专利名称：一种光催化氧化原位修复浮动式潜流装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及水质净化或改善装置，特别是涉及一种有机物含量高、富营养化的生活污水进行光催化氧化原位修复浮动式潜流装置。
背景技术：
针对有机物污染的修复技术是二氧化钛光催化技术。对富营养化水体进行生态修复的主要技术包括人工浮岛和人工湿地、复合潜流。二氧化钛光催化技术是近年来研究的热点技术，在众多半导体材料中，由于其具有催化活性好、稳定性强、无毒等优点。1976年，Candy等人报道了在紫外光照射下，纳米二氧化钛可使多氯联苯脱氯。这项开拓性的工作为光催化在降解水中污染物方面的发展奠 定了一定的基础。人们已经发现有3000多种难降解的有机化合物可以在紫外光照射下被Ti02迅速降解。二氧化钛是已发现的具有光催化效果最好的材料。光触媒原料中的二氧化钛为纳米锐钛型结构，经光照形成带正电的空穴，如空气中的氧和带负电的电子结合形成负氧阴离子，而空气中的水和带正电的空穴结合后产生氢氧自由基。由于负氧阴离子多了一个电子，氢氧自由基少一个电子，依此原理可将有机物质分解产生微量的二氧化碳和水，二者对人体没有影响。人工浮岛是一种在水体中为多种生物提供生境的飘浮结构，主要由植被基(人工浮岛平台)、植物和固定系统组成，并已成为水体污染生态修复的常用技术。传统的人工浮岛技术是把植物种植在填料床表面，或直接利用水体作为植物生长介质，然后用漂浮性物体作为植物在水体表面的支撑材料。尽管人工浮岛提供了一种较好的水体原位生态修复技术，但因其植物生长介质基本位于水面以上，或者直接利用水体作为植物生长介质，因而其对水体的作用方式主要是植物根系的吸收作用以及附着于根系之上的微生物的作用，所以其对水质改善的效果非常有限，特别是其脱N除P的效果并不理想。人工湿地污水处理是20世纪70年代发展起来的一种污水土地处理技术。人工湿地中，石、砂、土壤、煤渣等一种或几种介质按一定比例和层次构成基质，并有选择地植入植物，介质、植物和微生物，实际上是一种独特的土壤-植物-微生物系统。在污水处理过程中，人工湿地中的碎石、土壤颗粒表面形成一层生物膜，生物膜上的微生物参与污水净化的各个过程。人工湿地对污染物的去除是基质吸附、植物吸收和微生物去除3条途径共同作用的结果，微生物的降解与转化对有机物和N的去除通常起主要作用，而其中基质对P的吸附以及基质上形成的微生物膜则是人工湿地脱N除P的主要途径。复合垂直流构建湿地是在“九五”期间欧洲联盟国际合作项目中提出的。该类型构建湿地由下行流和上行流两池组成，两池中间设有隔墙，底部连通。两池底部均设颗粒较大的砾石层连通。复合垂直流人工湿地与单一垂直流相比，水流不易短路，污水在湿地中的停留时间延长，使得处理更充分，由于下行流池、上行流池高度不同，使复氧迅速，有利于根区好氧微生物的活动，增强了硝化作用，改变了潜流及垂直流湿地出水的厌氧状况，并且随氧化还原电位的升高使得P的释放缓慢，可获得较好的脱氮除磷效果。发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种光催化氧化原位修复浮动式潜流装置，可针对水体或乡镇生活污水排污ロ，強化去除水体有机物降低C0D、脱N除P效果好。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种光催化氧化原位修复浮动式潜流装置，包括蓄水槽、第一人工湿地槽、第二人工湿地槽和悬浮结构槽，所述第一人工湿地槽和第二人工湿地槽内放置有基质，所述蓄水槽与第一人工湿地槽相连，所述第一人工湿地槽与悬浮结构槽相连，所述悬浮结构槽与第二人工湿地槽相连；所述蓄水槽通过布水管与悬浮结构槽相连，所述布水管铺设于第一人工湿地槽底部；所述第一人工湿地槽和悬浮结构槽的外围为溢流堰；所述第一人工湿地槽外侧和悬浮结构槽上表面铺设有镀有ニ氧化钛光催化剂的板。所述第二人工湿地槽底部外侧设有用于拖住基质的网。所述悬浮结构槽内设有用于提供浮力的浮筒或聚こ烯泡沫。 所述布水管表面开有孔。所述基质为陶粒，所述陶粒表层覆盖沙土。所述基质为硅藻土。有益效果由于采用了上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果(1)利用ニ氧化钛光催化剂降解水体中的有机物，降低水体的C0D。太阳光中的紫外光激发ニ氧化钛半导体中的电子，将电子从价带激发到导带生成光生电子，而价带中产生对应的光生空穴，电子和空穴分别扩散到半导体表面。空穴具有氧化性，光生电子具有还原性。可将有机物质分解产生微量的ニ氧化碳和水。同时，水流经过ニ氧化钛板时实现水体复氧；(2)采用陶粒或硅藻土作为植物生长的基质，基质浸没在水体中。陶粒比表面积大，水体微生物会附着在陶粒的表面，通过新陈代谢消耗水体有机物、氮磷等元素；硅藻土吸附性好，孔隙度大，可以吸附水中氮磷。传统人工浮岛仅靠植物根系吸收相比，具有更高的生态修复效率；(3)由于采用漂浮的平台支撑植被生长，所以能随水位波动上下左右移动，从而可在ー个水位波动的系统里应用；(4)由于采用布水管布水，实现装置的均匀布水，同时防止装置发生堵塞。(5)该装置可根据水量、水质需要设计不同体积、形状、槽数，通过设计挂钩连接，满足不同大小水域使用要求。(6)本发明可用于以下地点的生态恢复有排污ロ的大水位波动及陡岸深水环境的水域；零散度高的乡镇居民家庭生活污水排放区域；有景观功能需求的池塘和湿地水域。
图I是本实用新型的剖面图；图2是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进ー步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本实用新型涉及ー种光催化氧化原位修复浮动式潜流装置，如图I和图2所示，包括蓄水槽I、第一人工湿地槽2、第二人工湿地槽3和悬浮结构槽4，所述第一人工湿地槽2和第二人工湿地槽3内放置有基质，所述蓄水槽I与第一人工湿地槽2相连，所述第一人工湿地槽2与悬浮结构槽4相连，所述悬浮结构槽4与第二人工湿地槽3相连；所述蓄水槽I通过布水管5与悬浮结构槽4相连，所述布水管5铺设于第一人工湿地槽2底部；所述第一人工湿地槽2和悬浮结构槽4的外围为溢流堰；所述第一人工湿地槽2外侧和悬浮结构槽4上表面铺设有镀有ニ氧化钛光催化剂的板6。该潜流装置可漂浮在水面上，利用布水管5向第一人工湿地槽2布水，利用第一人工湿地槽2和悬浮结构槽4外围的溢流堰及悬浮结构槽4上表面增加水体溶氧量。第二人工湿地槽3内底部外侧用网拖住陶粒。悬浮结构槽4内可固定浮筒或聚こ烯泡沫，用以支撑潜流装置所需浮力。第一人工湿地槽2和第二人エ湿地槽3内可填充陶粒或硅藻土，陶粒或硅藻土表面粗糙具有非常大的比表面积，可供 微生物滋生繁殖，并通过性陈代谢作用浄化水质。陶粒表层覆盖沙土，为表面植物提供根系附着。布水管5为表面带有小孔的ppv管，平铺在第一人工湿地槽2底部，水流由蓄水槽I经该布水管到达第一人工湿地槽2，实现均匀布水并可防止装置发生堵塞。本实用新型在エ作时，太阳光中的紫外光激发ニ氧化钛半导体中的电子，将电子从价带激发到导带生成光生电子，而价带中产生对应的光生空穴，电子和空穴分别扩散到半导体表面。空穴具有氧化性，光生电子具有还原性。空穴的作用可降解水中有机物，降低水体的C0D。本实用新型中蓄水槽I的作用是调节污水流速，布水管5向第一人工湿地槽2内布水，使第一人工湿地槽2内的水流方向为上行流。流经第一人工湿地槽2时通过槽内的陶粒或硅藻土吸附水中氮磷，陶粒具有巨大的比表面积，可附着大量的水体微生物。因而可利用陶粒上附着的微生物浄化自身水质。水体在悬浮结构槽上表面及第一人工湿地槽2外侧富氧，同时通过镀有ニ氧化钛光催化剂的板6吋，紫外光激发ニ氧化钛半导体中的电子，产生光生电子和空穴扩散到半导体表面。空穴具有氧化性，光生电子具有还原性。可将有机物质分解产生微量的ニ氧化碳和水。悬浮结构槽4内填充浮筒或聚こ烯泡沫，使人工湿地浮动在水面上。第一人工湿地槽2和第二人工湿地槽3内种植草本水生植物。植物生长过程中吸附水体中的氮磷元素，对于富营养化的水体处理效果较好。
权利要求1.一种光催化氧化原位修复浮动式潜流装置，包括蓄水槽(I)、第一人工湿地槽(2)、第二人工湿地槽(3)和悬浮结构槽(4)，所述第一人工湿地槽(2)和第二人工湿地槽(3)内放置有基质，其特征在于，所述蓄水槽(I)与第一人工湿地槽(2)相连，所述第一人工湿地槽(2)与悬浮结构槽(4)相连，所述悬浮结构槽(4)与第二人工湿地槽(3)相连；所述蓄水槽(I)通过布水管(5)与悬浮结构槽(4)相连，所述布水管(5)铺设于第一人工湿地槽(2)底部；所述第一人工湿地槽(2)和悬浮结构槽(4)的外围为溢流堰；所述第一人工湿地槽(2)外侧和悬浮结构槽(4)上表面铺设有镀有ニ氧化钛光催化剂的板(6)。
2.根据权利要求I所述的光催化氧化原位修复浮动式潜流装置，其特征在于，所述第ニ人工湿地槽(3)底部外侧设有用于拖住基质的网。
3.根据权利要求I所述的光催化氧化原位修复浮动式潜流装置，其特征在于，所述悬浮结构槽(4)内设有用于提供浮力的浮筒或聚こ烯泡沫。
4.根据权利要求I所述的光催化氧化原位修复浮动式潜流装置，其特征在于，所述布水管(5)表面开有孔。
5.根据权利要求I所述的光催化氧化原位修复浮动式潜流装置，其特征在于，所述基质为陶粒，所述陶粒表层覆盖沙土。
6.根据权利要求I所述的光催化氧化原位修复浮动式潜流装置，其特征在于，所述基质为娃藻土。
专利摘要本实用新型涉及一种光催化氧化原位修复浮动式潜流装置，包括蓄水槽、第一人工湿地槽、第二人工湿地槽和悬浮结构槽，所述第一人工湿地槽和第二人工湿地槽内放置有基质，所述蓄水槽与第一人工湿地槽相连，所述第一人工湿地槽与悬浮结构槽相连，所述悬浮结构槽与第二人工湿地槽相连；所述蓄水槽通过布水管与悬浮结构槽相连，所述布水管铺设于第一人工湿地槽底部；所述第一人工湿地槽和悬浮结构槽的外围为溢流堰；所述第一人工湿地槽外侧和悬浮结构槽上表面铺设有镀有二氧化钛光催化剂的板。本实用新型可针对水体或乡镇生活污水排污口，强化去除水体有机物降低COD、脱N除P效果好。
文档编号C02F3/32GK202519130SQ20122009011
公开日2012年11月7日 申请日期2012年3月12日 优先权日2012年3月12日
发明者姜萍, 张永刚, 朱建林, 柳建设, 许贺 申请人:东华大学