CN1436739A - 太阳能净化设备 - Google Patents

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张跃武
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Abstract

本发明是一种太阳能净化设备，其包括抽水泵(6)、太阳能光电转换器(7)、臭氧发生器(10)、催化反应器(11)，其中，臭氧装置通过导气管(8)连通文丘里管(9)，文丘里管的两端分别连通抽水泵(6)、催化反应器(11)，抽水泵和催化反应器分别装有进水管(4)、排水管(13)；其利用太阳能光电转换器(7)和太阳能电池板(14)转变的电能作为动力带动设备，对被污染的河床、湖泊、公园等处地表水净化，再返回地表水水体(1)中。木发明具有节能、运行成本低、水处理效率高、无二次污染、结构简单和便于操作、维修、推广等优点。

Description

太阳能净化设备
技术领域
本发明是一种用于处理地表水的太阳能净化设备。
背景技术
地表水是各种工业、生活污水的汇集地。由于人类活动的加剧，污水排入量日益增多，地表水的稀释净化作用已大为削弱，大大超出了水体的自净能力，因而导致大量污染物沉积在水中，使水体污浊、黑臭，在某些地区还造成藻类疯长泛滥。因此，有必要对地表水进行净化处理。
目前，净化处理地表水有传统净化法和直接净化法。受技术限制，我国一般采用传统净化法，它有截污和清淤两种，这两种传统方法存在很大的局限性：一方面截污后集中建设污水处理厂的费用和运行成本极高，且装置庞大，能量消耗多，水处理效率低，不易推广，致使我国城市的污水集中处理率只有10％多，要达到日本目前处理率60％的水平至少需要多年的努力，这一现状决定了我国地表水严重污染的状况在短期内还不能消除；另一方面，即使对地表水进行了彻底的截污和清淤，汇水区土壤中的有机污染物随雨水的流入极易造成水体的二次污染；而且，截污和清淤不可能一劳永逸地解决地表水的污染问题。
在一些发达国家如日本国内，多采用比上述传统方法更经济、有效的直接净化法，它主要是把河床、湖泊当作天然的处理池，将填料和曝气设备设置其中，就近净化水体。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对我国水体受有机污染严重及蓝藻水华频繁爆发的现状，提供一种节能、高效和低成本运行的太阳能净化设备。该设备可持续或间歇地直接净化地表水，并有增氧作用。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是这样的：本发明提供的净化设备，包括抽水泵、太阳能光电转换器、臭氧发生器、催化反应器。臭氧发生器通过导气管连通文丘里管。文丘里管的两端分别连通抽水泵、催化反应器。抽水泵和催化反应器分别装有进水管、排水管，其下端伸入需净化的地表水水体中。太阳能光电转换器与固定在净化设备外壳上的太阳能电池板连接。
本发明利用太阳能转变的电能作为动力带动上述净化设备运行，对地表水进行催化氧化反应或光催化氧化反应，吸收尾气，制得净化水。
本发明具有如下主要优点：`
其一.节能：用太阳能替代电能，可减少运行成本。
其二.根据河床、湖泊、公园等处水质状况，可灵活进行持续或间歇式工作。
其三.具有较好的普适性，适用于低浓度污染物的治理，对水体中难降解的有毒、有害、有机物的降解尤为有效，反应彻底，能完全矿化有机物，有效氧化有机物。在处理过程中，可阻止有机氯化物的生成，无二次污染。
其四.本设备处理效率高，可杀菌增氧，改善水的色度、味觉和嗅觉，提高水体质量。
其五.所使用的催化剂价廉，易得，且在许多介质中表现出很好的稳定性。
其六.结构简单，便于操作、维修和推广。
其七.设备美观新颖，可作景观之用。
附图说明
附图是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
如图所示：太阳能净化设备包括抽水泵6、太阳能光电转换器7、臭氧发生器10、催化反应器11等装置，这些装置可安装在净化设备外壳5内，以增加整个设备的美观。其中，臭氧装置通过导气管8连通文丘里管9，文丘里管的两端分别连通抽水泵6、催化反应器11，抽水泵和催化反应器分别装有进水管4、排水管13，其下端伸入需净化的地表水水体1中，太阳能光电转换器与固定在净化设备外壳5上的太阳能电池板14连接。
上述进水管4下端的底阀3位于过滤网2内，过滤网位于地表水水体1中。太阳能光电转换器7内，设有太阳能蓄电池和光电转换控制柜。催化反应器11是催化氧化反应器或光催化氧化反应器。
本发明用太阳能转变的电能驱动上述净化设备，对河床、湖泊、公园等处地表水直接进行净化，其步骤包括：
a.太阳能电池板14吸收太阳光光能，经太阳能光电转换器7进行光电转换，形成净化设备的工作电源。
b.臭氧发生器10工作，使臭氧经导气管8流入文丘里管9中。
c.同时，抽水泵6将流入过滤网2中的地表水与文丘里管9内的臭氧混合，并泵入催化反应器11中。
d.催化反应器11工作，将流入该反应器中的混合水进行催化氧化反应或光催化氧化应，吸收尾气，制得净化水。
f.净化水经排水管13排入地表水水体1中，
重复上述步骤，直至将地表水水体1达到净化的设计要求。
上述催化反应器11在进行催化氧化反应时所采用的高活性氧化剂是臭氧，其用量为3～15mg/l。所采用的催化剂12是具有催化作用的改性天然矿物，其成分为(重量％)：天然锰矿50～65，改性剂1～10，粒状活性碳25～45。改性剂由二氧化钛和水玻璃组成，二者比例为2～1∶1～2，一般为2∶1或1∶1或1∶2。
下面举出催化剂配方(重量百分比)的具体实施例：
NO.           1          2         3          4
天然锰矿      50         55        65         60
改性剂        5          5         10         1
粒状活性碳    45         35        25         39
本发明中的太阳能光电转换器7、臭氧发生器10、催化反应器11，其结构同现有技术。催化反应器11，可选用武汉科技学院环境科学研究所研制开发并申报了专利的设备，即光催化反应器(专利号98235517.3)或电化学反应器(专利号98235516.5)。
本发明太阳能净化设备可安装在船舶或岛屿15上。
本发明太阳能净化设备的工作原理是：首先利用太阳能电池板14和太阳能光电转换器7将太阳能转变为电能，再由此电能带动设备，使被污染的河床、湖泊、公园等处地表水经抽水泵6、文丘里管9进入催化反应器11，在催化剂及臭氧的作用下，同时进行紫外光催化和氧化，并由粒状活性碳吸收尾气(残余气体)，从而制得净化水，该净化水经排水管13排入地表水水体中。依此往复工作，直至将地表水水体达到净化的设计要求。

Claims (8)

1.一种太阳能净化设备，其特征是所述的净化设备，包括抽水泵(6)、太阳能光电转换器(7)、臭氧发生器(10)、催化反应器(11)，其中，臭氧装置通过导气管(8)连通文丘里管(9)，文丘里管的两端分别连通抽水泵(6)、催化反应器(11)，抽水泵和催化反应器分别装有进水管(4)、排水管(13)，其下端伸入需净化的地表水水体(1)中，太阳能光电转换器与固定在净化设备外壳(5)上的太阳能电池板(14)连接。
2.根据权利要求1所述的太阳能净化设备，其特征是进水管(4)下端的底阀(3)位于过滤网(2)内，过滤网位于地表水水体(1)中。
3.根据权利要求1所述的太阳能净化设备，其特征是催化反应器(11)是催化氧化反应器或光催化氧化反应器。
4.一种利用权利要求1或2或3所述的净化设备对地表水进行净化的方法，其特征是用太阳能转变的电能驱动净化设备，对地表水进行净化，其步骤包括：
a.太阳能电池板(14)吸收太阳光光能，经太阳能光电转换器(7)进行光电转换，形成净化设备的工作电源，
b.臭氧发生器(10)工作，使臭氧经导气管(8)流入文丘里管(9)中，
c.同时，抽水泵(6)将流入过滤网(2)中的地表水与文丘里管(9)内的臭氧混合，并泵入催化反应器(11)中，
d.催化反应器(11)工作，将流入该反应器中的混合水进行催化氧化反应或光催化氧化反应，吸收尾气，制得净化水，
e.净化水经排水管(13)排入地表水水体(1)中，
重复上述步骤，直至将地表水水体达到净化的设计要求。
5.根据权利要求4所述的对地表水进行净化的方法，其特征是催化反应器(11)在进行催化氧化反应时所采用的催化剂(12)，其成分为(重量％)：天然锰矿50～60，改性剂1～10，粒状活性碳30～40。
6.根据权利要求5所述的对地表水进行净化的方法，其特征是改性剂由二氧化钛和水玻璃组成，二者比例为2～1∶1～2。
7.根据权利要求5所述的对地表水进行净化的方法，其特征是二氧化钛和水玻璃之比为2∶1或1∶1或1∶2。
8.根据权利要求4所述的对地表水进行净化的方法，其特征是臭氧的用量为3～15mg/l。
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