CN204508938U - 一种基于光催化技术的人工湿地污水处理*** - Google Patents

一种基于光催化技术的人工湿地污水处理*** Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种基于光催化技术的人工湿地污水处理***，其特征在于：包括土壤渣粉混合层和种植在其上的湿地植物，土壤渣粉混合层的表面嵌置有用于光催化的含钛高炉小球块，土壤渣粉混合层前端设置有用于使水流均匀流出的穿孔花墙，穿孔花墙前端为碎石布水区，碎石布水区中嵌入进水管，土壤渣粉混合层后端设置有集水管。本实用新型采用含钛高炉小球块作为主要填料层，来提高人工湿地处理污水的性能，有效解决了污水水体中各类有机物难以降解去毒的难题。另外，含钛高炉小球块采用表面设置密集小坑的石英玻璃球，解决了二氧化钛光催化剂固着容易脱落问题的同时，也大大增加了污水与二氧化钛光催化剂接触的面积，加强了污水处理效率。

Description

一种基于光催化技术的人工湿地污水处理***
技术领域
本实用新型涉及污水处理技术领域，尤其是涉及一种基于光催化技术的人工湿地污水处理***。
背景技术
随着工业的发展，水污染的加剧，同时淡水资源短缺与人民生活水平提高之间的矛盾日益加剧，水环境保护的任务也越来越艰巨。近年来，环境科学研究在迅速发展，正在积极探索水环境污染全球效应问题，各种水处理污染的方法层出不穷，其中生态处理技术——人工湿地技术由于其低投资，出水水质好，抗冲击力强，操作简单，建造和运行费用低(仅为传统二级污水处理厂的1/10----1/2),维护方便，氨氮去除率高，同时可使污水处理与环境生态建设有机结合，在处理污水同时创造城市生态景观等特点逐步被越来越多的国家接受，并广泛应用。
目前的人工湿地的基层填料一般采用钢渣、煤渣、高炉渣、沸石、碎石、石灰石等工业废料的混合物，这种基层只具备一定的解磷能力，对水体中的抗生素、染料、表面活性剂、有机卤化物、农药、油类、氰化物等有机物基本不具备降解、脱色、去毒的能力，使得这样的污水处理***去污能力不足。
光催化氧化技术是一种新兴的水处理技术。1972年,Fu-jishima和Honda报道了在光电池中光辐射TiO2可持续发生水的氧化还原反应,标志着光催化氧化水处理时代的开始。1976年,Carey等在光催化降解水中污染物方面进行了开拓性的工作。此后,光催化氧化技术得到迅速发展。光催化技术具有反应条件温和、能耗低、操作简便、能矿化绝大多数有机物、可减少二次污染及可以用太阳光作为反应光源等突出优点,在难降解有机物、水体微污染等处理中具有其他传统水处理工艺所无法比拟的优势,是一种极具发展前途的水处理技术,如何高效利用光催化技术处理污水，对太阳能的利用和环境保护有着重大意义。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于光催化技术的人工湿地污水处理***，本实用新型采用含钛高炉小球块作为人工湿地的主要填料层，来提高人工湿地处理污水的性能，有效解决了污水水体中各类有机物难以降解去毒的难题。另外，含钛高炉小球块采用表面设置密集小坑的石英玻璃球，解决了二氧化钛光催化剂固着容易脱落问题的同时，也大大增加了污水与二氧化钛光催化剂接触的面积，加强了污水处理效率。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种基于光催化技术的人工湿地污水处理***，包括土壤渣粉混合层和种植在土壤渣粉混合层上的湿地植物，所述土壤渣粉混合层的表面嵌置有用于光催化的含钛高炉小球块，所述土壤渣粉混合层前端设置有用于使水流均匀流出的穿孔花墙，所述穿孔花墙前端为碎石布水区，所述碎石布水区中嵌入进水管，所述土壤渣粉混合层后端设置有集水管。
上述的一种基于光催化技术的人工湿地污水处理***，所述进水管为多根。
上述的一种基于光催化技术的人工湿地污水处理***，所述进水管前端为进水区，所述进水区设置为V型槽，所述进水区上设置有加锁的盖子。
上述的一种基于光催化技术的人工湿地污水处理***，所述进水管中设置有调节阀。
上述的一种基于光催化技术的人工湿地污水处理***，所述穿孔花墙孔口水流速度不大于0.2m/s。
上述的一种基于光催化技术的人工湿地污水处理***，所述含钛高炉小球块为石英玻璃球。
上述的一种基于光催化技术的人工湿地污水处理***，所述含钛高炉小球块球面设置有多个凹陷的半球小坑。
上述的一种基于光催化技术的人工湿地污水处理***，所述含钛高炉小球块表面上附着有二氧化钛光催化剂层。
上述的一种基于光催化技术的人工湿地污水处理***，含钛高炉小球块的粒径为3cm。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、本实用新型采用含钛高炉小球块作为人工湿地的主要填料层，来提高人工湿地处理污水的性能，有效解决了污水水体中各类有机物难以降解去毒的难题；
2、本实用新型的含钛高炉小球块表面设置密集小坑，解决了二氧化钛光催化剂固着容易脱落问题的同时，也大大增加了污水与二氧化钛光催化剂接触的面积，加强了污水处理效率；
3、本实用新型的含钛高炉小球块为石英玻璃球，对于可见光有很好的通透性，从各个方向射来的光线都具有杀菌净化效果，提高了光催化水平；
4、本实用新型的人工湿地前端进水区为V型槽，人工湿地中的碎石布水区和土壤渣粉混合层之间设置有穿孔花墙，保证了配水、集水的均匀性，同时也加强了处理污水的性能。
本实用新型下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的人工湿地污水处理***的剖面图；
图2为本实用新型的人工湿地污水处理***的俯视图；
图3为本实用新型的人工湿地前端进水区V型槽平面图；
图4为图3的B-B面剖面图；
图5为图3的A-A面剖面图；
图6为本实用新型的含钛高炉小球块结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种基于光催化技术的人工湿地污水处理***，其特征在于：包括土壤渣粉混合层4和种植在土壤渣粉混合层4上的湿地植物6，所述土壤渣粉混合层4的表面嵌置有用于光催化的含钛高炉小球块2，所述土壤渣粉混合层4前端设置有用于使水流均匀流出的穿孔花墙7，所述穿孔花墙7前端为碎石布水区3，所述碎石布水区3中嵌入进水管1，所述土壤渣粉混合层4后端设置有集水管5。
如图2所示，所述进水管1为多根。
如图3、4、5所示，所述进水管1前端为进水区，所述进水区设置为V型槽，所述进水区上设置有加锁的盖子9。所述进水管1中设置有调节阀8。
本实施例中，所述穿孔花墙7孔口水流速度不大于0.2m/s。
如图6所示，所述含钛高炉小球块2为石英玻璃球。所述含钛高炉小球块2球面设置有多个凹陷的半球小坑21。
本实施例中，所述含钛高炉小球块2表面上附着有二氧化钛光催化剂层。其制备方式是将小球块侵泡在二氧化钛的悬浊液中，进行二氧化钛涂布，随后将涂布有二氧化钛的小球块在500摄氏度左右的高温下进行烧结。
本实施例中，含钛高炉小球块2的粒径为3cm。
本实用新型的光催化处理污水工作原理是：人工湿地的土壤渣粉混合层表面嵌置的含钛高炉小球块在光照条件下，在水中发生光催化反应。二氧化钛属于N型半导体,其能带是不连续的,在充满电子的低能价带和空的高能导带之间存在一个禁带,带隙能为3.2eV,光催化所需入射光最大波长为387.5nm。当λ≤387.5nm的光波辐射照射二氧化钛时,处于价带的电子被激发跃迁到导带,生成高活性电子,同时在价带上产生相应的空穴,从而形成具有高度活性的电子/空穴对,并在电场作用下分离,向粒子表面迁移,既可直接将吸附的有机物分子氧化,也可与吸附在二氧化钛表面的羟基或水分子反应生成氧化性很强的活性物质氢氧自由基。自由基是一种非选择性的强氧化剂,可以氧化包括生物难以降解的各种有机物,使之彻底氧化为二氧化碳,水和其他无机物。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于光催化技术的人工湿地污水处理***，其特征在于：包括土壤渣粉混合层(4)和种植在土壤渣粉混合层(4)上的湿地植物(6)，所述土壤渣粉混合层(4)的表面嵌置有用于光催化的含钛高炉小球块(2)，所述土壤渣粉混合层(4)前端设置有用于使水流均匀流出的穿孔花墙(7)，所述穿孔花墙(7)前端为碎石布水区(3)，所述碎石布水区(3)中嵌入进水管(1)，所述土壤渣粉混合层(4)后端设置有集水管(5)。
2.按照权利要求1所述的一种基于光催化技术的人工湿地污水处理***，其特征在于：所述进水管(1)为多根。
3.按照权利要求2所述的一种基于光催化技术的人工湿地污水处理***，其特征在于：所述进水管(1)前端为进水区，所述进水区设置为V型槽，所述进水区上设置有加锁的盖子(9)。
4.按照权利要求2所述的一种基于光催化技术的人工湿地污水处理***，其特征在于：所述进水管(1)中设置有调节阀(8)。
5.按照权利要求1所述的一种基于光催化技术的人工湿地污水处理***，其特征在于：所述穿孔花墙(7)孔口水流速度不大于0.2m/s。
6.按照权利要求1所述的一种基于光催化技术的人工湿地污水处理***，其特征在于：所述含钛高炉小球块(2)为石英玻璃球。
7.按照权利要求6所述的一种基于光催化技术的人工湿地污水处理***，其特征在于：所述含钛高炉小球块(2)球面设置有多个凹陷的半球小坑(21)。
8.按照权利要求7所述的一种基于光催化技术的人工湿地污水处理***，其特征在于：所述含钛高炉小球块(2)表面上附着有二氧化钛光催化剂层。
9.按照权利要求6所述的一种基于光催化技术的人工湿地污水处理***，其特征在于：含钛高炉小球块(2)的粒径为3cm。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110655276A (zh) * 2019-10-17 2020-01-07 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 溢流式光催化型人工湿地污水处理装置及方法

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