專利名稱：清潔化城市污水凈化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種清潔化城市污水凈化系統(tǒng)，具體地說(shuō)涉及一種應(yīng)用光催化技術(shù)凈 化城市污水的系統(tǒng)，該系統(tǒng)的凈化過(guò)程符合國(guó)家清潔化生產(chǎn)的要求。
背景技術(shù)：
城市污水處理是指為改變污水性質(zhì)，使其對(duì)環(huán)境水域不產(chǎn)生危害而采取的措施。 城市污水處理一般分為三級(jí)一級(jí)處理，系應(yīng)用物理處理法去除污水中不溶解的污染物； 二級(jí)處理，系應(yīng)用生物處理法將污水中各種復(fù)雜的有機(jī)物氧化降解為簡(jiǎn)單的物質(zhì)；三級(jí)處 理，系應(yīng)用化學(xué)沉淀法、生物化學(xué)法、物理化學(xué)法等，去除污水中的磷、氮、難降解的有機(jī)物、 無(wú)機(jī)鹽等。通常城市污水處理以一級(jí)處理為預(yù)處理，二級(jí)處理為主體，三級(jí)處理很少使用。 由于二級(jí)處理排出的剩余污泥會(huì)造成二次污染，因此還要進(jìn)行污泥處理。同時(shí)在一級(jí)和二 級(jí)處理中(主要是二級(jí)處理)還會(huì)釋放出惡臭污染物氣體，必須對(duì)這些惡臭污染物氣體進(jìn) 行凈化處理，達(dá)標(biāo)后才能排放。所以，我國(guó)目前采用的城市污水處理技術(shù)不是真正意義上的 環(huán)境保護(hù)技術(shù)，因?yàn)樗ㄟ^(guò)惡臭污染物氣體和污泥的排放，將污染物從水中轉(zhuǎn)移到了大氣 和土壤中。水資源的稀缺性和重要性使人們從未停止對(duì)污水凈化新技術(shù)的探索。近一二十 年來(lái)，光催化技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用于水質(zhì)凈化，在光催化作用機(jī)理、催化劑研制等方面取得了眾多 非常積極的成果。大量的研究表明，光催化不僅僅是活潑的h+和⑷?。∽杂苫延袡C(jī)物通過(guò) 一系列反應(yīng)氧化成0)2和吐0，同時(shí)還能還原Cr6+、Hg2+、Ag+等重金屬離子和無(wú)機(jī)污染物。光 催化技術(shù)未能大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用于污水處理凈化的原因是雖然目前國(guó)內(nèi)外對(duì)光催化反應(yīng) 器進(jìn)行了不同方式的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，但只是停留在小型的污水處理工藝和試驗(yàn)階段，諸如水 質(zhì)凈化器等，較大型化的光催化反應(yīng)器的研發(fā)尚未開(kāi)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)大型、高效的Ti02光催化平推流反應(yīng)器，并以此為 核心同其它輔助裝置和技術(shù)進(jìn)行集成，提供一種清潔化城市污水凈化系統(tǒng)。本發(fā)明由集水 井、格柵、調(diào)節(jié)池、除臭裝置、磁場(chǎng)發(fā)生裝置、光催化平推流反應(yīng)器和凈水沉淀池等組成。本發(fā)明的凈化機(jī)理和過(guò)程城市污水經(jīng)管網(wǎng)輸至集水井，經(jīng)格柵處理后進(jìn)入調(diào)節(jié) 池。調(diào)節(jié)池的主要作用是進(jìn)行污水水量調(diào)節(jié)，盡可能將晚上和凌晨的污水儲(chǔ)存起來(lái)，以便白 天利用自然光進(jìn)行光催化凈化；調(diào)節(jié)池在進(jìn)行水量調(diào)節(jié)的過(guò)程中將會(huì)有少量的揮發(fā)性氣體 污染物溢出，這部分氣體污染物由除臭裝置去除。當(dāng)污水由進(jìn)水泵提升到布水器時(shí)，由于污 水切割磁力線，使污水中的溶解氧含量增高并產(chǎn)生H202、污水中的污染物大分子團(tuán)變成小分 子。污水中溶解氧含量增高并產(chǎn)生H2o2可以減少電子與空穴的復(fù)合幾率(這是因?yàn)檠趸瘎?可強(qiáng)有力地俘獲導(dǎo)帶電子)，提高催化劑的活性；污染物大分子團(tuán)變成小分子，可增強(qiáng)污染 物與光催化劑表面的接觸，提高降解速度。污水通過(guò)布水器在反應(yīng)器中以平推流的方式流 動(dòng)時(shí)，污染物在光催化劑的作用下在催化劑表面或附近不斷發(fā)生氧化分解和還原反應(yīng)，使 污水中的污染物得到降解凈化。在環(huán)保部門的監(jiān)測(cè)下，凈水通過(guò)沉淀池巴歇爾槽排入自然環(huán)境。沉淀池中的污泥在沉淀前以極小的溶膠形態(tài)通過(guò)反應(yīng)器時(shí)也參加了光催化反應(yīng)，同 時(shí)由于水中的重金屬離子和無(wú)機(jī)污染物被還原成無(wú)毒產(chǎn)物，因此，凈水沉淀池中的污泥是 清潔的。在陰雨天或春季，開(kāi)啟人工光源輔助照射，以保證光催化反應(yīng)所需要的紫外光通量 和強(qiáng)度。應(yīng)用該系統(tǒng)建設(shè)的城市污水處理廠，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，其建設(shè)成本低廉、出水 水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)、運(yùn)行成本小、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單方便、無(wú)臭氣排放、污泥達(dá)到直接排放標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明設(shè)計(jì)(實(shí)施方式)的要點(diǎn)是(1)集水井上端內(nèi)壁、整個(gè)格柵表面、調(diào)節(jié)池上端內(nèi)壁必須用二氧化鈦涂膜劑進(jìn)行 涂膜，以便污水在進(jìn)入反應(yīng)器之前盡可能地通過(guò)光催化反應(yīng)降解一些其中的污染物；(2)調(diào)節(jié)池的主要作用是進(jìn)行污水水量調(diào)節(jié)，盡可能將晚上和凌晨的污水儲(chǔ)存起 來(lái)，以便白天利用自然光進(jìn)行光催化凈化。這是一個(gè)非常好的節(jié)能設(shè)計(jì)理念，但調(diào)節(jié)池在 進(jìn)行水量調(diào)節(jié)的過(guò)程中將會(huì)有揮發(fā)性氣體污染物溢出，這部分氣體污染物不能無(wú)組織地外 排，需要進(jìn)行凈化。解決方案是按權(quán)利要求書(shū)第2、3條的規(guī)定制作、安裝除臭裝置。除臭 裝置白天利用自然光除臭，晚上利用汞齊燈的紫外光照射除臭。(3)調(diào)節(jié)池的進(jìn)水口設(shè)在光催化平推流反應(yīng)器安裝有布水器的一端，在這一端布 置進(jìn)水管泵(使污水從調(diào)節(jié)池進(jìn)入布水器)，水管穿行于一簇U形永久性磁鐵，以便污水切 割磁力線后進(jìn)入布水器；(4)先準(zhǔn)備好足額的陶瓷棒光催化劑，規(guī)格為直徑0. 5cm、長(zhǎng)5-8cm，陶瓷棒光催化 劑一端用于嵌入混凝土，負(fù)載納米二氧化鈦薄膜的另一端用塑料薄膜包覆(施工完成后再 去掉)。進(jìn)行光催化平推流反應(yīng)器床體槽形混凝土結(jié)構(gòu)的施工時(shí)，讓陶瓷棒光催化劑嵌入底 面混凝土約2cm，相鄰兩根之間的距離相同，為1cm左右，形成陶瓷棒光催化劑陣列，同時(shí)使 用噴粉器將納米二氧化鈦負(fù)載到槽形混凝土結(jié)構(gòu)的底面和兩邊內(nèi)壁面上，利用水泥的凝聚 性形成二氧化鈦薄膜。布水器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要保障污水以較均勻的形態(tài)進(jìn)入光催化平推流反 應(yīng)器。在槽形混凝土結(jié)構(gòu)的兩邊安裝若干帶反射裝置的低壓長(zhǎng)效汞齊燈；污水在平推流過(guò) 程中，在流動(dòng)方向上污水中的污染物沒(méi)有返混，而在垂直于流動(dòng)方向的平面上，由于陶瓷棒 光催化劑陣列的擾動(dòng)作用，污水中的污染物得到最大程度混合和分散，這樣就建成了非常 理想的光催化平推流反應(yīng)器；(5)凈水沉淀池建在反應(yīng)器出口下方，污水經(jīng)光催化平推流反應(yīng)器凈化后，在出口 處跌濺進(jìn)入沉淀池，經(jīng)巴歇爾槽排入自然環(huán)境。沉淀池中的凈化水不含微生物、重金屬離子 和有機(jī)污染物等，已是質(zhì)量非常好的水了，在缺水地區(qū)可直接作為再生水使用，或稍作處理 后可作為飲用水使用。
具體實(shí)施例方式本領(lǐng)域工程技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案以及上述設(shè)計(jì)(實(shí)施方式)的要點(diǎn)， 可應(yīng)用本發(fā)明設(shè)計(jì)相應(yīng)的城市污水處理廠來(lái)凈化城市污水。本發(fā)明也可用于現(xiàn)有城市污水 處理廠的擴(kuò)建項(xiàng)目。實(shí)施例1某縣城新建日處理2萬(wàn)噸污水處理廠應(yīng)用本發(fā)明_清潔化城市污水凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)該污水處理廠，主要參數(shù)如下(1)調(diào)節(jié)池長(zhǎng)100m，寬50m，容積15000m3，置于反應(yīng)器下方；(2)選用川崎重工二氧化鈦涂膜劑，武漢方圓納米二氧化鈦粉末；
(3)除臭裝置泡沫陶瓷光催化劑直接嵌入調(diào)節(jié)池與反應(yīng)器外底面之間，泡沫陶 瓷光催化劑由5ppi泡沫陶瓷(50X50X5cm)負(fù)載納米二氧化鈦薄膜制成，反應(yīng)器外底面離 邊緣10cm、每隔5m安裝1000W低壓汞齊燈；(4)固定1塊可產(chǎn)生強(qiáng)度為2T磁場(chǎng)的U形永久性磁鐵，讓進(jìn)水管穿過(guò)U形永久性 磁鐵；(5)光催化平推流反應(yīng)器離調(diào)節(jié)池0. 5m,長(zhǎng)100m，寬50m，陶瓷棒光催化劑規(guī)格為 直徑 0. 5cm、長(zhǎng) 6cm。根據(jù)湖北省預(yù)算定額標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，該污水處理廠建設(shè)成本約580萬(wàn)元，大大低于現(xiàn) 有建設(shè)成本。
權(quán)利要求
一種清潔化城市污水凈化系統(tǒng)，其特征在于它是由集水井、格柵、調(diào)節(jié)池、除臭裝置、磁場(chǎng)發(fā)生裝置、光催化平推流反應(yīng)器和凈水沉淀池組成；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集水井、格柵、調(diào)節(jié)池，其特征在于集水井和調(diào)節(jié)池上端內(nèi)壁 以及格柵表面用二氧化鈦涂膜劑進(jìn)行涂膜；調(diào)節(jié)池完全置于光催化平推流反應(yīng)器下方，調(diào) 節(jié)池與光催化平推流反應(yīng)器外底面之間安裝除臭裝置；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的除臭裝置，其特征在于其主要由泡沫陶瓷光催化劑和安裝在 光催化平推流反應(yīng)器外底面邊緣的汞齊燈組成，泡沫陶瓷光催化劑系采用冷氣動(dòng)力噴涂的 方法，在泡沫陶瓷比表面負(fù)載納米二氧化鈦粉末形成薄膜而成；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁場(chǎng)發(fā)生裝置，其特征在于安裝固定一簇U形永久性磁鐵而 成，進(jìn)水管穿過(guò)U形永久性磁鐵使污水切割磁力線后進(jìn)入布水器；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光催化平推流反應(yīng)器，其特征在于其床體形狀為槽形，一端 安裝布水器，另一端作為出口，布水器與進(jìn)水管泵構(gòu)成推流器；
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光催化平推流反應(yīng)器，其特征在于其床體為槽形混凝土結(jié) 構(gòu)，外底面離調(diào)節(jié)池0. 5-2m;
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光催化平推流反應(yīng)器，其特征在于使用噴粉器將納米二氧化 鈦負(fù)載到槽形混凝土結(jié)構(gòu)的底面和兩邊內(nèi)壁面上，利用水泥的凝聚性形成二氧化鈦薄膜；
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光催化平推流反應(yīng)器，其特征在于在槽形混凝土結(jié)構(gòu)的底面 布置規(guī)格為直徑為0. 5cm、長(zhǎng)為5-12cm的陶瓷棒光催化劑陣列，相鄰兩根陶瓷棒光催化劑 之間的距離約1cm，陶瓷棒光催化劑陣列對(duì)推流中的污水形成擾動(dòng)；陶瓷棒光催化劑系采 用冷氣動(dòng)力噴涂的方法在陶瓷棒表面負(fù)載納米二氧化鈦粉末形成薄膜而成；
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光催化平推流反應(yīng)器，其特征在于在其槽形混凝土結(jié)構(gòu)的兩 邊安裝若干帶反射裝置的低壓長(zhǎng)效汞齊燈；
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凈水沉淀池，其特征在于沉淀池布置在光催化平推流反應(yīng) 器出口下方，污水經(jīng)光催化平推流反應(yīng)器凈化后，在出口處跌濺進(jìn)入沉淀池，沉淀池排放口 安裝巴歇爾槽。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種清潔化城市污水凈化系統(tǒng)，具體地說(shuō)涉及一種應(yīng)用光催化技術(shù)凈化城市污水的系統(tǒng)，該系統(tǒng)的凈化過(guò)程符合國(guó)家清潔化生產(chǎn)的要求。該系統(tǒng)由集水井、格柵、調(diào)節(jié)池、磁場(chǎng)發(fā)生裝置、光催化平推流反應(yīng)器和凈水沉淀池組成。應(yīng)用該系統(tǒng)建設(shè)的城市污水處理廠，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，其建設(shè)成本低廉、出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)、運(yùn)行成本小、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單方便、無(wú)臭氣排放、污泥達(dá)到直接排放標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號(hào)C02F1/30GK101941772SQ201010274988
公開(kāi)日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2010年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月3日
發(fā)明者張 杰 申請(qǐng)人:武漢慧邦環(huán)境工程技術(shù)有限公司