[发明专利]一种光催化氧化与生态修复相结合的一体化水体修复装置

说明书

技术领域

本发明是关于城市河道水污染治理的，特别涉及一种光催化氧化与生态修复相结合一体化的水体修复装置。

背景技术

城市河道在城市的发展、建设及生态环境中有着非常重要的作用。然而，随着经济社会的发展，城市河道污染也在逐步加剧，并且由于长期疏于管理，河道脏、乱、黑、臭等现象普遍存在，严重束缚了城市的发展，破坏了城市环境，对水生动植物的生存也构成了威胁。因此，城市河道的生态治理已迫在眉睫。

光催化氧化废水处理技术利用光能激活半导体光催化剂价带上的光生空穴，在废水中形成氧化能力极强的羟基自由基，氧化难生物降解的有机污染物，降解过程可在常温下进行，对污染物无选择性，无二次污染，这应经成为当前废水处理领域国内外的研究前沿和开发热点。在光催化反应废水处理中，通常采用紫外灯作为激发光源，因为一般的光催化剂在紫外光下具有催化活性。然而应用紫外灯处理废水过程中，高耗电及灯管寿命短等问题严重的制约着紫外光催化氧化的应用。采用太阳光作为光催化氧化废水处理技术体系的光源，应用在可见光下具有催化活性的催化剂处理废水，不仅能大幅提高废水处理的效果，而且具有很好的经济效益和低碳环保的社会效益。

目前，河道生态治理技术已有较多的组合形式，如胡孟春(CN 102491586 A)设计了一套包括漂浮式风光电能供给设施、漂浮式曝气生物滤池、絮凝剂喷洒剂在内的黑臭河道水的净化处理设施，该方法综合利用絮凝、过滤、微生物处理等工艺，处理净化黑臭河道的水质。发明专利(CN 103508638 A)中提及了一种可见光催化与固定化微生物联合处理废水的方法及联合反应器，其工作原理为废水经过光催化降解处理后，流入固定化微生物流化床进行后续生化处理，对废水中的污染物进行进一步降解去除，经过生化处理的废水再反复进行联合处理，实现对废水进行多次循环深度处理。付德刚等(CN 102603041 A)设计了一种微生物燃料电池水处理方法，该方法中对难降解废水经过可见光活性的TiO₂在可见光或太阳光下催化后，再与易生化废水混合共同作为微生物燃料电池的碳源，使难降解废水的降解效率得到提高。本申请人的2013107564655专利申请，提供了一种太阳能曝气增氧-植物床载带生物膜装置，是一种植物床载带生物膜的水处理方法，能够直接利用太阳能向水体内曝气增氧，并且结合植物和填料的双重作用，净化水体水质。但是这些方法存在着一定局限和不足：主要针对于含工业废水的黑臭水体，应用范围窄；不能应用于天然河道或人工湖泊等地，需要人工操作才能正常运转，设备维护管理麻烦；只能降解常规污染物，而对难降解污染物去除效果差等问题。

综上所述，对城市河道的水质生态改善缺乏一种治理效果全面、应用范围广并且易于操作的处理方法。

发明内容

本发明针对现有技术的缺点和不足，在现有技术的基础上主要增加了可见光催化氧化系统；提供一种用于河道或湖泊受污染水体的水质净化与恢复、改善水体水质、逐步恢复水体自净能力、治理效果全面、易于操作的一种复合型的太阳能曝气增氧-植物床载带生物膜-可见光催化氧化一体化的处理装置。

本发明通过如下技术方案予以实现。

一种光催化氧化与生态修复相结合的一体化水体修复装置，包括太阳能电池板、气泵、曝气管和布气管，其特征在于，该装置的中间水平位置设置有强浮力载体5，强浮力载体5为长方形，浮于水面之上；太阳能电池板1设置在强浮力载体5上面的中央部位，并通过其下面的支撑连接装置3与气泵4相连接，气泵4的出气口与曝气管7相连接，曝气管7垂直穿过强浮力载体5与水平设置在该装置下面的布气管8相连通，用于均匀布气；所述太阳能电池板1、支撑连接装置3、气泵4、曝气管7和布气管8构成曝气增氧系统；

在太阳能电池板1、支撑连接装置3与气泵4的周围设置有挺水植物2；

挺水植物2与强浮力载体5构成生态浮床系统；

强浮力载体5的四周设置有透明塑料板，透明塑料板上粘有二氧化钛可见光催化剂薄膜，所述透明塑料板与二氧化钛可见光催化剂薄膜构成可见光催化氧化系统10；

在强浮力载体5的下面垂直设置有填料6，填料6连接成串，均匀悬挂于强浮力载体5的下面；强浮力载体5下面的中心位置还设置有锚定物9，以保证装置的稳定性。

所述的强浮力载体5的长宽比为2-5，其宽度为河道断面宽度的1/5～1/4，一般最大不超过2米；

所述太阳能电池板1为3～5块，排布成折线形，方位朝南，并与水平方位夹角10～20度。