专利名称：光催化及生物法处理水的转盘的制作方法
技术领域：
本发明涉及水处理装置及方法，更具体是涉及一种用于水污染装置中的仿生水草转盘及其水处理方法。
背景技术：
生物转盘处理污水技术始创于德国Stuttgart工学院(李世璋。生物转盘处理污水——沈阳市皮毛厂污水处理工程剖析。沈阳建筑工程学院学报，1994，10(1)40～44)。生物转盘是一种生物膜法废水处理设备。常规的生物转盘是由固定在一根轴上的许多间距很小的圆盘或多边形盘片组成。盘片是由聚氯乙烯、聚乙烯、泡沫聚苯乙烯、玻璃钢、铝合金等材料制成。盘片是平板、点波波纹板或组合形式。转盘在电机的带动下转动(唐受印，汪大翚等编。废水处理工程。化学工业出版社，1998)。为了增大转盘表面，中国专利(申请号91220151.7)公布了一种改进的生物转盘结构，其结构为在多边形盘片上布置平行于盘片缘边的辐条，外观形状如平板上有蜘蛛网一般。现有生物转盘技术，目前主要用在处理城市污水和工业废水方面，但还存在如下缺点1.盘片是平面，一般的微生物(如土著微生物)在其上附着及繁殖较困难，需采用特殊的微生物菌种。若用在河道和湖泊的水体净化，则外加微生物可能引发原有生物种群失衡，而导致生态风险；2.盘片为二维结构，盘片与水接触表面积较小，因而处理效率较低；3.盘片平面与水流方向平行，故不能有效地利用水流动能来驱动转盘转动，需要消耗电能。
发明内容
本发明的目的在于针对已有技术存在的缺点，提供一种结合仿生水草生物技术和光催化氧化技术的光催化及生物法处理水的转盘。
本发明的技术方案如下一种光催化及生物法处理水的转盘，包括转轴及固定在转轴上的叶轮，其特点是叶轮由叶片及位于叶片两侧的挡片构成，叶片和/或挡片的一侧面种植有仿生水草，叶片和/或挡片的另一侧面镀二氧化钛。
叶片和/或挡片的一侧面种植有仿生水草，可以达到仿生水草大量吸引微生物聚集合繁殖，进而促进生化反应和净化水体的效果。
叶片和/或挡片的另一侧面镀二氧化钛，可以达到二氧化钛在太阳光或紫外线光源的作用进行光催化氧化有机物的效果。
叶片的内侧面、挡片的外侧面种植有仿生水草，叶片的外侧面、挡片的内侧面镀二氧化钛，可以达到仿生水草大量吸引微生物聚集合繁殖和二氧化钛在太阳光或紫外线光源的作用进行光催化氧化有机物相结合的效果。
叶片的形状为流线型曲面或V型平面，可以达到转盘在水流动能的作用下定向转盘的效果。
挡片外侧面呈波纹状，可以达到增大挡片的外侧面积，从而增大与水体接触表面积的效果。
挡片上分布有若干孔，可以达到增大挡片的外侧面积及便于微生物污泥排泄的效果。
使用时，可以将一个或多个转盘同轴组装在一起进行水处理。
本发明装置的水处理原理及过程如下仿生水草是一种高比表面积的三维有机材料，类似于天然水草丛，但不溶解，不腐败，各种微生物包括土著微生物可在其上附着和繁殖。利用仿生水草形成的微环境吸引土著微生物聚集和大量繁殖，促进生化反应和净化水体。在水流作用下，转盘缓慢转动。在水中浸没时，水体(污水)中的有机物将被滋生在叶轮仿生水草上的微生物吸附；当叶轮离开水体(污水)时，仿生水草叶片侧面形成薄水膜从空气中吸氧，同时在微生物酶的作用下，被吸附的有机物进行氧化分解。在叶轮上的仿生水草上附着的生物膜与污水、空气之间进行着有机物、O2、CO2、NH3等的传递。叶轮不断地转动，污水中的有机物不断地分解。同时，叶轮在转动过程中，可把部分空气压入水中，将促进有机物的氧化分解。另一方面，在叶轮叶片的外侧面和挡板的内侧面上将发生以光催化氧化降解为主的光催化——生物降解有机物的过程。在太阳光或紫外线光源的照射下，镀二氧化钛的侧面发生光催化氧化反应。在半导体中失去电子的主要水分子、OH-和有机物本身均可充当光生空穴的捕获剂。水分子经变化后生成氧化能力极强的羟基自由基，·OH是水中存在的氧化剂中反应活性最强的，而且对作用物几乎没有选择性。光生电子的捕获剂主要是吸附在二氧化钛表面的氧，它既可抑制电子与空穴的复合，同时也是氧化剂，可以氧化已羟基化的反应物，是表面羟基的另一来源。同时二氧化钛表面高活性的光生电子具有很强的还原能力，可以还原去除水中的金属离子。总之，通过光激活后，二氧化钛产生高活性光生空穴和光生电子，形成氧化-还原体系，经过一系列可能的反应之后产生大量的高活性自由基，其中·OH是主要的自由基。光催化形成的自由基及作光生电子的主要捕获剂——吸附在二氧化钛表面的氧，与污水中的有机物发生氧化反应，从而降解有机物。同时，在二氧化钛表面具有高还原活性的光生电子，可以去除水中的金属离子。叶轮的转动过程，即是叶轮转出水面实现光催化和形成自由基，叶轮浸入污水中与有机物接触实现高效氧化和有机物降解的过程。此外，在叶轮叶片和挡板的镀二氧化钛表面上，也会吸附部分微生物。在处理过程中，这部分微生物也会对污水中的有机物产生生物降解作用，且光催化形成的氧化环境，对生物降解有利，因而可以提高污水处理效果。仿生水草的生物降解与光催化氧化相结合，可以大大提高污水处理效率，同时，可以提高对水质的适应能力。
本发明与现有技术相比具有如下优点(1)光催化及生物法处理水的转盘叶轮的叶片和挡片的内外侧面分别种植仿生水草和镀二氧化钛，集成了生化技术、曝气技术、光催化技术、吸附技术，充分发挥各技术的优势，使得本装置能高效地处理污水；(2)叶轮叶片内侧面和挡片外侧面上种植仿生水草，与水接触的表面积大，能大量吸引微生物聚集合繁殖，可以大大提高生物处理效率；(3)生化过程可利用该水域的土著微生物，不需要培育和引入外来优势微生物，不会破坏该水域的生态平衡和导致生态风险；(4)叶片为流线型设计的光催化及生物法处理水的转盘利用水流动能驱动，可以不消耗其它能源。叶片的形状保证了转盘能够在水流作用下定向转动；(5)二氧化钛固定地附着在基体材料上，克服了悬浮相光催化氧化法进行光催化降解有害有机物存在的催化剂易失活、易凝聚、难分离、利用率低等固有弊端。
图1为本发明的结构示意图；图2为图1的分解图。
具体实施例方式
图1中，3个转盘同轴组装在一起。如图1、2所示，光催化及生物法处理水的转盘包括转轴1通过平键与叶片2及位于叶片两侧的挡片3连接，叶片2内侧面种植仿生水草4，叶片2的外侧面镀二氧化钛5，叶片2形状根据流体力学原理设计成流线型，以使叶轮能够在水流动能的作用下转动。叶片两侧的挡片内侧面镀二氧化钛5，外侧面呈波纹状，且其上种植仿生水草4。
将图1的光催化及生物法处理水的转盘安装在污水处理装置上，处理装置停放在待处理河道(湖泊)水域。转盘约1/2～2/3高度浸没在水中时效果较好，本实施方式将转盘的1/2高度浸没在水中。转盘在水流的作用下转动，完成生化、光催化氧化、曝气过程，而不需外加能源。
本实施方式具有很强的实用价值，是高效河道湖泊污水处理净化装置，且机动性强，工艺较简单，操作方便。由于各河道或湖泊水体水质差别很大，水质净化能力因水体不同而异，故本实施方式的装置水质净化能力为一区间综合处理水量45～90m3/h；充氧量9kgO2/h；去除CODCr能力2.8～5.4kgCODCr/h；去除BOD5能力1.3～2.4kgBOD5/h；去除NH3-N能力0.28～0.60kgNH3-N/h；去除TP能力0.025～0.050kgTP/h；透明度提高能力20～45cm。
权利要求
1.一种光催化及生物法处理水的转盘，包括转轴及固定在转轴上的叶轮，其特征在于叶轮由叶片及位于叶片两侧的挡片构成，叶片和/或挡片的一侧面种植有仿生水草。
2.根据权利要求1所述的光催化及生物法处理水的转盘，其特征在于叶片和/或挡片的另一侧面镀二氧化钛。
3.根据权利要求1所述的光催化及生物法处理水的转盘，其特征在于叶片的内侧面、挡片的外侧面种植有仿生水草。
4.根据权利要求2所述的光催化及生物法处理水的转盘，其特征在于叶片的外侧面、挡片的内侧面镀二氧化钛。
5.根据权利要求2或3所述的光催化及生物法处理水的转盘，其特征在于叶片的形状为流线型曲面或V型平面。
6.根据权利要求2或3所述的光催化及生物法处理水的转盘，其特征在于叶片的外侧面、挡片的内侧面镀二氧化钛，叶片的内侧面、挡片的外侧面种植有仿生水草；叶片的形状为流线型曲面或V型平面。
7.根据权利要求2或3所述的光催化及生物法处理水的转盘，其特征在于挡片外侧面呈波纹状。
8.根据权利要求2或3所述的光催化及生物法处理水的转盘，其特征在于叶片的外侧面、挡片的内侧面镀二氧化钛，叶片的内侧面、挡片的外侧面种植有仿生水草；叶片的形状为流线型曲面或V型平面；挡片外侧面呈波纹状。
9.根据权利要求2或3所述的光催化及生物法处理水的转盘，其特征在于挡片上分布有若干孔。
10.根据权利要求2或3所述的光催化及生物法处理水的转盘，其特征在于叶片的外侧面、挡片的内侧面镀二氧化钛，叶片的内侧面、挡片的外侧面种植有仿生水草；叶片的形状为流线型曲面或V型平面；挡片外侧面呈波纹状；挡片上分布有若干孔。
全文摘要
本发明涉及一种光催化及生物法处理水的转盘，包括转轴及固定在转轴上的叶轮，其特点是叶轮由叶片及位于叶片两侧的挡片构成，叶片和挡片的内外侧面分别种植仿生水草和镀二氧化钛，集成了生化技术、曝气技术、光催化技术、吸附技术，充分发挥各技术的优势，使得本发明装置能高效地处理污水。
文档编号C02F3/08GK1539760SQ20031011201
公开日2004年10月27日 申请日期2003年11月4日 优先权日2003年11月4日
发明者陈维平, 李元元, 吴纯德, 江帆, 朱权利, 李小强, 张文 申请人:华南理工大学