CN110294510A - 一种具有可拆卸光催化模块的水处理装置 - Google Patents

一种具有可拆卸光催化模块的水处理装置 Download PDF

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Abstract

本发明属于污水处理领域，特别是一种具有可拆卸光催化模块的水处理装置。包括：箱体：为顶部开放的长方体空腔，所述箱体侧面开有进水口、出水口；导流板：导流板长度小于箱体长边边长，导流板与箱体短边一侧相连，所述导流板分割所述箱体形成折叠廊道，从而形成S型水道；光催化模块：箱体长边内壁和导流板两侧均可拆卸的安装有有光催化模块，光催化模块包括转筒，转筒附有多个波片，转筒与波片表面均涂覆光催化剂。本发明的装置充分利用水流的动能势能进行工作，不使用造价高昂、制造过程产生严重污染的太阳能电池板以及蓄电池，增加了装置的可靠性、降低装置成本。

Description

一种具有可拆卸光催化模块的水处理装置
技术领域
本发明属于污水处理领域，特别是一种具有可拆卸光催化模块的水处理装置。
背景技术
近年来，国家对于污水排放的标准越来越高，执法力度也逐年增大，我国水体污染现状已得到显著改善，我国的水处理行业也蓬勃发展。但对于低浓度的有机废水的处理，仍然是目前水处理行业的难题。而光催化技术作为高级氧化技术的一种，被广泛应用于有机废水的处理。
光催化剂在紫外光或太阳光照射下可以发生光催化高级氧化反应，产生强氧化性自由基，快速将吸附在催化剂表面的有机污染物降解为CO2和H2O，同时光催化剂自身无损耗，且不带来二次污染，还具有反应速度快，反应条件温和等优势，因而被视为一项极有前景的水处理技术。
目前，利用光催化技术处理有机废水一般是将光催化剂膜置于反应腔体壁面上，紫外灯置于反应腔体内，利用气泵在反应腔底部进行曝气，从而实现反应腔体内污水的流动，实现对整个反应腔体的污水进行净化处理。由于腔体内污水流动不均匀且腔体水面上方催化剂无法接触污水，污水会降低下方催化剂受到的光照强度，影响反应的进行。同时现有的利用光催化高级氧化污水处理设备中灯膜装置、曝气装置布置在反应腔空间占有率较大，使有效污水处理量相对较低；此外，太阳能电池板、蓄电池虽然可以保证装置的夜间运行，但会提高装置成本、降低装置可靠性且太阳能电池板及蓄电池工作寿命极为有限，无法大范围推广应用。
例如，专利号为ZL201610415838.6的中国发明专利公开了一种污水净化反应器，包含：壳体、光催化高级氧化过滤模块、曝气装置。为了提高污水处理效率，该专利文献将陶瓷膜超滤技术与光催化高级氧化技术结合，但是陶瓷超滤膜价格昂贵，反冲洗耗费能源且容易堵塞，使得设备投入和维护成本高，限制了其应用，尤其是压水泵、气泵、抽水泵均需要持续提供电力，限制了装置使用的灵活性。当前装置经济性差、灵活度低且成本高、效率不足以进行实际应用。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种具有可拆卸光催化模块的水处理装置。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种具有可拆卸光催化模块的水处理装置，包括：
箱体：为顶部开放的长方体空腔，所述箱体侧面开有进水口、出水口；
导流板：导流板长度小于箱体长边边长，导流板与箱体短边一侧相连，所述导流板分割所述箱体形成折叠廊道，从而形成S型水道；
光催化模块：箱体长边内壁和导流板两侧均可拆卸的安装有有光催化模块，光催化模块包括转筒，转筒附有多个波片，转筒与波片表面均涂覆光催化剂。
进一步的，所述进水口的位置高于出水口的高度。
进一步的，导流板靠近水流一侧及箱体拐角、箱体与导流板形成的夹角均倒圆弧设置。
进一步的，所述导流板为多个，相邻的导流板分别与箱体相对的短侧边连接。
进一步的，箱体内壁和导流板两侧均设有多个光催化模块，导流板与箱体之间以及导流板与导流板之间形成的水道中，相对的光催化模块交错排列。
进一步的，光催化模块还包括LED灯和微型发电机；微型发电机设置在转筒的侧方，微型发电机上部连接LED灯，LED灯上端与波片上端平齐，所述微型发电机内设有永磁体。
进一步的，所述箱体的外表面涂覆有防锈防腐涂层；或箱体采用防锈耐腐蚀材质制成。
进一步的，所述转筒、波片采用防腐材质制成，优选为PVP材料。
进一步的，所述光催化剂为可见光催化剂，通过烧结或涂覆方法负载在转筒、波片的表面。
进一步的，所述可见光催化剂为卤氧化铋或磷酸银。
本发明与现有技术相比，其显著优点如下：
1.装置充分利用水流的动能势能进行工作，不使用造价高昂、制造过程产生严重污染的太阳能电池板以及蓄电池，增加了装置的可靠性、降低装置成本。
2.核心光催化装置采用小型模块化设计，根据具体情况决定使用模块的数量，个别模块发生故障的情况下对整体装置的运行效果产生的影响较小，且模块更换简单便捷。
3.本装置箱体内安装有导流板，在同等水量的前提下有效提高水流速度，减小死区面积进而延长水力停留时间，提高处理效率。
4.一方面，水流冲击波轮，带动微型发电机发电，点亮LED灯以促进光催化反应的进行并保证设备在阴雨天等日光不足的前提下正常运行；另一方面，微型发电机自带的永磁体产生的磁场可有效促进光催化反应的进行，提高设备的处理效率。
附图说明
图1本申请水处理装置结构示意图。
图2本申请光催化模块结构示意图。
附图标记说明：
1-出水口，2-光催化模块，3-导流板，4-箱体，5-进水口，6-波片，7-转筒，8-LED灯，9-微型发电机。
具体实施方式
一种用于处理较低浓度有机污水的光催化水处理装置，包括箱体4和光催化模块2，所述箱体4为顶部开放的长方体空腔，所述箱体4内部固定有导流板3，所述导流板3与水流接触一端做圆弧设计，所述箱体4内角、箱体与导流板夹角均做圆弧设计，在所述在所述箱体4侧面开有进水口5、出水口1，所述进水口5位置高于出水口1。
所述箱体4由左至右通过交错设置的导流板3排布设置，通过导流板3在池体内形成蛇形水道；所述导流板3分割所述箱体形成折叠廊道。
所述导流板3长度小于箱体4长边边长，所述导流板3与箱体4短边一侧相连，与箱体4共同作用形成廊道，多个导流板3在箱体内错排设计，均匀分割箱体4形成蛇形水道。
所述光催化模块2以错排的排列方式固定在导流板3及箱体4内壁，所述光催化模块2主体为转筒7，所述转筒7外部装有波片6，所述转筒7侧方装有微型发电机9，所述微型发电机9上部连接有LED灯8，所述转筒7及波片6表面均涂覆光催化剂。
上述光催化水处理装置中，所述箱体4的外表面涂覆有防锈防腐涂层；或者，所述箱体4采用防锈耐腐蚀材质来制成，比如不锈钢材料。
上述光催化水处理装置中，所述光催化剂为可见光催化剂，比如卤氧化铋或磷酸银等常见的可见光催化剂，可以通过烧结或其他常规方法负载在所述转筒7、波片6的表面。
上述光催化水处理装置中，所述转筒7、波片6采用防腐材质制成，比如PVP材料。
箱体4侧方设有进水口5、出水口1，污水由进水口5进入箱体4后，在导流板3的束缚下，以相对较快的流速推动可拆卸光催化模块2的波片6，带动转筒7转动。涂覆有光催化剂的转筒7及波片6水下部分吸附水中的污染物，经转动后被光线照射，降解吸附的有机污染物；与此同时，微型发电机9在波片6的带动下发电，点亮核心模块附带的LED灯8，作为光源促进光催化反应的进行。
光照射到催化剂表面时，光催化剂降解的具体步骤为：在光子的激发下，催化剂产生光生电子与光生空穴，在湿润的环境下与水作用，产生过氧自由基和羟基自由基，两种自由基均具有很强氧化性，可以把将光催化剂表面吸附的的有机物氧化分解成无毒无害CO2和H2O，达到去除水中有机污染物的效果。
此外，微型发电机的永磁体产生的磁场会促进光照下光催化剂的降解反应。具体表现为：磁场会改变电子的自旋状态，有效的避免光生电子与空穴的复合，并促自由基与有机污染物的反应。
本发明根据不同环境具有两种工作模式。
工作模式1
使用上述污水处理装置时，在日间太阳光照充足的情况下。污水由进水口5进入箱体后，在导流板3的束缚下，以相对较快的流速推动可拆卸光催化核心模块2的波轮6，带动转筒7转动。涂覆有光催化剂的转筒7及波轮6水下部分吸附水中的污染物，经转动后被太阳光照射，降解吸附的有机污染物；与此同时，微型发电机9在波轮6的带动下发电，点亮LED灯8，作为补充光源促进光催化反应的进行。
光照射到催化剂表面时，光催化剂降解的具体步骤为：在光子的激发下，催化剂产生光生电子与光生空穴，在湿润的环境下与水作用，产生过氧自由基和羟基自由基，两种自由基均具有很强氧化性，可以把将光催化剂表面吸附的的有机物氧化分解成无毒无害CO2和H2O，达到去除水中有机污染物的效果。
此外，微型发电机9的内部设有永磁体，永磁体产生的磁场会促进光照下光催化剂的降解反应。具体表现为：磁场会改变电子的自旋状态，有效的避免光生电子与空穴的复合，并促自由基与有机污染物的反应。
工作模式2
使用上述污水处理装置时，在夜间、阴雨天等太阳光照不足的情况下。污水由进水口5进入箱体后，在导流板3的束缚下，以相对较快的流速推动可拆卸光催化核心模块2的波轮6，带动转筒7转动。涂覆有光催化剂的转筒7及波轮6水下部分吸附水中的污染物，经转动后被光线照射，降解吸附的有机污染物；与此同时，微型发电机9在波轮6的带动下发电，点亮LED灯8，作为补充光源促进光催化反应的进行。
光照射到催化剂表面时，光催化剂降解的具体步骤为：在光子的激发下，催化剂产生光生电子与光生空穴，在湿润的环境下与水作用，产生过氧自由基和羟基自由基，两种自由基均具有很强氧化性，可以把将光催化剂表面吸附的的有机物氧化分解成无毒无害CO2和H2O，达到去除水中有机污染物的效果。
此外，微型发电机9的内部设有永磁体，永磁体产生的磁场会促进光照下光催化剂的降解反应。具体表现为：磁场会改变电子的自旋状态，有效的避免光生电子与空穴的复合，并促自由基与有机污染物的反应。
上述装置结构简单，制造容易，成本低廉，维护方便，无需提供额外动力，无需太阳能电池板、蓄电池，适合推广应用。

Claims (10)

1.一种具有可拆卸光催化模块的水处理装置，其特征在于，包括：
箱体(4)：为顶部开放的长方体空腔，所述箱体(4)侧面开有进水口(5)、出水口(1)；
导流板(3)：导流板(3)长度小于箱体(4)长边边长，导流板(3)与箱体(4)短边一侧相连，所述导流板(3)分割所述箱体(4)形成折叠廊道，从而形成S型水道；
光催化模块(2)：箱体(4)长边内壁和导流板(3)两侧均可拆卸的安装有有光催化模块(2)，光催化模块(2)包括转筒(7)，转筒(7)附有多个波片(6)，转筒(7)与波片(6)表面均涂覆光催化剂。
2.根据权利要求1所述的水处理装置，其特征在于，所述进水口(5)的位置高于出水口(1)的高度。
3.根据权利要求1所述的水处理装置，其特征在于，导流板(3)靠近水流一侧及箱体(4)拐角、箱体(4)与导流板(3)形成的夹角均倒圆弧设置。
4.根据权利要求3所述的水处理装置，其特征在于，所述导流板(3)为多个，相邻的导流板(3)分别与箱体(4)相对的短侧边连接。
5.根据权利要求1所述的水处理装置，其特征在于，箱体(4)内壁和导流板(3)两侧均设有多个光催化模块(2)，导流板(3)与箱体(4)之间以及导流板与导流板之间形成的水道中，相对的光催化模块(2)交错排列。
6.根据权利要求1所述的水处理装置，其特征在于，光催化模块(2)还包括LED灯(8)和微型发电机(9)；微型发电机(9)设置在转筒(7)的侧方，微型发电机(9)上部连接LED灯(8)，LED灯(8)上端与波片(6)上端平齐，所述微型发电机(9)内设有永磁体。
7.根据权利要求1所述的水处理装置，其特征在于，所述箱体(4)的外表面涂覆有防锈防腐涂层；或箱体(4)采用防锈耐腐蚀材质制成。
8.根据权利要求1所述的水处理装置，其特征在于，所述转筒(7)、波片(6)采用防腐材质制成，优选为PVP材料。
9.根据权利要求1所述的水处理装置，其特征在于，所述光催化剂为可见光催化剂，通过烧结或涂覆方法负载在转筒(7)、波片(6)的表面。
10.根据权利要求1所述的水处理装置，其特征在于，所述可见光催化剂为卤氧化铋或磷酸银。
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