CN219194587U - 一种污水处理装置及处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污水处理装置及处理系统，其包括壳体和光催化净水装置，其中，所述壳体的一端设置有进水口，另一端设置有出水口，其余部位密封设置；所述光催化净水装置包括中空照明管、紫外LED灯和插板组件，所述中空照明管固定安装于壳体上，且密封设置，紫外LED灯设置于中空照明管内；中空照明管的外壁上开设有卡槽，插板组件插于所述卡槽内，插板组件上涂覆有光催化剂层。

Description

一种污水处理装置及处理系统

技术领域

本实用新型专利属于污水处理，具体为一种污水处理装置及处理系统。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

社会经济的快速发展和科学技术的不断进步，促进了城镇化和工业化的进程，由此产生了大量生活及工业污水。虽然可以通过自然降解的方式将污水无害化，但是人口的增加和工业的发展所产生的污水已经远远超出自然界的调控能力，如果污水得不到有效处理，就会对环境和人类健康造成负面影响，致使可饮用水源的锐减、水中生物种群减少等诸多问题。目前，电渗析、电化学还原、电去离子化等污水处理技术存在高成本、高耗能、副产物不稳定等缺点，限制了这些污水处理技术的进一步应用。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种污水处理装置及处理系统。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明提供一种污水处理装置，其包括壳体和光催化净水装置，其中，

所述壳体的一端设置有进水口，另一端设置有出水口，其余部位密封设置；

所述光催化净水装置包括中空照明管、紫外LED灯和插板组件，所述中空照明管固定安装于壳体上，且密封设置，紫外LED灯设置于中空照明管内；

中空照明管的外壁上开设有卡槽，插板组件插于所述卡槽内，插板组件上涂覆有光催化剂层。

在一些实施例中，所述壳体为柱状壳体。

优选的，所述壳体的两端分别通过密封盖密封设置。

优选的，所述中空照明管沿壳体的轴向安装，且覆盖壳体的长度方向。

进一步优选的，所述紫外LED灯沿中空照明管的轴向设置，且覆盖中空照明管的轴向。

进一步优选的，所述插板组件插入卡槽内，相对于中空照明管呈辐射状均匀分布。

更进一步优选的，插板的边缘靠近壳体内壁设置。以保证流经的污水均被光催化降解。

在一些实施例中，所述壳体为立式结构，进水口位于壳体的下端，出水口位于壳体的上端。

第二方面，本发明提供一种污水处理系统，包括所述污水处理装置、太阳能供电储能系统和灯光控制开关；

太阳能供电系统包括相互连接的太阳能电池板和蓄电池，蓄电池通过灯光控制开关与污水处理装置的紫外LED灯连接。

在一些实施例中，所述灯光控制开关包括光强度计和电路控制开关，光强度计与电路控制开关连接。

上述本发明的一种或多种实施例取得的有益效果如下：

(1)紫外LED灯设置于中空照明管内，且中空照明管密封设置，可以对紫外LED灯起到较好的保护作用，防止污水与紫外LED灯直接接触造成漏电现象，进而可以保证紫外LED灯的正常工作；

在中空照明管的外壁上开设卡槽，此处卡槽的深度小于中空照明管的侧壁的厚度，以保证中空照明管的密封设置。将涂覆有光催化剂层的插板组件插在卡槽内，一方面可以保证插板的固定安装，另一方面可以使得插板上的光催化剂层距离紫外LED灯的距离较近，以保证光催化剂层能接收足够的紫外光能，进而保证其污水光催化降解效率。

(2)利用太阳光能量，不仅可以进行高效的光催化降解，还可利用光生伏特效应进行光能至电能的转化(图3)，实现对光能的高效利用。在光照充足时，利用半导体的光伏效应，将光能转化为电能并进行存储；当光照不足或夜晚时间，利用紫外灯源，将存储的电能以紫外光能的形式进行释放，继续激发光催化材料对污水进行催化降解。

(3)通过将光催化降解和光伏效应能量转化二者进行结合，形成一套高效的基于光催化/光伏效应的污水处理系统。日间或者光照充足时，光催化系统可对污水中的有机分子和无机物进行高效的氧化分解，形成无污染或低毒性的小分子，利用太阳光还可实现光伏发电，并进行电能储存；当光度计探测到环境光照不足时，系统释放电能并开启紫外灯，使光催化氧化反应继续进行，进一步降低对环境的依赖性，提高污水处理系统的使用范围。

(4)通过插板将光催化剂固定至管道中，一方面可以扩展污水与光催化剂的接触面积，提高催化降解污水效率，另一方面，可以方便快捷的更换失效催化剂，保证光催化降解反应高效进行。

综上所述，本实用新型将光催化与光伏效应进行结合，通过太阳能电池进行光电转换，待光照不足时开启紫外灯，继续激发催化剂进行催化反应降解污水，克服光催化反应环境依赖性强等缺点，最终实现绿色环保、低耗能、全天候高效污水净化处理的效果。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本实用新型实施例的光催化净水装置的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例的光催化净水装置的纵向剖面图；

图3为本实用新型实施例的光催化净水装置的横向剖面图；

图4为本实用新型实施例的污水处理系统的整体连接图；

图5为本实用新型实施例的污水处理系统的整体结构示意图。

其中，1、壳体，101、出水口，102、进水口，103、密封盖；

2、光催化净水装置，201、中空照明管，202、卡槽，203、插板，204、光催化剂，205、紫外LED灯；

3、太阳能供电储能系统，301、太阳能电池板，302、蓄电池；

4、灯光控制开关，401、光强度计，402、电路控制开关。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

如图1所示，为了实现壳体1底部密封，顶部开口，所述壳体1下部设置有出水口102，壳体1上部有进水口101，壳体1顶部设置有密封盖103，密封盖103用于固定光催化净水装置2。

如图2和图3所示，光催化净水装置2包括中空照明管201，中空照明管201侧壁的外侧刻有卡槽202，卡槽202上装有插板203，插板203两面涂覆光催化剂204，插板的边缘基本与壳体内壁接触。插板的数量为6个，沿中空照明管的径向呈辐射状分布。

中空照明管201中放有紫外LED灯205，紫外LED灯205连接至太阳能供电储能系统3。

如图4所示，所述的太阳能供电储能系统3由太阳能电池板301和蓄电池302组成，并连接至灯光控制开关4。所述的灯光控制开关4包括光强度计401和电路控制开关402组成。

污水首先从下部进水口进入管道，随着污水量增加，逐渐浸没光催化净水装置，经过光催化净化后通过出水口排出。

在光照充足时，利用太阳能，使插板两面涂覆的光催化剂对流经的污水进行光催化降解，并且通过太阳能电池板将太阳能以电能形式储存至蓄电池中；待光强度计检测光照强度较低或者是夜间时，电路控制开关接通蓄电池和紫外LED灯，通过紫外光继续激发光催化剂进行污水降解，实现全天候的污水处理。

在光催化净水装置中，可通过更换插板，对光催化剂进行替换，方便快捷。

壳体的材质为树脂、玻璃、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯。中空照明管的材质为树脂、玻璃、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯。光催化剂可以为二氧化钛、二氧化硅、氧化锌、溴氧化铋、三氧化钨或钼酸铋材料。

紫外LED灯可以为254nm，265nm，275nm，310nm的紫外LED灯珠。

降解试验：

壳体的内径为66mm，中空照明管的外径为70mm，插板的数量为6个，光催化剂为TiO₂。

将含有罗丹明B(污染物)的溶液由进水口101进入，在150mW/cm²氙灯太阳光下照射，进行催化降解，其降解性能如表1所示，其中的数值为污染物的剩余浓度与初始浓度的比值。

表1

实施例2

将实施例1中的模拟日光关闭，打开波长为365nm、功率为10W的紫外LED灯(205)，进行催化降解反应，其降解性能如表2所示。

表2

实施例3

将实施例1中的罗丹明B溶液更换为甲基橙溶液，其余保持不变，其催化降解性能如表3所示。

表3

实施例4

将实施例3中的模拟日光关闭，打开紫外LED灯(205)，进行催化降解反应，其降解性能如表4所示。

表4

实施例5

将实施例1中的罗丹明B溶液更换为亚甲基蓝溶液，其余保持不变，其催化降解性能如表5所示。

表5

实施例6

将实施例5中的模拟日光关闭，打开紫外LED灯(205)，进行催化降解反应，其降解性能如表6所示。

表6

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种污水处理装置，其特征在于：其包括壳体和光催化净水装置，其中，

所述壳体的一端设置有进水口，另一端设置有出水口，其余部位密封设置；

所述光催化净水装置包括中空照明管、紫外LED灯和插板组件，所述中空照明管固定安装于壳体上，且密封设置，紫外LED灯设置于中空照明管内；

中空照明管的外壁上开设有卡槽，插板组件插于所述卡槽内，插板组件上涂覆有光催化剂层。

2.根据权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于：所述壳体为柱状壳体。

3.根据权利要求2所述的污水处理装置，其特征在于：所述壳体的两端分别通过密封盖密封设置。

4.根据权利要求2所述的污水处理装置，其特征在于：所述中空照明管沿壳体的轴向安装，且覆盖壳体的长度方向。

5.根据权利要求4所述的污水处理装置，其特征在于：所述紫外LED灯沿中空照明管的轴向设置，且覆盖中空照明管的轴向。

6.根据权利要求4所述的污水处理装置，其特征在于：所述插板组件插入卡槽内，相对于中空照明管呈辐射状均匀分布。

7.根据权利要求6所述的污水处理装置，其特征在于：插板的边缘靠近壳体内壁设置，以保证流经的污水均被光催化降解。

8.根据权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于：所述壳体为立式结构，进水口位于壳体的下端，出水口位于壳体的上端。

9.一种污水处理系统，其特征在于：包括权利要求1所述污水处理装置、太阳能供电储能系统和灯光控制开关；

太阳能供电系统包括相互连接的太阳能电池板和蓄电池，蓄电池通过灯光控制开关与污水处理装置的紫外LED灯连接。

10.根据权利要求9所述的污水处理系统，其特征在于：所述灯光控制开关包括光强度计和电路控制开关，光强度计与电路控制开关连接。

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