[发明专利]清洁化城市污水净化系统

说明书

技术领域：

本发明涉及一种清洁化城市污水净化系统，具体地说涉及一种应用光催化技术净化城市污水的系统，该系统的净化过程符合国家清洁化生产的要求。

背景技术：

城市污水处理是指为改变污水性质，使其对环境水域不产生危害而采取的措施。城市污水处理一般分为三级：一级处理，系应用物理处理法去除污水中不溶解的污染物；二级处理，系应用生物处理法将污水中各种复杂的有机物氧化降解为简单的物质；三级处理，系应用化学沉淀法、生物化学法、物理化学法等，去除污水中的磷、氮、难降解的有机物、无机盐等。通常城市污水处理以一级处理为预处理，二级处理为主体，三级处理很少使用。由于二级处理排出的剩余污泥会造成二次污染，因此还要进行污泥处理。同时在一级和二级处理中(主要是二级处理)还会释放出恶臭污染物气体，必须对这些恶臭污染物气体进行净化处理，达标后才能排放。所以，我国目前采用的城市污水处理技术不是真正意义上的环境保护技术，因为它通过恶臭污染物气体和污泥的排放，将污染物从水中转移到了大气和土壤中。水资源的稀缺性和重要性使人们从未停止对污水净化新技术的探索。近一二十年来，光催化技术开始应用于水质净化，在光催化作用机理、催化剂研制等方面取得了众多非常积极的成果。大量的研究表明，光催化不仅仅是活泼的h⁺和·OH自由基把有机物通过一系列反应氧化成CO₂和H₂O，同时还能还原Cr6⁺、Hg2⁺、Ag⁺等重金属离子和无机污染物。光催化技术未能大规模工业化应用于污水处理净化的原因是虽然目前国内外对光催化反应器进行了不同方式的设计和应用，但只是停留在小型的污水处理工艺和试验阶段，诸如水质净化器等，较大型化的光催化反应器的研发尚未开展。

发明内容：

本发明的目的是通过设计一个大型、高效的TiO₂光催化平推流反应器，并以此为核心同其它辅助装置和技术进行集成，提供一种清洁化城市污水净化系统。本发明由集水井、格栅、调节池、除臭装置、磁场发生装置、光催化平推流反应器和净水沉淀池等组成。

本发明的净化机理和过程：城市污水经管网输至集水井，经格栅处理后进入调节池。调节池的主要作用是进行污水水量调节，尽可能将晚上和凌晨的污水储存起来，以便白天利用自然光进行光催化净化；调节池在进行水量调节的过程中将会有少量的挥发性气体污染物溢出，这部分气体污染物由除臭装置去除。当污水由进水泵提升到布水器时，由于污水切割磁力线，使污水中的溶解氧含量增高并产生H₂O₂、污水中的污染物大分子团变成小分子。污水中溶解氧含量增高并产生H₂O₂可以减少电子与空穴的复合几率(这是因为氧化剂可强有力地俘获导带电子)，提高催化剂的活性；污染物大分子团变成小分子，可增强污染物与光催化剂表面的接触，提高降解速度。污水通过布水器在反应器中以平推流的方式流动时，污染物在光催化剂的作用下在催化剂表面或附近不断发生氧化分解和还原反应，使污水中的污染物得到降解净化。在环保部门的监测下，净水通过沉淀池巴歇尔槽排入自然环境。沉淀池中的污泥在沉淀前以极小的溶胶形态通过反应器时也参加了光催化反应，同时由于水中的重金属离子和无机污染物被还原成无毒产物，因此，净水沉淀池中的污泥是清洁的。在阴雨天或春季，开启人工光源辅助照射，以保证光催化反应所需要的紫外光通量和强度。应用该系统建设的城市污水处理厂，结构紧凑，占地面积小，其建设成本低廉、出水水质稳定达标、运行成本小、运行维护简单方便、无臭气排放、污泥达到直接排放标准。

本发明设计(实施方式)的要点是：

(1)集水井上端内壁、整个格栅表面、调节池上端内壁必须用二氧化钛涂膜剂进行涂膜，以便污水在进入反应器之前尽可能地通过光催化反应降解一些其中的污染物；

(2)调节池的主要作用是进行污水水量调节，尽可能将晚上和凌晨的污水储存起来，以便白天利用自然光进行光催化净化。这是一个非常好的节能设计理念，但调节池在进行水量调节的过程中将会有挥发性气体污染物溢出，这部分气体污染物不能无组织地外排，需要进行净化。解决方案是：按权利要求书第2、3条的规定制作、安装除臭装置。除臭装置白天利用自然光除臭，晚上利用汞齐灯的紫外光照射除臭。

(3)调节池的进水口设在光催化平推流反应器安装有布水器的一端，在这一端布置进水管泵(使污水从调节池进入布水器)，水管穿行于一簇U形永久性磁铁，以便污水切割磁力线后进入布水器；