专利名称：清洁化城市污水净化系统的制作方法
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⑷！！自由基把有机物通过 一系列反应氧化成0)2和吐0，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Ti02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H202、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；(4)先准备好足额的陶瓷棒光催化剂，规格为直径0. 5cm、长5-8cm，陶瓷棒光催化 剂一端用于嵌入混凝土，负载纳米二氧化钛薄膜的另一端用塑料薄膜包覆(施工完成后再 去掉)。进行光催化平推流反应器床体槽形混凝土结构的施工时，让陶瓷棒光催化剂嵌入底 面混凝土约2cm，相邻两根之间的距离相同，为1cm左右，形成陶瓷棒光催化剂阵列，同时使 用喷粉器将纳米二氧化钛负载到槽形混凝土结构的底面和两边内壁面上，利用水泥的凝聚 性形成二氧化钛薄膜。布水器的结构设计要保障污水以较均勻的形态进入光催化平推流反 应器。在槽形混凝土结构的两边安装若干带反射装置的低压长效汞齐灯；污水在平推流过 程中，在流动方向上污水中的污染物没有返混，而在垂直于流动方向的平面上，由于陶瓷棒 光催化剂阵列的扰动作用，污水中的污染物得到最大程度混合和分散，这样就建成了非常 理想的光催化平推流反应器；(5)净水沉淀池建在反应器出口下方，污水经光催化平推流反应器净化后，在出口 处跌溅进入沉淀池，经巴歇尔槽排入自然环境。沉淀池中的净化水不含微生物、重金属离子 和有机污染物等，已是质量非常好的水了，在缺水地区可直接作为再生水使用，或稍作处理 后可作为饮用水使用。
具体实施例方式本领域工程技术人员根据本发明的技术方案以及上述设计(实施方式)的要点， 可应用本发明设计相应的城市污水处理厂来净化城市污水。本发明也可用于现有城市污水 处理厂的扩建项目。实施例1某县城新建日处理2万吨污水处理厂应用本发明_清洁化城市污水净化系统设计该污水处理厂，主要参数如下(1)调节池长100m，宽50m，容积15000m3，置于反应器下方；(2)选用川崎重工二氧化钛涂膜剂，武汉方圆纳米二氧化钛粉末；
(3)除臭装置泡沫陶瓷光催化剂直接嵌入调节池与反应器外底面之间，泡沫陶 瓷光催化剂由5ppi泡沫陶瓷(50X50X5cm)负载纳米二氧化钛薄膜制成，反应器外底面离 边缘10cm、每隔5m安装1000W低压汞齐灯；(4)固定1块可产生强度为2T磁场的U形永久性磁铁，让进水管穿过U形永久性 磁铁；(5)光催化平推流反应器离调节池0. 5m,长100m，宽50m，陶瓷棒光催化剂规格为 直径 0. 5cm、长 6cm。根据湖北省预算定额标准计算，该污水处理厂建设成本约580万元，大大低于现 有建设成本。
权利要求
一种清洁化城市污水净化系统，其特征在于它是由集水井、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组成；
2.根据权利要求1所述的集水井、格栅、调节池，其特征在于集水井和调节池上端内壁 以及格栅表面用二氧化钛涂膜剂进行涂膜；调节池完全置于光催化平推流反应器下方，调 节池与光催化平推流反应器外底面之间安装除臭装置；
3.根据权利要求1所述的除臭装置，其特征在于其主要由泡沫陶瓷光催化剂和安装在 光催化平推流反应器外底面边缘的汞齐灯组成，泡沫陶瓷光催化剂系采用冷气动力喷涂的 方法，在泡沫陶瓷比表面负载纳米二氧化钛粉末形成薄膜而成；
4.根据权利要求1所述的磁场发生装置，其特征在于安装固定一簇U形永久性磁铁而 成，进水管穿过U形永久性磁铁使污水切割磁力线后进入布水器；
5.根据权利要求1所述的光催化平推流反应器，其特征在于其床体形状为槽形，一端 安装布水器，另一端作为出口，布水器与进水管泵构成推流器；
6.根据权利要求1所述的光催化平推流反应器，其特征在于其床体为槽形混凝土结 构，外底面离调节池0. 5-2m;
7.根据权利要求1所述的光催化平推流反应器，其特征在于使用喷粉器将纳米二氧化 钛负载到槽形混凝土结构的底面和两边内壁面上，利用水泥的凝聚性形成二氧化钛薄膜；
8.根据权利要求1所述的光催化平推流反应器，其特征在于在槽形混凝土结构的底面 布置规格为直径为0. 5cm、长为5-12cm的陶瓷棒光催化剂阵列，相邻两根陶瓷棒光催化剂 之间的距离约1cm，陶瓷棒光催化剂阵列对推流中的污水形成扰动；陶瓷棒光催化剂系采 用冷气动力喷涂的方法在陶瓷棒表面负载纳米二氧化钛粉末形成薄膜而成；
9.根据权利要求1所述的光催化平推流反应器，其特征在于在其槽形混凝土结构的两 边安装若干带反射装置的低压长效汞齐灯；
10.根据权利要求1所述的净水沉淀池，其特征在于沉淀池布置在光催化平推流反应 器出口下方，污水经光催化平推流反应器净化后，在出口处跌溅进入沉淀池，沉淀池排放口 安装巴歇尔槽。
全文摘要
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。该系统由集水井、格栅、调节池、磁场发生装置、光催化平推流反应器和净水沉淀池组成。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。
文档编号C02F1/30GK101941772SQ201010274988
公开日2011年1月12日 申请日期2010年9月3日 优先权日2010年9月3日
发明者张 杰 申请人:武汉慧邦环境工程技术有限公司