渣机6的打捞，将悬浮物投入脱水机5，经过脱水机5脱水后的浮渣倒入浮渣舱4，脱去的水从出水管排入水流通道7；
③污染河水通过污水处理船的水流通道7，进入布水舱9；
④然后污染河水通过布水舱9进入粗滤舱10，粗滤料的各个单元对污染河水进行逐级过滤；
⑤粗滤舱10过滤后的污染河水进入细滤舱11，细滤舱11的各个单元对污染河水进行逐级过滤；
⑥细滤舱11过滤后的污染河水进入光催化反应舱12，在光催化剂的作用下对污染河水中的污染物进行降解；
⑦光催化反应舱12降解后的河水进入生化反应舱，生化反应舱13底部的曝气头对河水进行曝气，生化填料成为活性污泥的载体，污染河水在生化反应舱13内流动，产生污水膜处理的生化处理效应，生化处理后的河水排出污水处理船。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1.本发明中设置了光催化灯管，通过这种灯管为光催化区内部提供充足的光源，可有效避免在阴雨天出现光线不足导致催化剂无法有效降解污染物的情况。
2.本发明结构简单、运行管理方便，能较方便地清理河面上的漂浮物和水体中的绿藻、蓝藻等，还能对污水进行过滤、光催化处理和生化处理。提高水体的净化效率，美化环境，取得较高的生态效益。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的具体实施例的俯视图；
图2是本发明的具体实施例的A-A处的纵剖面图；
图3是本发明的捞渣机的结构示意图；
图中：1揽渣臂，2揽渣臂连接杆，3浮力舱，4浮渣舱，5脱水机，6捞渣机，6-1斜升栅板，6-2导向轮，6-3链条，6-4张紧装置、6-5转动链轮、6-6电机，6-7齿耙，7水流通道，8挡渣板，9布水舱，10粗滤舱，10-1粗滤箱，11细滤舱，11-1细滤箱，12光催化反应舱，12-1光催化隔板，13生化反应舱。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例
如图1～图2所示，本发明的污染水体治理装置包括动力船、揽渣臂1、揽渣臂连接杆2和污水处理船。
所述动力船包括：太阳能发电系统、风能发电系统、动力船电机、蓄电池、曝气泵和动力船螺旋桨。
所述太阳能发电系统包括太阳能电池板，太阳能电池板设有若干块；太阳能电池板沿着动力船的边缘平铺在动力船的上甲板上。所述风能发电系统由风力发电机和固定竖杆构成，风力发电机设有若干台，固定竖杆的数量与风力发电机数量匹配；所述风力发电机安装在固定竖杆的上部，固定竖杆垂直安装在动力船的船壁上；所述太阳能发电系统和风能发电系统产生的电量储存在蓄电池中；所述曝气泵安装在动力船的船尾；所述蓄电池通过电缆与动力船的电机、捞渣机和曝气泵的电机连接。所述动力船的电机安装在动力船的机舱内；动力船的电机与动力船螺旋桨连接。
所述揽渣臂1由木料制成；揽渣臂设有两根；揽渣臂为长方体结构，长度为10m，横断面矩形的高度为0.4m，宽为10mm；揽渣臂以自身浮力悬浮在水面上，揽渣臂上设有细小孔洞。揽渣臂安装于污水处理船船头的两端，并与污水处理船的船壁呈45°夹角。
所述揽渣臂连接杆2由不锈钢管制成，安装在两根揽渣臂中部，连接固定两根揽渣臂。揽渣臂连接杆2呈拱形悬浮在水面上。
所述动力船通过牵引杆带动污水处理船。
所述污水处理船设置有浮力舱3、浮渣舱4、脱水机5、捞渣机6、水流通道7、挡渣板8、布水舱9、粗滤舱10、细滤舱11、光催化反应舱12和生化反应舱13。
所述浮力舱3设置在污水处理船的底部，为污水处理船提供浮力，浮力舱3为密封式结构。
所述浮渣舱4设置在浮力舱3的上部、污水处理船的船头，浮渣舱4左右设置两个，浮渣舱4开口向上，浮渣舱4内安置有浮渣筒。
所述脱水机5包括外筒、内筒，驱动装置、重力传感器、出水管。脱水机5安装在浮渣舱4的正上方；所述内筒安装在外筒的内部，内筒的侧壁设有若干出水孔。驱动装置安装在内筒的底部。所述重力传感器安装在内筒的底部，当内筒内的物体达到一定重量后，重力传感器指示驱动装置工作，启动内筒旋转。所述驱动装置与动力船上的蓄电池通过电缆连接；所述出水管一端与脱水机5的外筒连接，另一端垂入水流通道7。
所述捞渣机6包括斜升栅板6-1、导向轮6-2、链条6-3、张紧装置6-4、转动链轮6-5、电机6-6和齿耙6-7。斜升栅板6-1下半部分放置在水面以下，上半部分放置在水面以上并安装在浮渣舱4的舱壁上；两个导向轮6-2分别安装在斜升栅板6-1的两端；链条6-3为环形结构，挂在斜升栅板6-1的导向轮上；为了调节链条6-3的松紧程度，张紧装置6-4安装在斜升栅板6-1露出水面段的一侧，链条6-3挂在张紧装置6-4中的张紧轮上；齿耙6-7安装在斜升栅板6-1的链条上；转动链轮6-5安装在链条6-3的内测，电机6-6设置在转动链轮一侧，固定在浮渣舱4的舱壁上；电机6-6工作时带动转动链轮6-5和链条6-3运动，固定在链条6-3上的齿耙6-7将揽渣臂1聚集的悬浮物打捞并带出水面，经提升将悬浮物自卸到脱水机5中；捞渣机6设置有两台。
所述水流通道7设置在浮力舱3上部、两个浮渣舱4的中间和挡渣板8的下部。
所述挡渣板8设置在水流通道7上部、两个浮渣舱4之间。挡渣板8的上部露出水面，挡渣板8的下部浸没在水中。
所述布水舱9位于浮力舱3的上部、两个浮渣舱4的后方，并且与水流通道7下游连通。
所述粗滤舱10位于布水舱9的下游一侧，粗滤舱10设有粗滤箱10-1，粗滤箱10-1设有若干个；每个粗滤箱10-1用不锈钢隔板将其分隔成三个单元的滤格，并填充有粗滤料，粗滤料由砾石制成，粗滤箱10-1内粗滤料的粒径为5～15毫米；三个单元滤格内的粗滤料粒径自粗滤舱10上游至下游逐级减小；粗滤箱10-1为长方体结构，粗滤箱10-1由不锈钢或硬塑料制成，粗滤箱10-1的箱壁和每个滤格的隔板上设有孔洞，孔洞的直径小于粗滤料的粒径。
所述细滤舱11位于粗滤舱10的下游一侧，细滤舱11设有细滤箱11-1，细滤箱11-1设有若干个，细滤箱11-1沿着粗滤箱10-1放置在浮力舱3的上部；每个细滤箱11-1用不锈钢或硬塑料隔板将其分隔成三个单元的滤格，并填充有细滤料，细滤料由石英砂制成，细滤箱11-1内细滤料的粒径为3～5毫米；三个单元滤格内的细滤料粒径自细滤舱11上游至下游逐级降低；细滤箱11-1为长方体结构，细滤箱11-1由不锈钢或硬塑料制成，细滤箱11-1的箱壁和每个滤格的隔板上设有孔洞，孔洞的直径小于细滤料的粒径；
所述光催化反应舱12内设有若干块光催化隔板，相邻两块光催化隔板12-1分别斜立安装在光催化反应舱12的顶部和浮力舱3顶部的舱壁上，光催化隔板的两侧固定在光催化反应舱的两侧；相邻两块光催化隔板12-1相互平行。光催化隔板12-1与浮力舱3顶部舱壁成75°夹角，水流依次从安装在光催化反应舱12顶部的光催化隔板12-1的下端流入，从安装在浮力舱3顶部舱壁的光催化隔板12-1的上端流出，依次交替循环；光催化隔板12-1的上表面设有多个密集排列的小凹槽，并在凹槽内敷设有光催化剂，光催化隔板12-1下表面设置有灯管；所述灯管通过电缆线与安装在动力船上的蓄电池连接。
所述的光催化剂的制备步骤如下：
步骤1、钼酸铋的制备：将1.3mmol的五水合硝酸铋和0.65mmol钼酸钠晶体在13ml的乙二醇中涡旋，直至完全均质化，然后向其中加入32.5ml的乙醇，并将溶液搅拌40min。将混合物转移到聚四氟乙烯的不锈钢高压釜中，在160℃下进行溶剂热处理12h。反应完成后，通过过滤收集形成的沉淀物，然后分别用乙醇和去离子水洗涤，并在80℃下干燥12h。
步骤2、氧化铋的制备：将1.6866g五水合硝酸铋溶解到40ml乙二醇(EG)溶液(EG/H2O＝5/3)中，在20℃下搅拌，直到形成均匀溶液。并将pH值调整为8.0。将溶液倒入四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，在160℃下加热并保持3h。当高压釜自然冷却到室温时，离心分离得到的样品，用蒸馏水和无水乙醇洗涤3次，最后在80℃下干燥24h。
步骤3、氧化铋/钼酸铋复合光催化剂的制备：将氧化铋加入乙醇中，得到氧化铋溶液，将钼酸铋加入到乙醇中得到钼酸铋溶液，两种溶液分别超声2h后，将氧化铋溶液加入到钼酸铋溶液中，混合后超声2h，之后将20ml的丙酮加入到混合液中，搅拌36h，沉淀后，进行干燥，得到氧化铋/钼酸铋复合光催化剂。混合液中氧化铋浓度为6.67×10-6mol/L，钼酸铋浓度为1.2×10-5mol/L；混合液与丙酮的添加量体积之比为2:1。
所述生化反应舱13位于光催化反应舱12的下游一侧，生化反应舱13设置有填料支架、进气管、生化反应舱布气管、生化反应舱曝气头和生化填料。所述填料支架由不锈钢管制成；填料支架设有两副，分别固定在生化反应舱13的上部和下部的舱壁上。所述进气管的一端与曝气泵连通，另一端与生化反应舱布气管连通。所述生化反应舱布气管和生化反应舱曝气头布设在生化反应舱13的底部；生化反应舱布气管的一端与进气管连通，生化反应舱布气管的另一端连通生化反应舱曝气头。所述生化填料采用醛化纤维或涤纶丝制成，且需要满足以下要求：①有较小的阻力和较好的挂膜能力；②在进行曝气工作时，氧的转移速率和利用率较好；③填料的散热性能和布水性能好；④生化填料为悬挂结构，由多个组合填料单体串联而成，生化填料两端分别固定在上下两个填料支架上。
采用上述污染水体治理装置进行治理的方法的具体步骤是：
①在动力船的牵引作用下，污水处理船在前进过程中伸出揽渣臂1将水面固体悬浮物聚集；
②然后固体悬浮物经过捞渣机6的打捞，将悬浮物投入脱水机5，经过脱水机5脱水后的浮渣倒入浮渣舱4，脱去的水从出水管排入水流通道7；
③污染河水通过污水处理船的水流通道7，进入布水舱9；
④然后污染河水通过布水舱9进入粗滤舱10，粗滤箱10-1的各个单元对污染河水进行逐级过滤；
⑤粗滤舱10过滤后的污染河水进入细滤舱11，细滤箱11-1的各个单元对污染河水进行逐级过滤；
⑥细滤舱11过滤后的污染河水进入光催化反应舱12，在光催化剂的作用对污染河水中的有机污染物进行降解；
⑦光催化反应舱12降解后的河水进入生化反应舱13，生化反应舱13底部的曝气头对河水进行曝气，生化填料成为活性污泥的载体，污染河水在生化反应舱13内流动，通过污水膜生化处理后的河水排出污水处理船。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (9)
1.一种污染水体治理装置，其特征在于，所述的污染水体治理装置包括动力船、揽渣臂(1)、揽渣臂连接杆(2)和污水处理船；
所述动力船包括太阳能发电系统、风能发电系统、动力船电机、蓄电池、曝气泵和动力船螺旋桨；
所述太阳能发电系统包括太阳能电池板；太阳能电池板沿着动力船的边缘平铺在动力船的上甲板上；所述风能发电系统包括风力发电机和固定竖杆，固定竖杆的数量与风力发电机数量匹配；所述风力发电机设置在固定竖杆的上部，固定竖杆垂直设置于动力船的船壁上；所述太阳能发电系统和风能发电系统产生的电量储存在蓄电池中；所述曝气泵布置于动力船的船尾；所述蓄电池通过电缆与动力船的电机、捞渣机和曝气泵的电机连接；所述动力船的电机设置于动力船的机舱内；动力船的电机与动力船螺旋桨连接；
所述揽渣臂(1)设有两根；揽渣臂(1)以自身浮力悬浮在水面上，揽渣臂(1)上设有细小孔洞；揽渣臂(1)布置于污水处理船的船头两端，并与污水处理船的船壁呈45°夹角；
所述揽渣臂连接杆(2)设置在两根揽渣臂(1)中部，两端连接固定两根揽渣臂(1)；揽渣臂连接杆(2)呈拱形悬浮在水面上；
所述动力船通过缆绳或牵引杆与污水处理船相连；
所述污水处理船设置有浮力舱(3)、浮渣舱(4)、脱水机(5)、捞渣机(6)、水流通道(7)、挡渣板(8)、布水舱(9)、粗滤舱(10)、细滤舱(11)、光催化反应舱(12)和生化反应舱(13)；
所述浮力舱(3)设置在污水处理船的底部，为污水处理船提供浮力，浮力舱(3)为密封式结构；
所述浮渣舱(4)设置在浮力舱(3)的上部，位于污水处理船的船头，浮渣舱(4)左右设置两个，浮渣舱(4)开口向上，浮渣舱(4)内安置有浮渣筒；
所述脱水机(5)包括外筒、内筒、驱动装置、重力传感器和出水管；脱水机(5)设置在浮渣舱(4)的正上方；所述内筒设置在外筒的内部，内筒的侧壁设有若干出水孔；驱动装置设置在内筒的底部；所述重力传感器设置在内筒的底部，当内筒内的物体达到一定重量后，重力传感器指示驱动装置工作，启动内筒旋转；所述驱动装置与动力船上的蓄电池通过电缆连接；所述出水管一端与脱水机(5)的外筒连接，另一端垂入水流通道；
所述捞渣机(6)包括斜升栅板(6-1)、导向轮(6-2)、链条(6-3)、张紧装置(6-4)、转动链轮(6-5)、电机(6-6)和齿耙(6-7)；斜升栅板(6-1)下半部分放置在水面以下，上半部分放置在水面以上并连接在浮渣舱(4)的舱壁上；两个导向轮(6-2)分别设置在斜升栅板(6-1)的两端；链条(6-3)为环形结构，挂在斜升栅板(6-1)的导向轮上；张紧装置(6-4)设置在斜升栅板(6-1)露出水面段的一侧，链条(6-3)挂在张紧装置(6-4)中的张紧轮上；齿耙(6-7)设置在斜升栅板(6-1)的链条(6-3)上；转动链轮(6-5)设置在链条(6-3)的内侧，电机(6-6)设置在转动链轮(6-5)一侧并固定在浮渣舱(4)的舱壁上；电机(6-6)工作时带动转动链轮(6-5)和链条(6-3)运动，固定在链条(6-3)上的齿耙(6-7)将揽渣臂(1)聚集的悬浮物打捞并带出水面，经提升将悬浮物自卸到脱水机(5)中；捞渣机(6)设置有两台以上；
所述水流通道(7)设置在浮力舱(3)上部且位于两个浮渣舱(4)的中间和挡渣板(8)的下部；
所述挡渣板(8)设置在水流通道(7)上部且位于两个浮渣舱(4)之间；挡渣板(8)的上部露出水面，挡渣板(8)的下部浸没在水中；
所述布水舱(9)位于浮力舱(3)的上部且位于两个浮渣舱(4)的后方，并与水流通道(7)的下游连通；
所述粗滤舱(10)位于布水舱(9)的下游一侧，粗滤舱(10)设有粗滤箱(10-1)；每个粗滤箱(10-1)通过隔板将其分隔成三个以上单元的滤格，并填充有粗滤料；不同单元滤格内的粗滤料的粒径自粗滤舱(10)上游至下游逐级减小；粗滤箱(10-1)的箱壁和每个滤格的隔板上设有孔洞，孔洞的直径小于粗滤料的粒径；
所述细滤舱(11)位于粗滤舱(10)的下游一侧，细滤舱(11)设有细滤箱(11-1)，细滤箱(11-1)沿着粗滤箱(10-1)放置在浮力舱(3)的上部；每个细滤箱(11-1)通过隔板将其分隔成三个以上单元的滤格，并填充有细滤料；不同单元滤格内的细滤料的粒径自细滤舱(11)上游至下游逐级降低；细滤箱(11-1)的箱壁和每个滤格的隔板上设有孔洞，孔洞的直径小于细滤料的粒径；
所述光催化反应舱(12)内设有若干块光催化隔板(12-1)，相邻两块光催化隔板(12-1)分别设置在光催化反应舱(12)的顶部和浮力舱(3)顶部的舱壁上，光催化隔板(12-1)的两侧固定在光催化反应舱(12)的两侧；相邻两块光催化隔板(12-1)相互平行；光催化隔板(12-1)与浮力舱(3)顶部舱壁成45°～75°夹角，污染河水依次从设置在光催化反应舱(12)顶部的光催化隔板(12-1)的下端流入，从设置在浮力舱(3)顶部的舱壁的光催化隔板(12-1)的上端流出，依次交替循环；光催化隔板(12-1)的上表面设有多个密集排列的小凹槽，并在凹槽内敷设有光催化剂，光催化隔板(12-1)下表面设置有灯管；所述灯管通过电缆线与设置在动力船上的蓄电池连接；
所述生化反应舱(13)位于光催化反应舱(12)的下游一侧，生化反应舱(13)设置有填料支架、进气管、生化反应舱布气管、生化反应舱曝气头和生化填料；所述填料支架设有两副，分别固定在生化反应舱(13)的上部和下部的舱壁上；所述进气管的一端与曝气泵连通，另一端与生化反应舱布气管连通；所述生化反应舱布气管和生化反应舱曝气头布设在生化反应舱的底部；生化反应舱布气管的一端与进气管连通，生化反应舱布气管的另一端连通生化反应舱曝气头。
2.根据权利要求1所述的一种污染水体治理装置，其特征在于，所述揽渣臂(1)的材质为木料、不锈钢板包裹塑料泡沫材料或塑料板包裹塑料泡沫材料。
3.根据权利要求1所述的一种污染水体治理装置，其特征在于，揽渣臂(1)为长方体结构，长度为5～20m，横断面矩形的高度为0.3～0.5m，宽为10～30mm。
4.根据权利要求1所述的一种污染水体治理装置，其特征在于，所述揽渣臂连接杆(2)的材质为不锈钢、木材或塑料材料。
5.根据权利要求1所述的一种污染水体治理装置，其特征在于，粗滤箱(10-1)为长方体结构，粗滤箱(10-1)由不锈钢或硬塑料制成；粗滤料由砾石制成，粗滤箱(10-1)内粗滤料的粒径为5～15毫米。
6.根据权利要求1所述的一种污染水体治理装置，其特征在于，细滤箱(11-1)为长方体结构，细滤箱(11-1)由不锈钢或硬塑料制成；细滤料由石英砂制成，细滤箱(11-1)内细滤料的粒径为3～5毫米。
7.根据权利要求1所述的一种污染水体治理装置，其特征在于，所述的光催化剂的制备步骤如下：
步骤1、钼酸铋的制备：将1.3mmol的五水合硝酸铋和0.65mmol钼酸钠晶体在13ml的乙二醇中涡旋，直至完全均质化，然后向其中加入32.5ml的乙醇，并将溶液搅拌30～60min；再将混合物转移到聚四氟乙烯的不锈钢高压釜中，在160～180℃下进行溶剂热处理10～12h；反应完成后，通过过滤收集形成的沉淀物，然后分别用乙醇和去离子水洗涤，并在60～80℃下干燥10～12h；
步骤2、氧化铋的制备：将1.6866g五水合硝酸铋溶解到40ml乙二醇(EG)溶液中，在15～20℃搅拌，直到形成均匀溶液；并将pH值调整为8.0～9.0；将溶液倒入四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，在160～180℃下加热3～6h；当高压釜自然冷却到室温时，离心分离得到的样品，用蒸馏水和无水乙醇洗涤3～5次，再在70～80℃下干燥24～36h；
步骤3、氧化铋/钼酸铋复合光催化剂的制备：将步骤2的氧化铋加入乙醇中，得到氧化铋溶液，将步骤1的钼酸铋加入到乙醇中得到钼酸铋溶液；将氧化铋溶液、钼酸铋溶液分别超声1～2h后，将氧化铋溶液加入到钼酸铋溶液中，混合后超声2～3h，之后将10～20ml的丙酮加入到混合液中，搅拌24～36h，沉淀后，进行干燥，得到氧化铋/钼酸铋复合光催化剂；混合液中氧化铋浓度为6.67×10-6mol/L，钼酸铋浓度为1.2×10-5mol/L；混合液与丙酮的添加量体积之比为2:1。
8.根据权利要求1所述的一种污染水体治理装置，其特征在于，所述生化填料采用醛化纤维或涤纶丝制成，且需要满足以下要求：①阻力小和挂膜能力好；②在进行曝气工作时，氧的转移速率和利用率好；③填料的散热性能和布水性能好；④生化填料为悬挂结构，由多个组合填料单体串联而成，生化填料两端分别固定在上下两个填料支架上。
9.采用权利要求1-8任一所述的一种污染水体治理装置进行治理的方法，其特征在于，具体步骤是：
①在动力船的牵引作用下，污水处理船在前进过程中伸出揽渣臂(1)将水面固体悬浮物聚集；
②然后固体悬浮物经过捞渣机(6)的打捞，将悬浮物投入脱水机(5)，经过脱水机(5)脱水后的浮渣倒入浮渣舱(4)，脱去的水从出水管排入水流通道(7)；
③污染河水通过污水处理船的水流通道(7)，进入布水舱(9)；
④然后污染河水通过布水舱(9)进入粗滤舱(10)，粗滤料的各个单元对污染河水进行逐级过滤；
⑤粗滤舱(10)过滤后的污染河水进入细滤舱(11)，细滤舱(11)的各个单元对污染河水进行逐级过滤；
⑥细滤舱(11)过滤后的污染河水进入光催化反应舱(12)，在光催化剂的作用对污染河水中的污染物进行降解；
⑦光催化反应舱(12)降解后的河水进入生化反应舱，生化反应舱(13)底部的曝气头对河水进行曝气，生化填料成为活性污泥的载体，污染河水在生化反应舱(13)内流动，产生污水膜处理的生化处理效应，生化处理后的河水排出污水处理船。
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