一種光催化耦合生物轉(zhuǎn)筒的制作方法
【專利摘要】一種光催化耦合生物轉(zhuǎn)筒，包括生物轉(zhuǎn)盤和光催化網(wǎng)筒，生物轉(zhuǎn)盤由轉(zhuǎn)軸和生物轉(zhuǎn)輪組成，各個(gè)生物轉(zhuǎn)輪間隔地排布并連接在轉(zhuǎn)軸上，生物轉(zhuǎn)輪外圍套裝有光催化網(wǎng)筒，光催化網(wǎng)筒由內(nèi)網(wǎng)筒和外網(wǎng)筒構(gòu)成，內(nèi)網(wǎng)筒套裝在外網(wǎng)筒內(nèi)，內(nèi)網(wǎng)筒的外壁上均勻分布有突刺，并在內(nèi)網(wǎng)筒的外壁上圍裹有三維二氧化鈦纖維層。所述生物轉(zhuǎn)輪由內(nèi)環(huán)、外環(huán)、隔板和筋片組成，內(nèi)環(huán)和外環(huán)同軸，內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間設(shè)置有與其軸線垂直的隔板，隔板兩側(cè)在內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間設(shè)置有筋片。該轉(zhuǎn)筒實(shí)現(xiàn)了光催化反應(yīng)與好氧膜生物反應(yīng)的有機(jī)結(jié)合，充分發(fā)揮了光催化與生物降解的協(xié)同作用，從而實(shí)現(xiàn)了對污廢水中難生物降解物質(zhì)的高效降解，保證了凈化效果，提高了污廢水的處理效率。
【專利說明】一種光催化耦合生物轉(zhuǎn)筒
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于對污廢水進(jìn)行處理，凈化水質(zhì)的生物和光催化處理裝置，屬于水處理【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]在污廢水處理中，處理設(shè)備與技術(shù)至關(guān)重要。目前廣泛使用的生物轉(zhuǎn)盤水處理設(shè)備即是一種高效的污廢水生物膜水處理設(shè)備，它由水槽和一組圓盤構(gòu)成，圓盤下部浸沒在水中，圓盤上部暴露在空氣中，圓盤表面生長有生物群落，轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)盤周而復(fù)始地吸附和生物氧化有機(jī)污染物，使污廢水得到凈化。生物轉(zhuǎn)盤盤片上的生物膜交替地與水和空氣接觸，從而形成了一個(gè)連續(xù)的覆氧、吸附、傳質(zhì)和氧化降解的好氧生物處理全過程。生物轉(zhuǎn)盤技術(shù)特別適宜于可生化性良好的污廢水處理，但無法對難降解有機(jī)污廢水進(jìn)行有效處理。因此，尋求一種經(jīng)濟(jì)高效的難降解有機(jī)物去除技術(shù)與之相結(jié)合，在實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)的基礎(chǔ)上徹底去除水中各類有機(jī)物，業(yè)已成為普適性水處理設(shè)備研究與開發(fā)的重點(diǎn)。
[0003]中國專利文獻(xiàn)CN101935134B公開的《一種生物轉(zhuǎn)盤污水處理設(shè)備》，包括好氧生物轉(zhuǎn)盤處理裝置、厭氧生物轉(zhuǎn)盤處理裝置和過濾裝置；所述好氧生物轉(zhuǎn)盤處理裝置的出水口與厭氧生物轉(zhuǎn)盤處理裝置的進(jìn)水口連接，厭氧生物轉(zhuǎn)盤處理裝置末端設(shè)置過濾裝置。該設(shè)備將好氧生物轉(zhuǎn)盤處理裝置、厭氧生物轉(zhuǎn)盤處理裝置及過濾裝置有機(jī)組合，通過對污水分段進(jìn)行好氧、厭氧和沉淀過濾處理，同時(shí)實(shí)現(xiàn)去除有機(jī)污染物、脫氮、沉淀、過濾等多項(xiàng)功能。但是該設(shè)備仍然是以現(xiàn)有的好氧、厭氧和沉淀過濾等常規(guī)處理工藝凈化水質(zhì)，流程復(fù)雜且不適用于難降解有機(jī)污廢水的凈化處理。凈化效果和凈化效率有待進(jìn)一步提高。
[0004]光催化技術(shù)可簡單高效地氧化乃至礦化水中的難降解有機(jī)物且無選擇性，常用的光催化劑二氧化鈦具有活性高、成本低、穩(wěn)定性好、降解效率高及無二次污染等特點(diǎn)，從而成為深度水處理新技術(shù)的研`究熱點(diǎn)。但常規(guī)的二氧化鈦納米微粉存在著易凝聚、難回收及透光率低等固有缺陷，極大地限制了這項(xiàng)技術(shù)走向?qū)嵱??；诙趸伡{米基質(zhì)的水處理功能化纖維，也即二氧化鈦纖維的出現(xiàn)為全面解決上述瓶頸問題提供了可能:在不降低納米二氧化鈦光催化性能的前提下，使用中可大幅提高光量子效率，使用后可直接分離催化劑。然而，二氧化鈦纖維在實(shí)際應(yīng)用中還缺少簡便適配的光催化水處理裝置。
[0005]綜上，研制開發(fā)出一種能夠?qū)⑸镛D(zhuǎn)盤與光催化這兩種技術(shù)組合一體的水處理裝置，實(shí)現(xiàn)包括難降解物質(zhì)在內(nèi)的水中各類有機(jī)物的同步高效降解，具有良好的開發(fā)應(yīng)用前
旦
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【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對現(xiàn)有生物轉(zhuǎn)盤存在的局限性(無法處理水中難降解有機(jī)物)，提供一種凈化效
[0007]果好、效率高的好氧生物處理和光催化技術(shù)優(yōu)勢互補(bǔ)的光催化耦合生物轉(zhuǎn)筒。
[0008]本發(fā)明的光催化耦合生物轉(zhuǎn)筒，采用下述技術(shù)方案:[0009]該轉(zhuǎn)筒，包括生物轉(zhuǎn)盤和光催化網(wǎng)筒，生物轉(zhuǎn)盤由轉(zhuǎn)軸和生物轉(zhuǎn)輪組成，各個(gè)生物轉(zhuǎn)輪間隔地排布并連接在轉(zhuǎn)軸上，在所有生物轉(zhuǎn)輪的外圍套裝有一個(gè)光催化網(wǎng)筒，光催化網(wǎng)筒由內(nèi)網(wǎng)筒和外網(wǎng)筒構(gòu)成，內(nèi)網(wǎng)筒套裝在外網(wǎng)筒內(nèi)，內(nèi)網(wǎng)筒的外壁上均勻分布有突刺，并在內(nèi)網(wǎng)筒的外壁上圍裹有三維二氧化鈦纖維層。
[0010]所述生物轉(zhuǎn)輪由內(nèi)環(huán)、外環(huán)、隔板和筋片組成，內(nèi)環(huán)和外環(huán)同軸，內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間設(shè)置有與其軸線垂直的隔板，隔板兩側(cè)在內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間設(shè)置有筋片。整個(gè)生物轉(zhuǎn)輪為高分子塑料制成。
[0011]所述三維二氧化鈦纖維層為二氧化鈦連續(xù)纖維(光催化劑)構(gòu)成。
[0012]所述光催化網(wǎng)筒的內(nèi)網(wǎng)筒和外網(wǎng)筒均為不銹鋼材質(zhì)，內(nèi)網(wǎng)筒外壁上的突刺長度可設(shè)定為5cm。
[0013]上述轉(zhuǎn)筒運(yùn)行時(shí)，在光催化網(wǎng)筒的上方通過支架設(shè)置紫外燈，在白天日光充足時(shí)可直接采集太陽光作為自然光源；當(dāng)日光不足或當(dāng)遇有陰雨天或在夜晚時(shí)，開啟紫外燈為光催化網(wǎng)筒上的光催化劑提供光源。轉(zhuǎn)軸帶動生物轉(zhuǎn)輪和光催化網(wǎng)筒一起轉(zhuǎn)動，微生物可掛在生物轉(zhuǎn)輪的內(nèi)外環(huán)內(nèi)壁、隔板及各個(gè)筋片上，紫外燈開啟且正常工作時(shí)，由于生物轉(zhuǎn)輪外環(huán)的阻擋，光線不會照射到生物轉(zhuǎn)輪內(nèi)壁、隔板及筋片上，因此，生物轉(zhuǎn)輪內(nèi)壁、隔板及筋片上的微生物不會因紫外線照射而失活，故而可實(shí)現(xiàn)好氧生物法與光催化法的有效組合。
[0014]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0015]1.本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了光催化氧化與好氧膜生物反應(yīng)的有機(jī)結(jié)合，生物轉(zhuǎn)輪上的微生物因受到生物轉(zhuǎn)輪外環(huán)的保護(hù)，不會因紫外線照射而失活，可實(shí)現(xiàn)自身的繁殖，同時(shí)在不降低生物作用的前提下，光催化網(wǎng)筒上的二氧化鈦纖維可利用紫外光或太陽光對水中的污染物進(jìn)行光催化降解，充分發(fā)揮了光催化與生物降解的協(xié)同作用，可實(shí)現(xiàn)對污廢水中難生物降解物質(zhì)的高效降解；
[0016]2.本發(fā)明適用于微污染水源水、中小型企業(yè)難降解有機(jī)污廢水的預(yù)處理和或深度處理以及城鎮(zhèn)水質(zhì)凈化廠(污水處理廠)的三級處理，出水水質(zhì)好且效果持續(xù)穩(wěn)定，在水質(zhì)控制領(lǐng)域具有獨(dú)特而廣闊的應(yīng)用前景；
[0017]3.本發(fā)明中光催化網(wǎng)筒的內(nèi)網(wǎng)筒帶有突刺，二氧化鈦纖維可均勻牢固地圍裹于其外壁，增加了耐水力沖擊負(fù)荷的能力，可使裝置運(yùn)行周期延長；
[0018]4.本發(fā)明在運(yùn)行過程中可同步實(shí)現(xiàn)二氧化鈦纖維的吸附富集與光催化能力的再生。
[0019]5.本發(fā)明中采用生物轉(zhuǎn)輪，增大了表面積，增加了掛膜量；
[0020]6.本發(fā)明還具有結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，易于裝卸的特點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明光催化耦合生物轉(zhuǎn)筒的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2是本發(fā)明中生物轉(zhuǎn)輪的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3是本發(fā)明中生物轉(zhuǎn)輪的剖視圖。
[0024]其中:1、轉(zhuǎn)軸，2、生物轉(zhuǎn)輪，3、內(nèi)網(wǎng)筒，4、突刺，5、三維二氧化鈦纖維層，6、外網(wǎng)筒，
7、外環(huán)，8、內(nèi)環(huán)，9、筋片，10、隔板?！揪唧w實(shí)施方式】
[0025]如圖1所示，本發(fā)明的光催化耦合生物轉(zhuǎn)筒，包括生物轉(zhuǎn)盤和光催化網(wǎng)筒。生物轉(zhuǎn)盤由轉(zhuǎn)軸I和生物轉(zhuǎn)輪2組成。各個(gè)生物轉(zhuǎn)輪2間隔地平行排布并固定連接在轉(zhuǎn)軸I上，生物轉(zhuǎn)輪2的數(shù)量根據(jù)具體情況或整個(gè)生物轉(zhuǎn)盤的大小設(shè)置。生物轉(zhuǎn)輪2為高分子塑料制成，其結(jié)構(gòu)如圖2和圖3所示，由內(nèi)環(huán)8、外環(huán)7、隔板10和筋片9組成，內(nèi)環(huán)8和外環(huán)7同軸，內(nèi)環(huán)8和外環(huán)7之間設(shè)置有與其軸線垂直的隔板10,隔板10將內(nèi)環(huán)8與外環(huán)7之間的空間分為左右兩部分，隔板10左右兩側(cè)在內(nèi)環(huán)8和外環(huán)7之間設(shè)置有多個(gè)筋片9，通過內(nèi)環(huán)8套裝在轉(zhuǎn)軸I上，外環(huán)7起到保護(hù)內(nèi)環(huán)8、外環(huán)內(nèi)壁、隔板10及筋片9上的微生物不受紫外線照射的作用。生物轉(zhuǎn)輪2的表面積比現(xiàn)有常規(guī)生物轉(zhuǎn)盤上的盤片的表面積大得多，增加了掛膜量。在所有生物轉(zhuǎn)輪的外圍套裝有一個(gè)光催化網(wǎng)筒，即所有生物轉(zhuǎn)輪2套裝在一個(gè)光催化網(wǎng)筒內(nèi)，該光催化網(wǎng)筒由內(nèi)網(wǎng)筒3和外網(wǎng)筒6構(gòu)成，內(nèi)網(wǎng)筒3套裝在外網(wǎng)筒6內(nèi)，內(nèi)網(wǎng)筒3的外壁上均勻分布有突刺4，突刺4的長度可設(shè)定為5cm，在內(nèi)網(wǎng)筒3的外壁上圍裹有三維二氧化鈦纖維層5 (采用二氧化鈦連續(xù)纖維)，突刺4的作用是使三維二氧化鈦纖維層5牢固地掛在內(nèi)網(wǎng)筒4的外壁上，不致脫落。三維二氧化鈦纖維層5夾在內(nèi)網(wǎng)筒3和外網(wǎng)筒6之間，外網(wǎng)筒6的作用也是防止三維二氧化鈦纖維層5脫落，從而增強(qiáng)使其耐水力沖擊負(fù)荷的能力。內(nèi)網(wǎng)筒3與生物轉(zhuǎn)輪2中的外環(huán)7固定連接在一起。內(nèi)網(wǎng)筒3和外網(wǎng)筒6均為不銹鋼材質(zhì)。轉(zhuǎn)軸1、生物轉(zhuǎn)輪2、內(nèi)網(wǎng)筒3和外網(wǎng)筒6連接為一個(gè)整體，可隨轉(zhuǎn)軸I一起轉(zhuǎn)動。
[0026]將上述光催化耦合生物轉(zhuǎn)筒橫置于污廢水中，整個(gè)轉(zhuǎn)筒外徑的40%~60%浮出水面，污廢水透過整個(gè)光催化網(wǎng)筒的外網(wǎng)筒6、三維二氧化鈦纖維層5、內(nèi)網(wǎng)筒3以及相臨生物轉(zhuǎn)輪2的間隙進(jìn)入生物轉(zhuǎn)輪2，在生物轉(zhuǎn)輪2的內(nèi)環(huán)8和外環(huán)7的內(nèi)壁、隔板10及各個(gè)筋片9上均可生成生物膜，微生物量大。通過支架在其光催化網(wǎng)筒的上方設(shè)置紫外燈，當(dāng)日光不足或當(dāng)遇有陰雨天或在夜晚時(shí)開啟紫外燈，為光催化網(wǎng)筒上的光催化劑提供光源；在白天日光充足時(shí)可直接采集 太陽光作為自然光源。在啟動運(yùn)行之前，根據(jù)實(shí)際處理情況使整個(gè)轉(zhuǎn)筒以一定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，紫外燈為光催化網(wǎng)筒內(nèi)的光催化劑提供光源時(shí)，由于生物轉(zhuǎn)輪外環(huán)7的阻擋，光線不會照射到生物轉(zhuǎn)輪2的內(nèi)壁、隔板10及各個(gè)筋片9上，因此，生物轉(zhuǎn)輪2上的微生物不會因紫外線的照射而失活。
[0027]光催化耦合生物轉(zhuǎn)筒連續(xù)運(yùn)行的某個(gè)時(shí)刻，光催化網(wǎng)筒的水上部分利用二氧化鈦光催化反應(yīng)將水中難生物降解物質(zhì)、微生物殘?bào)w及代謝產(chǎn)物進(jìn)行高效降解，打斷其大分子鏈，形成易生物降解的小分子物質(zhì)，最后交由生物轉(zhuǎn)輪2上的好氧微生物進(jìn)行進(jìn)一步分解。此時(shí)，生物轉(zhuǎn)輪2的水上部分會使空氣所含的氧擴(kuò)散溶解到生物膜表層的水膜中去，不斷補(bǔ)充其生物降解所需的溶解氧。生物膜交替與水和空氣接觸，從而形成了一個(gè)連續(xù)的覆氧、吸附、傳質(zhì)、氧化降解的水處理生物過程。水中有機(jī)物被生物轉(zhuǎn)輪2的水下部分及光催化網(wǎng)筒上的纖維層5吸附富集，生物轉(zhuǎn)輪2上的有機(jī)物好氧分解。有效處理周期內(nèi)，在該裝置周而復(fù)始的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，實(shí)現(xiàn)了好氧生物與光催化作用的協(xié)同互補(bǔ)，從而大大提高了有機(jī)物的去除效果和處理效率。
【權(quán)利要求】
1.一種光催化耦合生物轉(zhuǎn)筒，包括生物轉(zhuǎn)盤和光催化網(wǎng)筒，其特征是:生物轉(zhuǎn)盤由轉(zhuǎn)軸和生物轉(zhuǎn)輪組成，各個(gè)生物轉(zhuǎn)輪間隔地排布并連接在轉(zhuǎn)軸上，在所有生物轉(zhuǎn)輪的外圍套裝有一個(gè)光催化網(wǎng)筒，光催化網(wǎng)筒由內(nèi)網(wǎng)筒和外網(wǎng)筒構(gòu)成，內(nèi)網(wǎng)筒套裝在外網(wǎng)筒內(nèi)，內(nèi)網(wǎng)筒的外壁上均勻分布有突刺，并在內(nèi)網(wǎng)筒的外壁上圍裹有三維二氧化鈦纖維層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光催化耦合生物轉(zhuǎn)筒，其特征是:所述生物轉(zhuǎn)輪由內(nèi)環(huán)、外環(huán)、隔板和筋片組成，內(nèi)環(huán)和外環(huán)同軸，內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間設(shè)置有與其軸線垂直的隔板，隔板兩側(cè)在內(nèi)環(huán)和 外環(huán)之間設(shè)置有筋片。
【文檔編號】C02F9/14GK103819054SQ201410066933
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月26日
【發(fā)明者】包南, 張巖香, 尹澤, 張清哲, 張成祿 申請人:山東大學(xué)