本發(fā)明涉及一種內(nèi)光源球串式光催化水質(zhì)凈化箱，屬于水環(huán)境保護技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近年來，隨著我國工業(yè)化的飛速發(fā)展和農(nóng)業(yè)集約化程度的進一步提高，所產(chǎn)生的工業(yè)污水、農(nóng)業(yè)污水及生活污水對水環(huán)境造成了嚴重的破壞。大量未經(jīng)處理或處理不完全的污水通過各級河渠系統(tǒng)排入河流、湖泊等水體中，導(dǎo)致河流湖泊水體水質(zhì)的全面惡化，對各級河渠系統(tǒng)進行污染物的源頭截留凈化成為了目前水環(huán)境保護的一項重要舉措。目前污染物的形成方式及來源越來越多，水體中溶解或懸浮的污染物種類也日趨多樣化和復(fù)雜化。傳統(tǒng)的生物凈化技術(shù)中植物具有選擇性吸收的特點，同時微生物可分解代謝的污染物種類也有限，對污染物的適應(yīng)性差，尤其對于一些工業(yè)污水中的難降解物質(zhì)和生物毒性較強的物質(zhì)，不但難以去除，而且還會危害到植物及微生物的生存，因此其應(yīng)用場合及凈化效率受到了極大的限制。

近年來光催化技術(shù)在水環(huán)境保護與治理上的應(yīng)用也日益被人們重視，其代表性的納米tio2粉末具有化學(xué)穩(wěn)定性高、耐光腐蝕、難溶于水和無毒性等優(yōu)點，水體中一些難以降解的化合物在紫外光輻射條件下，可以通過tio2的光催化作用降解為h2o和co2，尤其是對水中難降解的有機污染物具有很好的去除效力，因此tio2納米光催化降解法是一種極具應(yīng)用前景的水處理新技術(shù)。目前納米tio2主要的利用形式主要有納米粉體催化劑法和負載法，其中納米粉體催化劑法在實施過程中對納米tio2粉末的回收、分離及重復(fù)利用非常困難，目前仍停留在實驗階段，而負載法是將tio2納米粉末固定于某一載體上來制備負載型tio2光催化材料，這種材料在水處理中液固分離較為容易，重復(fù)使用較為方便，所用的載體種類也較多。

另外，反應(yīng)界面的紫外光輻照強度也極大限制了光催化反應(yīng)裝置的推廣使用，自然光源中的紫外線含量較少，同時對于較大比表面積的負載基體來說，光源的輻照面積小難以取得滿意的凈化效果，因此，目前亟需開發(fā)系列同時具有大比表面積和大輻照面積的高效光催化凈化裝置，以適應(yīng)現(xiàn)代水體中污染物日益多樣化的趨勢，對我國水環(huán)境治理具有積極的意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種內(nèi)光源球串式光催化水質(zhì)凈化箱，旨在克服光催化水質(zhì)凈化裝置中光線引入困難、光照反應(yīng)面積小、照射強度低、水質(zhì)凈化效率低等問題，從而優(yōu)先擴大光催化的應(yīng)用范圍，提高其水質(zhì)凈化效率。

為達到上述目的，本發(fā)明提供一種內(nèi)光源球串式光催化水質(zhì)凈化箱，包括可調(diào)節(jié)通過的水流量的透水箱、多個凈化球、側(cè)光光纖、供電裝置和紫外線發(fā)生器，所述側(cè)光光纖位于所述透水箱中，所述側(cè)光光纖折疊成波浪形固定連接所述透水箱，所述側(cè)光光纖電連接所述紫外線發(fā)生器，所述紫外線發(fā)生器電連接所述供電裝置，所述側(cè)光光纖上固定設(shè)置多個所述凈化球，所述凈化球上均涂覆一層納米晶二氧化鈦膜。

優(yōu)先地，包括多個鉤環(huán)，多個所述鉤環(huán)對稱地固定連接所述透水箱內(nèi)頂壁、所述透水箱內(nèi)底壁，所述側(cè)光光纖以波浪形路線沿垂直于所述透水箱頂壁和底壁方向往復(fù)多次穿過所述透水箱內(nèi)頂壁上的鉤環(huán)（6）、所述透水箱內(nèi)底壁上的鉤環(huán)。

優(yōu)先地，所述凈化球外形為鏤空球體，所述凈化球包括多個緯向肋板和多個經(jīng)向肋板，多個所述緯向肋板和多個所述經(jīng)向肋板經(jīng)緯交錯形成鏤空球體，所述側(cè)光光纖穿過并固定連接多個所述凈化球中心。

優(yōu)先地，所述凈化球與所述納米晶二氧化鈦膜之間還涂覆一層0.5~1mm有機硅樹脂層。

優(yōu)先地，供電裝置包括控制箱、太陽能板、蓄電池和電壓逆變模塊，所述太陽能板、所述電壓逆變模塊和所述蓄電池電連接，所述蓄電池電連接所述紫外線發(fā)生器，所述太陽能板鋪設(shè)在所述透水箱上表面，所述蓄電池、所述電壓逆變模塊和所述紫外線發(fā)生器均位于所述控制箱中，所述控制箱固定設(shè)置在所述透水箱頂部。

優(yōu)先地，包括兩個流量控制窗和兩個側(cè)向透水窗，所述透水箱外形為長方體框架結(jié)構(gòu)，所述透水箱左側(cè)壁上、所述透水箱右側(cè)壁上分別安裝一個所述流量控制窗，所述透水箱前側(cè)壁、所述透水箱后側(cè)壁上分別安裝一個所述側(cè)向透水窗，所述流量控制窗結(jié)構(gòu)與所述側(cè)向透水窗相同，所述流量控制窗為可旋轉(zhuǎn)的百葉窗結(jié)構(gòu)，所述流量控制窗與所述側(cè)向透水窗材質(zhì)均為鋁合金材質(zhì)。

優(yōu)先地，所述凈化球材質(zhì)為透明的尼龍。

優(yōu)先地，包括若干個支撐腳，若干個所述支撐腳頂部固定連接所述透水箱外底壁。

優(yōu)先地，所述透水箱頂壁、所述透水箱底壁均為長方形不透水板，所述透水箱頂壁、所述透水箱底壁為鋁合金材質(zhì)。

優(yōu)先地，所述鉤環(huán)外形為“9”字形，所述鉤環(huán)為不銹鋼材質(zhì)，所述鉤環(huán)頭部外形為圓環(huán)，所述鉤環(huán)頭部的內(nèi)徑為側(cè)光光纖直徑的2~3倍，所述鉤環(huán)尾部與上蓋板或底板螺紋連接。

本發(fā)明所達到的有益效果：

1.紫外光通過側(cè)光光纖引入到凈化球內(nèi)部，直接近距離輻射于光催化膜表面，光源利用率高，輻射強度大，極大地提高了光催化的效率；

2.凈化球采用層片式鏤空結(jié)構(gòu)，比表面積增大，側(cè)光光纖由其中部穿過，紫外線光照無死角，一定程度上提高了光催化膜與水體中污染物質(zhì)光降解反應(yīng)效率；

3.透水箱體采用百葉窗式結(jié)構(gòu)，不但方便調(diào)節(jié)箱體內(nèi)的過流量，提高對外界水體流速的適應(yīng)性，而且可有效地避免高強度紫外光在環(huán)境中的暴露，減少人工紫外線對周邊生態(tài)環(huán)境的危害；

4.采用太陽能板供電方式，不但可節(jié)約能源，而且可降低維護成本；

5.整體式箱體結(jié)構(gòu)有利于安裝于搬運，具有較好的機動性和靈活性，可適用于各種應(yīng)急水污染處置條件；本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，凈化球更換方便，制造成本低。

附圖說明

附圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖；

附圖2是本發(fā)明的剖視圖；

附圖3是圖2的a-a截面圖；

附圖4是凈化球的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標記含義，1-水面；2-旋鈕；3-太陽能板；4-上蓋板；5-控制箱；6-鉤環(huán)；7-側(cè)光光纖；8-流量控制窗；9-凈化球；10-支撐腳；11-底板；12-渠床；13-水流方向；14-側(cè)向透水窗；15-緯向肋板；16-經(jīng)向肋板。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。

一種內(nèi)光源球串式光催化水質(zhì)凈化箱，包括可調(diào)節(jié)通過的水流量的透水箱、多個凈化球9、側(cè)光光纖7、供電裝置和紫外線發(fā)生器，所述側(cè)光光纖7位于所述透水箱中，所述側(cè)光光纖7折疊成波浪形固定連接所述透水箱，所述側(cè)光光纖7電連接所述紫外線發(fā)生器，所述紫外線發(fā)生器電連接所述供電裝置，所述側(cè)光光纖7上固定設(shè)置多個所述凈化球9，所述凈化球9上均涂覆一層納米晶二氧化鈦膜，紫外線照射下可與污水中的有機污染物進行催化降解反應(yīng)，所述側(cè)光光纖7具有導(dǎo)光、散射光和防水的特點。

進一步地，包括多個鉤環(huán)6，多個鉤環(huán)6對稱地固定連接所述透水箱內(nèi)頂壁、所述透水箱內(nèi)底壁，所述側(cè)光光纖7以波浪形路線從右向左、沿垂直于所述透水箱頂壁和底壁方向往復(fù)多次穿過所述透水箱內(nèi)頂壁上的鉤環(huán)6、所述透水箱內(nèi)底壁上的鉤環(huán)6，所述側(cè)光光纖7左端固定連接所述透水箱內(nèi)頂壁最左側(cè)上的鉤環(huán)6；本裝置中包括三十四個鉤環(huán)6和17個側(cè)光光纖7。

進一步地，所述凈化球9外形為鏤空球體，所述凈化球9包括多個緯向肋板15和多個經(jīng)向肋板16，多個所述緯向肋板15和多個所述經(jīng)向肋板16經(jīng)緯交錯形成鏤空球體，所述側(cè)光光纖7穿過并固定連接多個所述凈化球9中心。

進一步地，所述凈化球9與所述納米晶二氧化鈦膜之間還涂覆一層0.5~1mm有機硅樹脂層，用于避免尼龍基體受到光催化腐蝕。

進一步地，供電裝置包括控制箱5、太陽能板3、蓄電池和電壓逆變模塊，所述太陽能板3、所述電壓逆變模塊和所述蓄電池電連接，所述蓄電池電連接所述紫外線發(fā)生器，所述太陽能板3鋪設(shè)在所述透水箱上表面，所述蓄電池、所述電壓逆變模塊和所述紫外線發(fā)生器均位于所述控制箱5中，所述控制箱5固定設(shè)置在所述透水箱頂部。

進一步地，包括兩個流量控制窗8和兩個側(cè)向透水窗14，所述透水箱外形為長方體框架結(jié)構(gòu)，所述透水箱左側(cè)壁上、所述透水箱右側(cè)壁上分別安裝一個所述流量控制窗8，所述透水箱前側(cè)壁、所述透水箱后側(cè)壁上分別安裝一個所述側(cè)向透水窗14，所述流量控制窗8結(jié)構(gòu)與所述側(cè)向透水窗14相同，所述流量控制窗8為可旋轉(zhuǎn)的百葉窗結(jié)構(gòu)，所述流量控制窗8與所述側(cè)向透水窗14材質(zhì)均為鋁合金材質(zhì)，所述流量控制窗8與所述側(cè)向透水窗14可調(diào)獨立調(diào)節(jié)各個窗體葉片的開度，從而調(diào)節(jié)窗體的透水率。

進一步地，所述流量控制窗8包括多個從動齒輪、旋鈕2和多個百葉，多個所述百葉等間距排成一列，多個所述百葉兩端橫向轉(zhuǎn)動連接所述透水箱左側(cè)壁兩端，多個所述百葉的左端均固定設(shè)置一個所述從動齒輪，所述從動齒輪之間相互嚙合，所述旋鈕2固定設(shè)置在所述透水箱上，所述旋鈕2下端穿過所述透水箱伸入多個所述從動齒輪上方，所述旋鈕2下端轉(zhuǎn)動連接所述透水箱，所述旋鈕2下端開設(shè)與位于最上方的從動齒輪相互嚙合的主動齒輪。

進一步地，包括四個支撐腳10，四個所述支撐腳10頂部固定連接所述透水箱外底壁。

進一步地，所述透水箱頂壁、所述透水箱底壁均為長方形不透水薄板，所述透水箱頂壁、所述透水箱底壁為鋁合金材質(zhì)，所述透水箱頂部露出水面1高度大于20cm。

進一步地，所述凈化球9材質(zhì)為透明的尼龍；所述鉤環(huán)6外形為“9”字形，所述鉤環(huán)6為不銹鋼材質(zhì)，所述鉤環(huán)6頭部外形為圓環(huán)，所述鉤環(huán)6頭部的內(nèi)徑為側(cè)光光纖7直徑的2~3倍，所述鉤環(huán)6尾部與上蓋板4或底板11螺紋連接。

紫外線發(fā)生器可產(chǎn)生高強度紫外光，側(cè)光光纖7與紫外線發(fā)生器連接，可將紫外光均勻的引入到凈化球9內(nèi)部，以促進凈化球9表面的光降解反應(yīng)的高效進行。

本發(fā)明的工作原理：將凈化箱置于水體中，其流量控制窗8迎流方向放置。在白天，太陽能板3將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艽鎯τ诳刂葡?的蓄電池內(nèi)，控制箱5內(nèi)的紫外線發(fā)生器產(chǎn)生紫外光，紫外光通過側(cè)光光纖7傳導(dǎo)并直接照射在凈化球9的表面上，表面涂覆的二氧化鈦光催化膜在紫外線的作用下可將水中的難降解有機污染物氧化還原為h2o和co2，從而降低了水中的污染物質(zhì)含量，凈化了水體；

在夜間，儲存在蓄電池內(nèi)的電能繼續(xù)維持紫外線發(fā)生器工作，從而使得透水箱可以實現(xiàn)全天候不間斷的發(fā)揮水質(zhì)凈化的作用。

由于光催化反應(yīng)需要一定的反應(yīng)時間，通過透水箱水流速度過高會使得光催化反應(yīng)不完全，從而降低凈化效率，而箱內(nèi)過低的水流量雖然能促進光催化反應(yīng)進行的徹底，但透水箱與外界的交換水量減少而造成整體凈化效率的降低，因此凈化箱內(nèi)的流量需要控制在一個合適的范圍內(nèi)。

本裝置采用百葉窗形透水窗體進行內(nèi)外交換水量控制：當(dāng)外界水流量較小時，調(diào)節(jié)頂部的旋鈕2使得流量控制窗8和側(cè)向透水窗14的開度至最大，外部的污水通過前部的流量控制窗8進入凈化箱內(nèi)，并通過兩側(cè)的側(cè)向透水窗14和后部的流量控制窗8流出。在這種狀態(tài)下外界水體與凈化箱內(nèi)的水體交換阻力較小，有利于提高凈化效率。

當(dāng)外界水流量中等時，將前部流量控制窗8的開度調(diào)至最大，適當(dāng)減小后部流量控制窗8和側(cè)向透水窗14的開度，從而提高箱體與外界的水流交換阻力，降低箱體內(nèi)的流速和過流量，從而達到提高凈化效率的目的。

當(dāng)外界水流量較大時，將前部和后部的流量控制窗8的開度均調(diào)至較小狀態(tài)，適當(dāng)增加兩側(cè)的側(cè)向透水窗14的開度，從而降低凈化箱體的正面進流量，大部分水流通過側(cè)向透水窗14進入和流出凈化箱。在這種狀態(tài)下不但可以有效的降低凈化箱內(nèi)的水流速度，提高凈化效率，而且可以避免高速水流對箱體內(nèi)凈化球的直接沖擊而破壞光催化膜。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。