表面嵌入光催化剂薄膜的跌水堰的制作方法

本实用新型涉及一种利用光催化剂催化降解城市河道中有机污染物的装置，特别是一种利用太阳能催化降解有机污染物的工程措施。

背景技术：

由于传统的城市建设方式带来了很大的城市硬化面积，造成部分降水径流会夹杂着大量污染物流入城市河道，造成城市黑臭水体的产生。城市河道中会有垃圾渗滤液、生活污水、农药、染料等污染，影响水体质量，威胁河道生态，破坏城市环境。

随着光催化技术的深入研究，光催化剂的研发、制备技术非常成熟。但现有的光催化技术的应用存在成本高、反应装置复杂、粉末状催化剂回收不便等问题，使光催化剂的大规模应用仍存在较多问题。因此，探索将光催化剂与工程措施相结合，可以为光催化剂提供较好的负载平台，且建设简单、保养方便、寿命长，有助于城市水体环境保护，有利于可持续发展。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种利用光催化剂光催化降解城市河道污染物的装置，可以利用太阳能来降解城市河道水体中的有机污染物。

为解决上述技术问题本实用新型所采用的技术方案是：一种表面嵌入光催化剂薄膜的跌水堰，将涂覆有光催化剂(tio2，biobr，invo4)的硅胶膜嵌入跌水堰表面，使用太阳能激活光催化剂，利用光催化剂催化降解河道水体污染。

具体技术方案如下：

一种表面嵌入光催化剂薄膜的跌水堰，该跌水堰结构包括多个布水平台、布水格挡、凹槽、末端矮格挡；在相邻的布水平台之间形成水位落差并布设凹槽；布水平台上设置有多个布水格挡，布水格挡后侧设置有末端矮格挡。

布水平台宽1m，布置三个布水格挡，前端与布水格挡之间、三个布水格挡之间、布水格挡与末端矮格挡之间间隔均为15cm，为嵌入涂覆光催化剂薄膜的过水通道，布水格挡高5cm，末端矮格挡高2cm，均为半圆柱体；布水格挡上交错布置隔断，隔断宽10cm，同一布水格挡上的隔断中心间距为2m；末端矮格挡贯穿整个堰体，不设出水口。两个布水平台的阶梯之间布设凹槽，用于混合水流，使流过各部分的污染物浓度均匀，最大化催化剂的使用效率，并防止水流直接冲刷催化剂薄膜，凹槽为半圆柱体，深5cm，两个布水平台的阶梯落差在10—15cm，具体的落差高度和布水平台的数量视工程要求而定。

布水格挡上设置有隔断，相邻布水格挡上的隔断交错设置，使相邻布水格挡间形成过水通道。

相邻布水平台之间落差在10—15cm。

过水通道表面嵌入有涂覆光催化剂的薄膜，薄膜负载的光催化剂分别为tio2，biobr，invo4，带有不同催化剂的薄膜交错布设在过水通道上。

过水通道6表面嵌入有涂覆光催化剂的薄膜。所述的涂覆光催化剂的薄膜包括催化剂涂覆区、非涂覆区；非涂覆区嵌入过水通道内，催化剂涂覆区暴露于过水通道表面。

最后一个布水平台的末端还设置有扬水平台，将流经跌水堰的水抛入空中充分曝气，并降低水流对下游的冲刷。

在水自上游流至下游的过程中降解水中污染物。

在厚度3mm，长120cm宽30cm的模具中灌满融化的聚乙烯，按照10—20g/m²的密度均匀分散中间长100cm宽15cm的区域，形成涂覆区、非涂覆区，跌水堰修建过程中将非涂覆区嵌入到水泥结构中，固定薄膜，将涂覆区暴露于过水通道表面。

可通过光催化降解的水体污染物包括藻类（如铜铝微囊藻等），藻毒素（如mc-lr等），染料（如罗丹明b等），通过光催化破坏藻细胞，将有毒污染物催化分解成无毒的大分子有机物，之后被下游的微生物、水生植物等吸收利用。

采用本实用新型的技术方案水流受上下游水位差影响流经各级布水平台，交错布设的布水格挡使水流通过嵌入涂覆光催化剂薄膜的过水通道，末端矮格挡将使平台上的水有2cm的深度，光催化剂被太阳辐射激活，催化降解水中污染物，水流流过本级过水平台后坠落到下一级布水平台前的凹槽中，使水简单曝气、混合并防止冲刷下一级的催化剂涂层，水流流过整个堰体后流入扬水平台，使水充分曝气混合后向下游流动。

附图说明

图1为本发明表面嵌入光催化剂的跌水堰结构的剖面图。

图2为布水平台的俯视图。

图3为光催化剂薄膜的示意图。

上述附图中，布水平台1、布水格挡2、凹槽3、末端矮格挡4、扬水平台5、过水通道6、隔断7、催化剂涂覆区8、非涂覆区9。

具体实施方式

实施例1

一种表面嵌入光催化剂薄膜的跌水堰，该跌水堰结构包括多个布水平台1、格挡2、凹槽3、末端矮格挡4；在相邻的布水平台1之间布设凹槽3并形成水位落差；布水平台1上设置有多个布水格挡2，布水格挡2后侧设置有末端矮格挡4，末端矮格挡4贯穿整个堰体，不设出水口。布水格挡2高5cm，末端矮格挡4高2cm，均为半圆柱体。布水平台宽1m，前端与布水格挡2之间、三个布水格挡2之间、布水格挡2与末端矮格挡4之间间隔均为15cm，布水格挡2上设置有隔断7，隔断7宽10cm，同一布水格挡2上的隔断7中心间距为2m，相邻布水格挡2上的隔断7交错设置，使相邻布水格挡2间形成过水通道6。相邻布水平台1之间落差在15cm。过水通道6表面嵌入有涂覆光催化剂的薄膜。所述的涂覆光催化剂的薄膜包括催化剂涂覆区8、非涂覆区9；非涂覆区9嵌入过水通道6内，催化剂涂覆区8暴露于过水通道6表面。最后一个布水平台1的末端还设置有扬水平台5。

所述的光催化剂薄膜上分别负载tio2，biobr，invo4，将不同的薄膜交错布设在过水平台上。带有藻类、藻毒素、染料污染的河水自然流过堰体，阳光激发光催化剂的活性，催化剂将破坏藻细胞的细胞组织，将藻毒素、染料等催化降解成为无毒的大分子有机物，可有效降低水华的风险以及危险污染物对人体造成的影响。

技术特征：

1.一种表面嵌入光催化剂薄膜的跌水堰，其特征在于，该跌水堰结构包括多个布水平台（1）、布水格挡（2）、凹槽（3）、末端矮格挡（4）；在相邻的布水平台（1）之间布设凹槽（3）并形成水位落差；布水平台（1）上设置有多个布水格挡（2），布水格挡（2）后侧设置有末端矮格挡（4）。

2.根据权利要求1所述的表面嵌入光催化剂薄膜的跌水堰，其特征在于，布水格挡（2）上设置有隔断（7），相邻布水格挡（2）上的隔断（7）交错设置，使相邻布水格挡（2）间形成过水通道（6）。

3.根据权利要求2所述的表面嵌入光催化剂薄膜的跌水堰，其特征在于，相邻布水平台（1）之间落差在10—15cm。

4.根据权利要求3所述的表面嵌入光催化剂薄膜的跌水堰，其特征在于，过水通道（6）表面嵌入有涂覆光催化剂的薄膜。

5.根据权利要求4所述的表面嵌入光催化剂薄膜的跌水堰，其特征在于，所述的涂覆光催化剂的薄膜包括催化剂涂覆区（8）、非涂覆区（9）；非涂覆区（9）嵌入过水通道（6）内，催化剂涂覆区（8）暴露于过水通道（6）表面。

6.根据权利要求1所述的表面嵌入光催化剂薄膜的跌水堰，其特征在于，最后一个布水平台（1）的末端还设置有扬水平台（5）。

技术总结
本实用新型为表面嵌入光催化剂薄膜的跌水堰，该跌水堰结构包括多个布水平台、格挡、凹槽、末端矮格挡；在相邻的布水平台之间形成水位落差并布设凹槽；布水平台上设置有多个布水格挡，布水格挡后侧设置有末端矮格挡。采用本实用新型的装置利用太阳能激发TiO2，BiOBr，InVO4的光催化活性催化降解城市河道中诸如藻类、藻毒素、染料等污染物。具体方式是在过水平台表面嵌入涂覆光催化剂的薄膜，河流水流自然流过跌水堰，太阳光照射跌水堰表面的光催化剂将其激发产生光催化作用，达到降解河流水体中有机污染物的目的。布水平台表面布设布水格挡，增加河水在跌水堰表面的流动长度，使降解效果更好。

技术研发人员：黄应平;刘书畅;刘慧刚;陈峻松;廖玉海;熊彪
受保护的技术使用者：三峡大学
技术研发日：2020.04.08
技术公布日：2020.12.08