[發明專利]一種光催化氧化與生態修復相結合的一體化水體修復裝置

無效

• 申請號: 201410438564.3
• 申請日: 2014-08-29
• 公開（公告）號: CN104250057A
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發明（設計）人: 孫井梅;楊曉杰;李檬;吳卿
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 張宏祥

技術領域

本發明是關于城市河道水污染治理的，特別涉及一種光催化氧化與生態修復相結合一體化的水體修復裝置。

背景技術

城市河道在城市的發展、建設及生態環境中有著非常重要的作用。然而，隨著經濟社會的發展，城市河道污染也在逐步加劇，并且由于長期疏于管理，河道臟、亂、黑、臭等現象普遍存在，嚴重束縛了城市的發展，破壞了城市環境，對水生動植物的生存也構成了威脅。因此，城市河道的生態治理已迫在眉睫。

光催化氧化廢水處理技術利用光能激活半導體光催化劑價帶上的光生空穴，在廢水中形成氧化能力極強的羥基自由基，氧化難生物降解的有機污染物，降解過程可在常溫下進行，對污染物無選擇性，無二次污染，這應經成為當前廢水處理領域國內外的研究前沿和開發熱點。在光催化反應廢水處理中，通常采用紫外燈作為激發光源，因為一般的光催化劑在紫外光下具有催化活性。然而應用紫外燈處理廢水過程中，高耗電及燈管壽命短等問題嚴重的制約著紫外光催化氧化的應用。采用太陽光作為光催化氧化廢水處理技術體系的光源，應用在可見光下具有催化活性的催化劑處理廢水，不僅能大幅提高廢水處理的效果，而且具有很好的經濟效益和低碳環保的社會效益。

目前，河道生態治理技術已有較多的組合形式，如胡孟春(CN?102491586?A)設計了一套包括漂浮式風光電能供給設施、漂浮式曝氣生物濾池、絮凝劑噴灑劑在內的黑臭河道水的凈化處理設施，該方法綜合利用絮凝、過濾、微生物處理等工藝，處理凈化黑臭河道的水質。發明專利(CN?103508638?A)中提及了一種可見光催化與固定化微生物聯合處理廢水的方法及聯合反應器，其工作原理為廢水經過光催化降解處理后，流入固定化微生物流化床進行后續生化處理，對廢水中的污染物進行進一步降解去除，經過生化處理的廢水再反復進行聯合處理，實現對廢水進行多次循環深度處理。付德剛等(CN?102603041?A)設計了一種微生物燃料電池水處理方法，該方法中對難降解廢水經過可見光活性的TiO₂在可見光或太陽光下催化后，再與易生化廢水混合共同作為微生物燃料電池的碳源，使難降解廢水的降解效率得到提高。本申請人的2013107564655專利申請，提供了一種太陽能曝氣增氧-植物床載帶生物膜裝置，是一種植物床載帶生物膜的水處理方法，能夠直接利用太陽能向水體內曝氣增氧，并且結合植物和填料的雙重作用，凈化水體水質。但是這些方法存在著一定局限和不足：主要針對于含工業廢水的黑臭水體，應用范圍窄；不能應用于天然河道或人工湖泊等地，需要人工操作才能正常運轉，設備維護管理麻煩；只能降解常規污染物，而對難降解污染物去除效果差等問題。

綜上所述，對城市河道的水質生態改善缺乏一種治理效果全面、應用范圍廣并且易于操作的處理方法。

發明內容

本發明針對現有技術的缺點和不足，在現有技術的基礎上主要增加了可見光催化氧化系統；提供一種用于河道或湖泊受污染水體的水質凈化與恢復、改善水體水質、逐步恢復水體自凈能力、治理效果全面、易于操作的一種復合型的太陽能曝氣增氧-植物床載帶生物膜-可見光催化氧化一體化的處理裝置。

本發明通過如下技術方案予以實現。

一種光催化氧化與生態修復相結合的一體化水體修復裝置，包括太陽能電池板、氣泵、曝氣管和布氣管，其特征在于，該裝置的中間水平位置設置有強浮力載體5，強浮力載體5為長方形，浮于水面之上；太陽能電池板1設置在強浮力載體5上面的中央部位，并通過其下面的支撐連接裝置3與氣泵4相連接，氣泵4的出氣口與曝氣管7相連接，曝氣管7垂直穿過強浮力載體5與水平設置在該裝置下面的布氣管8相連通，用于均勻布氣；所述太陽能電池板1、支撐連接裝置3、氣泵4、曝氣管7和布氣管8構成曝氣增氧系統；

在太陽能電池板1、支撐連接裝置3與氣泵4的周圍設置有挺水植物2；

挺水植物2與強浮力載體5構成生態浮床系統；

強浮力載體5的四周設置有透明塑料板，透明塑料板上粘有二氧化鈦可見光催化劑薄膜，所述透明塑料板與二氧化鈦可見光催化劑薄膜構成可見光催化氧化系統10；

在強浮力載體5的下面垂直設置有填料6，填料6連接成串，均勻懸掛于強浮力載體5的下面；強浮力載體5下面的中心位置還設置有錨定物9，以保證裝置的穩定性。

所述的強浮力載體5的長寬比為2-5，其寬度為河道斷面寬度的1/5～1/4，一般最大不超過2米；

所述太陽能電池板1為3～5塊，排布成折線形，方位朝南，并與水平方位夾角10～20度。