專利名稱：用于水處理的轉(zhuǎn)盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及水處理裝置及方法，更具體是涉及一種用于水污染裝置中的仿生水草轉(zhuǎn)盤及其水處理方法。
背景技術(shù)：
生物轉(zhuǎn)盤處理污水技術(shù)始創(chuàng)于德國Stuttgart工學(xué)院(李世璋.生物轉(zhuǎn)盤處理污水——沈陽市皮毛廠污水處理工程剖析。沈陽建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，1994，10(1)40～44)。生物轉(zhuǎn)盤是一種生物膜法廢水處理設(shè)備。常規(guī)的生物轉(zhuǎn)盤是由固定在一根軸上的許多間距很小的圓盤或多邊形盤片組成。盤片是由聚氯乙烯、聚乙烯、泡沫聚苯乙烯、玻璃鋼、鋁合金等材料制成。盤片是平板、點(diǎn)波波紋板或組合形式。轉(zhuǎn)盤在電機(jī)的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)(唐受印，汪大翚等編。廢水處理工程?；瘜W(xué)工業(yè)出版社，1998)。為了增大轉(zhuǎn)盤表面，中國專利(申請(qǐng)?zhí)?1220151.7)公布了一種改進(jìn)的生物轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)為在多邊形盤片上布置平行于盤片緣邊的輻條，外觀形狀如平板上有蜘蛛網(wǎng)一般?，F(xiàn)有生物轉(zhuǎn)盤技術(shù)，目前主要用在處理城市污水和工業(yè)廢水方面，但還存在如下缺點(diǎn)1.盤片是平面，一般的微生物(如土著微生物)在其上附著及繁殖較困難，需采用特殊的微生物菌種。若用在河道和湖泊的水體凈化，則外加微生物可能引發(fā)原有生物種群失衡，而導(dǎo)致生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)；2.盤片為二維結(jié)構(gòu)，盤片與水接觸表面積較小，因而處理效率較低；3.盤片平面與水流方向平行，故不能有效地利用水流動(dòng)能來驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，需要消耗電能。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)已有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提供一種結(jié)合仿生水草生物技術(shù)和光催化氧化技術(shù)的用于水處理的轉(zhuǎn)盤。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種用于水處理的轉(zhuǎn)盤，包括轉(zhuǎn)軸及固定在轉(zhuǎn)軸上的葉輪，其特點(diǎn)是葉輪由葉片及位于葉片兩側(cè)的擋片構(gòu)成，葉片和/或擋片的一側(cè)面種植有仿生水草，葉片和/或擋片的另一側(cè)面鍍二氧化鈦。
葉片和/或擋片的一側(cè)面種植有仿生水草，可以達(dá)到仿生水草大量吸引微生物聚集合繁殖，進(jìn)而促進(jìn)生化反應(yīng)和凈化水體的效果。
葉片和/或擋片的另一側(cè)面鍍二氧化鈦，可以達(dá)到二氧化鈦在太陽光或紫外線光源的作用進(jìn)行光催化氧化有機(jī)物的效果。
葉片的內(nèi)側(cè)面、擋片的外側(cè)面種植有仿生水草，葉片的外側(cè)面、擋片的內(nèi)側(cè)面鍍二氧化鈦，可以達(dá)到仿生水草大量吸引微生物聚集合繁殖和二氧化鈦在太陽光或紫外線光源的作用進(jìn)行光催化氧化有機(jī)物相結(jié)合的效果。
葉片的形狀為流線型曲面或V型平面，可以達(dá)到轉(zhuǎn)盤在水流動(dòng)能的作用下定向轉(zhuǎn)盤的效果。
擋片外側(cè)面呈波紋狀，可以達(dá)到增大擋片的外側(cè)面積，從而增大與水體接觸表面積的效果。
擋片上分布有若干孔，可以達(dá)到增大擋片的外側(cè)面積及便于微生物污泥排泄的效果。
使用時(shí)，可以將一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)盤同軸組裝在一起進(jìn)行水處理。
本實(shí)用新型裝置的水處理原理及過程如下仿生水草是一種高比表面積的三維有機(jī)材料，類似于天然水草叢，但不溶解，不腐敗，各種微生物包括土著微生物可在其上附著和繁殖。利用仿生水草形成的微環(huán)境吸引土著微生物聚集和大量繁殖，促進(jìn)生化反應(yīng)和凈化水體。在水流作用下，轉(zhuǎn)盤緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)。在水中浸沒時(shí)，水體(污水)中的有機(jī)物將被滋生在葉輪仿生水草上的微生物吸附；當(dāng)葉輪離開水體(污水)時(shí)，仿生水草葉片側(cè)面形成薄水膜從空氣中吸氧，同時(shí)在微生物酶的作用下，被吸附的有機(jī)物進(jìn)行氧化分解。在葉輪上的仿生水草上附著的生物膜與污水、空氣之間進(jìn)行著有機(jī)物、O2、CO2、NH3等的傳遞。葉輪不斷地轉(zhuǎn)動(dòng)，污水中的有機(jī)物不斷地分解。同時(shí)，葉輪在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，可把部分空氣壓入水中，將促進(jìn)有機(jī)物的氧化分解。另一方面，在葉輪葉片的外側(cè)面和擋板的內(nèi)側(cè)面上將發(fā)生以光催化氧化降解為主的光催化——生物降解有機(jī)物的過程。在太陽光或紫外線光源的照射下，鍍二氧化鈦的側(cè)面發(fā)生光催化氧化反應(yīng)。在半導(dǎo)體中失去電子的主要水分子、OH-和有機(jī)物本身均可充當(dāng)光生空穴的捕獲劑。水分子經(jīng)變化后生成氧化能力極強(qiáng)的羥基自由基，·OH是水中存在的氧化劑中反應(yīng)活性最強(qiáng)的，而且對(duì)作用物幾乎沒有選擇性。光生電子的捕獲劑主要是吸附在二氧化鈦表面的氧，它既可抑制電子與空穴的復(fù)合，同時(shí)也是氧化劑，可以氧化己羥基化的反應(yīng)物，是表面羥基的另一來源。同時(shí)二氧化鈦表面高活性的光生電子具有很強(qiáng)的還原能力，可以還原去除水中的金屬離子?？傊?，通過光激活后，二氧化鈦產(chǎn)生高活性光生空穴和光生電子，形成氧化—還原體系，經(jīng)過一系列可能的反應(yīng)之后產(chǎn)生大量的高活性自由基，其中·OH是主要的自由基。光催化形成的自由基及作光生電子的主要捕獲劑——吸附在二氧化鈦表面的氧，與污水中的有機(jī)物發(fā)生氧化反應(yīng)，從而降解有機(jī)物。同時(shí)，在二氧化鈦表面具有高還原活性的光生電子，可以去除水中的金屬離子。葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)過程，即是葉輪轉(zhuǎn)出水面實(shí)現(xiàn)光催化和形成自由基，葉輪浸入污水中與有機(jī)物接觸實(shí)現(xiàn)高效氧化和有機(jī)物降解的過程。此外，在葉輪葉片和擋板的鍍二氧化鈦表面上，也會(huì)吸附部分微生物。在處理過程中，這部分微生物也會(huì)對(duì)污水中的有機(jī)物產(chǎn)生生物降解作用，且光催化形成的氧化環(huán)境，對(duì)生物降解有利，因而可以提高污水處理效果。仿生水草的生物降解與光催化氧化相結(jié)合，可以大大提高污水處理效率，同時(shí)，可以提高對(duì)水質(zhì)的適應(yīng)能力。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)用于水處理的轉(zhuǎn)盤葉輪的葉片和擋片的內(nèi)外側(cè)面分別種植仿生水草和鍍二氧化鈦，集成了生化技術(shù)、曝氣技術(shù)、光催化技術(shù)、吸附技術(shù)，充分發(fā)揮各技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，使得本裝置能高效地處理污水；(2)葉輪葉片內(nèi)側(cè)面和擋片外側(cè)面上種植仿生水草，與水接觸的表面積大，能大量吸引微生物聚集合繁殖，可以大大提高生物處理效率；(3)生化過程可利用該水域的土著微生物，不需要培育和引入外來優(yōu)勢(shì)微生物，不會(huì)破壞該水域的生態(tài)平衡和導(dǎo)致生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)；(4)葉片為流線型設(shè)計(jì)的用于水處理的轉(zhuǎn)盤利用水流動(dòng)能驅(qū)動(dòng)，可以不消耗其它能源。葉片的形狀保證了轉(zhuǎn)盤能夠在水流作用下定向轉(zhuǎn)動(dòng)；(5)二氧化鈦固定地附著在基體材料上，克服了懸浮相光催化氧化法進(jìn)行光催化降解有害有機(jī)物存在的催化劑易失活、易凝聚、難分離、利用率低等固有弊端。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的分解圖。
具體實(shí)施方式
圖1中，3個(gè)轉(zhuǎn)盤同軸組裝在一起。如圖1、2所示，用于水處理的轉(zhuǎn)盤包括轉(zhuǎn)軸1通過平鍵與葉片2及位于葉片兩側(cè)的擋片3連接，葉片2內(nèi)側(cè)面種植仿生水草4，葉片2的外側(cè)面鍍二氧化鈦5，葉片2形狀根據(jù)流體力學(xué)原理設(shè)計(jì)成流線型，以使葉輪能夠在水流動(dòng)能的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)。葉片兩側(cè)的擋片內(nèi)側(cè)面鍍二氧化鈦5，外側(cè)面呈波紋狀，且其上種植仿生水草4。
將圖1的用于水處理的轉(zhuǎn)盤安裝在污水處理裝置上，處理裝置停放在待處理河道(湖泊)水域。轉(zhuǎn)盤約1/2～2/3高度浸沒在水中時(shí)效果較好，本實(shí)施方式將轉(zhuǎn)盤的1/2高度浸沒在水中。轉(zhuǎn)盤在水流的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，完成生化、光催化氧化、曝氣過程，而不需外加能源。
本實(shí)施方式具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值，是高效河道湖泊污水處理凈化裝置，且機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，工藝較簡單，操作方便。由于各河道或湖泊水體水質(zhì)差別很大，水質(zhì)凈化能力因水體不同而異，故本實(shí)施方式的裝置水質(zhì)凈化能力為一區(qū)間綜合處理水量45～90m3/h；充氧量9kg O2/h；去除CODCr能力2.8～5.4kg CODCr/h；去除BOD5能力1.3～2.4kg BOD5/h；去除NH3-N能力0.28～0.60kg NH3-N/h；去除TP能力0.025～0.050kg TP/h；透明度提高能力20～45cm。
權(quán)利要求1.一種用于水處理的轉(zhuǎn)盤，包括轉(zhuǎn)軸及固定在轉(zhuǎn)軸上的葉輪，其特征在于葉輪由葉片及位于葉片兩側(cè)的擋片構(gòu)成，葉片和/或擋片的一側(cè)面種植有仿生水草。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水處理的轉(zhuǎn)盤，其特征在于葉片和/或擋片的另一側(cè)面鍍二氧化鈦。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水處理的轉(zhuǎn)盤，其特征在于葉片的內(nèi)側(cè)面、擋片的外側(cè)面種植有仿生水草。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于水處理的轉(zhuǎn)盤，其特征在于葉片的外側(cè)面、擋片的內(nèi)側(cè)面鍍二氧化鈦。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的用于水處理的轉(zhuǎn)盤，其特征在于葉片的形狀為流線型曲面或V型平面。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的用于水處理的轉(zhuǎn)盤，其特征在于葉片的外側(cè)面、擋片的內(nèi)側(cè)面鍍二氧化鈦，葉片的內(nèi)側(cè)面、擋片的外側(cè)面種植有仿生水草；葉片的形狀為流線型曲面或V型平面。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的用于水處理的轉(zhuǎn)盤，其特征在于擋片外側(cè)面呈波紋狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的用于水處理的轉(zhuǎn)盤，其特征在于葉片的外側(cè)面、擋片的內(nèi)側(cè)面鍍二氧化鈦，葉片的內(nèi)側(cè)面、擋片的外側(cè)面種植有仿生水草；葉片的形狀為流線型曲面或V型平面；擋片外側(cè)面呈波紋狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的用于水處理的轉(zhuǎn)盤，其特征在于擋片上分布有若干孔。
10.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的用于水處理的轉(zhuǎn)盤，其特征在于葉片的外側(cè)面、擋片的內(nèi)側(cè)面鍍二氧化鈦，葉片的內(nèi)側(cè)面、擋片的外側(cè)面種植有仿生水草；葉片的形狀為流線型曲面或V型平面；擋片外側(cè)面呈波紋狀；擋片上分布有若干孔。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于水處理的轉(zhuǎn)盤，包括轉(zhuǎn)軸及固定在轉(zhuǎn)軸上的葉輪，其特點(diǎn)是葉輪由葉片及位于葉片兩側(cè)的擋片構(gòu)成，葉片和擋片的內(nèi)外側(cè)面分別種植仿生水草和鍍二氧化鈦，集成了生化技術(shù)、曝氣技術(shù)、光催化技術(shù)、吸附技術(shù)，充分發(fā)揮各技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，使得本實(shí)用新型裝置能高效地處理污水。
文檔編號(hào)C02F3/10GK2666895SQ200320117700
公開日2004年12月29日 申請(qǐng)日期2003年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月4日
發(fā)明者陳維平, 李元元, 吳純德, 江帆, 朱權(quán)利, 李小強(qiáng), 張文 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)