一种模块光催化生物膜污水处理装置的制作方法

本实用新型涉及废水处理设备，特别是一种模块光催化生物膜污水处理装置。

背景技术：

水污染问题已经成为我国经济社会发展的最重要制约因素之一，引起国家和地方政府的高度重视。造成我国水污染的原因是多方面和高度复杂的，涉及资金投入严重不足、管理体制不完善、监管与绩效管理不到位、关键技术与成套设备缺乏自主发展等方面。因此，研发一种投资少、处理效率高、运行费用低、便于操作管理的治理设备，带动水污染控制与治理行业的技术升级和产业发展，为国家和地方水污染控制与治理规划和工程建设提供强有力的技术支撑势在必行。

技术实现要素：

针对上述情况，为克服现有技术之不足，本实用新型之目的是提供一种模块光催化生物膜污水处理装置，可有效解决现有技术中污水处理设备投资高、处理效率低、运行费用高、操作管理繁琐的问题。

本实用新型解决的技术方案是，包括PLC控制器和依次连接的沉砂池、水解池、光催化生物反应池、生物絮凝反应池、固液分离池以及清水池，沉砂池的内上部设有格栅筐，格栅筐的侧壁紧靠沉砂池的侧壁，格栅筐内装有斜向的格栅，沉砂池与格栅筐紧挨的侧壁上部设有与格栅筐内格栅上层连通的进水口，沉砂池的侧壁下部设有排砂口，排砂口上装有伸出沉砂池侧壁的排砂管，沉砂池与水解池的上部由共壁上的第一过水孔连通，水解池内装有生物球，水解池下部内装有第一风力射流器，第一风力射流器经第一风管与风机相连，第一风管上装有第一电磁阀，水解池与光催化生物反应池共壁的下部经第二过水孔连通，光催化生物反应池内装有模块光催化生物膜组件，光催化生物反应池内底部上层装有第二风力射流器，第二风力射流器经第二风管与风机相连，第二风管上装有第二电磁阀，光催化生物反应池与生物絮凝反应池的上部经共壁上的第一通孔连通，第一通孔上装有延伸至生物絮凝反应池底部的第一过水导流管，生物絮凝反应池的外部设有生物絮凝剂计量投加器，生物絮凝剂计量投加器经絮凝剂投加管与第一过水导流管连通，生物絮凝反应池与固液分离池经共壁上的第三过水孔与固液分离池内下部的集泥斗连通，固液分离池上部内装有与沉砂池经回流管连通的回流泵，回流泵下部在集泥斗上口装有固液分离器，固液分离器下边部装有超声波发生器，集泥斗经过泥孔与集泥池下部内连通，集泥池上部有与固液分离器的底部平齐的清水池，固液分离池与清水池经上部的共壁上的第二通孔连通，第二通孔上装有延伸至清水池内底部的第二过水导流管，第二过水导流管的管口内装有紫外消毒器，清水池侧壁的上部设有出水口，集泥池的侧壁下部装有排泥管，第一电磁阀、第二电磁阀、风机、第一风力射流器、第二风力射流器、超声波发生器、紫外消毒器、生物絮凝剂计量投加器、回流泵、模块光催化生物膜组件中的光催化发生器均与PLC控制器相连。

本实用新型处理工艺合理、结构简单、体积小、投资成本低，生物膜集结生物量大、不易随水流流失，运行稳定，净化效率高、污泥减量化高达85%以上，运行费用低，经济和社会效益显著。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为本实用新型生物球剖面结构示意图；

图3为本实用新型模块光催化生物膜组件的结构示意图；

图4为本实用新型生物膜组件的结构示意图；

图5为本实用新型固液分离器结构示意图；

图6为本实用新型生物絮凝剂计量投加器结构示意图；

图7为本实用新型PLC控制器连接线路图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细说明。

如图1-图7所示，本实用新型包括PLC控制器1和依次连接的沉砂池5、水解池8、光催化生物反应池11、生物絮凝反应池14、固液分离池16以及清水池22，沉砂池5的内上部设有格栅筐3，格栅筐3的侧壁紧靠沉砂池5的侧壁，格栅筐3内装有斜向的格栅4，沉砂池5与格栅筐3紧挨的侧壁上部设有与格栅筐3内格栅4上层连通的进水口2，沉砂池5的侧壁下部设有排砂口，排砂口上装有伸出沉砂池5侧壁的排砂管6，沉砂池5与水解池8的上部由共壁上的第一过水孔7连通，水解池8内装有生物球9，水解池8下部内装有第一风力射流器30，第一风力射流器30经第一风管28与风机27相连，第一风管28上装有第一电磁阀29，水解池8与光催化生物反应池11共壁的下部经第二过水孔10连通，光催化生物反应池11内装有模块光催化生物膜组件12，光催化生物反应池11内底部上层装有第二风力射流器33，第二风力射流器33经第二风管31与风机27相连，第二风管31上装有第二电磁阀32，光催化生物反应池11与生物絮凝反应池14的上部经共壁上的第一通孔连通，第一通孔上装有延伸至生物絮凝反应池14底部的第一过水导流管13，生物絮凝反应池14的外部设有生物絮凝剂计量投加器34，生物絮凝剂计量投加器34经絮凝剂投加管35与第一过水导流管13连通，生物絮凝反应池14与固液分离池16经共壁上的第三过水孔15与固液分离池16内下部的集泥斗19连通，固液分离池16上部内装有与沉砂池5经回流管37连通的回流泵36，回流泵36下部在集泥斗19上口装有固液分离器17，固液分离器17下边部装有超声波发生器18，集泥斗19经过泥孔24与集泥池25下部内连通，集泥池25上部有与固液分离器17的底部平齐的清水池22，固液分离池16与清水池22经上部的共壁上的第二通孔连通，第二通孔上装有延伸至清水池22内底部的第二过水导流管20，第二过水导流管20的管口内装有紫外消毒器21，清水池侧壁的上部设有出水口23，集泥池25的侧壁下部装有排泥管26，第一电磁阀29、第二电磁阀32、风机27、第一风力射流器30、第二风力射流器33、超声波发生器18、紫外消毒器21、生物絮凝剂计量投加器34、回流泵36、模块光催化生物膜组件中的光催化发生器12-7均与PLC控制器1相连。

为了保证使用效果和使用方便，

所述格栅4的孔径小于10mm。

所述生物球9包括相匹配的第一半球形壳体9-1和第二第二半球形壳体，构成生物球9的球形壳体，球形壳体腔内填充有生物固化海绵或陶粒9-3，球形壳体外装有加固圈9-4和用固定加固圈9-4的固定销9-2。

所述生物固化海绵9-3是经复合环境微生物菌剂溶液浸渍而成的，所述复合环境微生物菌剂溶液包括酵母菌、芽孢杆菌、光合菌、巨大芽孢杆菌，加入红糖，再加入不低于15℃的水，搅拌，即形成复合微生物菌剂溶液，将生物球9浸泡在复合环境微生物菌剂溶液中，捞出晾干即可。

所述模块光催化生物膜组件12包括第一支架12-1，第一支架12-1的上端装有连接吊环12-2，底部装有橡塑垫板12-8，连接吊环12-2经支架连接链12-3与悬浮漂固定板12-10连接，悬浮漂12-4经悬浮漂固定链12-9连接在一起，并固定在悬浮漂固定板12-10上，第一支架12-1的中央设有石墨烯混合纤维束12-6，石墨烯混合纤维束12-6的两侧均布有生物膜组件12-5，石墨烯混合纤维束12-6与生物膜组件12-5的下边设有光催化发生器12-7。

所述生物膜组件12-5包括有由紧固螺丝12-5-5串联在一起的3个组合框架12-5-1，组合框架12-5-1上依次装有第一石墨烯纤维网12-5-2、生物固化海绵12-5-3和第二石墨烯纤维网12-5-4。

所述的生物絮凝剂计量投加器34包括液体容器34-1和位于液体容器34-1上部的生物絮凝剂投加口34-2，上部装有搅拌叶片伸至液体容器34-1内底部的搅拌器34-4和计量泵34-5，絮凝剂投加管35经计量泵34-5延伸至液体容器34-1底部，自来水管34-3经生物絮凝剂投加口34-2伸入液体容器34-1内部。

所述固液分离器17包括第二支架17-1，第二支架17-1的顶部、底部分别装有上压条17-2、下压条17-5，第二支架17-1上均布有斜管、异型管或直管立波填料17-3，超声波发生器18通过连接器17-4与固液分离器17连接。

本实用新型具体工作时，污水由进水口进入格栅筐，≥10mm的颗粒物质受到格栅筐内格栅的拦截留在格栅筐内，定期由人工清理另行处理；污水及泥砂从格栅筐底部的网状间隙进入沉砂池，污泥由于重力作用自动下沉到池底，定期有人工从排砂管排出另行处理，污水则从第一过水孔进入水解池；

PLC控制器按照预先设置的程序，引导风机连接第一风管、第一电磁阀,接通第一风力射流器，高压气体间隔2小时1次向水解池内通风搅拌，溶解氧含量1.5-3mg/L，在物化和生化的作用下，水体中的大颗粒物质水解为小颗粒，大分子水解为小分子后，污水通过第二过水孔进入光催化生物反应池处理；

PLC控制器按照预先设置的程序，引导风机连接第二风管、第二电磁阀,接通第二风力射流器，高压气体间隔30分钟向池内通风搅拌，以此类推，溶解氧含量2-3mg/L，在光催化、光氧化及微生物新陈代谢作用下，快速吸附、消化、分解水体中的污染物质后，通过第一过水导流管进入生物絮凝反应池处理；

由人工将生物絮凝剂从生物絮凝剂投加口投放到生物絮凝剂计量投加器中，加入自来水稀释，搅拌，然后通过计量泵将稀释的生物絮凝剂投加到第一过水导流管内，在生物絮凝反应池进行反应后进入固液分离池进行处理；生物絮凝剂是一类由微生物产生的，可使液体中不易降解的固体悬浮颗粒凝聚、沉淀的特殊高分子代谢产物，该类絮凝剂是具有高效、廉价、无毒、无二次污染的水处理剂，可广泛应用于饮用水处理、废水处理、食品工业和发酵工业等领域；生物絮凝剂是典型的环境友好型功能材料，市场有售，适应当代可持续发展的理念，对人体健康和环境保护都有很重要的现实意义；

当絮凝污水进入生物絮凝反应池后，水体中颗粒状物质及胶性物质在絮凝剂的交联作用下，形成絮状物体和结块增重，利用重力下沉到集泥斗内；在PLC的程序控制下引导超声波发生器，间隔5分钟震荡，以此类推，使污水中微小颗粒物快速下沉到集泥斗，定期由人工通过排泥管排出另行处理，清水通过第二过水导流管，通过第二过水导流管内设置的紫外消毒器消毒后进入清水池回用或排入自然水系；在固液分离器上方设置有回流泵，由PLC控制器引导间隔30分钟运行10分钟，将上清液回流到沉砂池，起到稀释水质和反硝化作用。

本实用新型的有益效果是：1、由PLC控制，按时间、温度控制风机、水泵或电磁阀等，实现智能化管理水平，工作效率高，工作效率是人工的10倍以上。

2、本实用新型是通过分子定量程序和人工强化技术，将高活性复合微生物菌剂固化在石墨烯混合纤维织物或高强度、耐腐蚀、无毒性载体上制成生物膜，耦合光催化发生器固定在框架上，制成模块模块光催化生物膜组件，安放在污水处理系统内或黑臭河道水体中内，在光催化、光氧化耦合微生物新陈代谢功能，快速吸附、消化、分解污水中的有害物质，达到净化水质之目的；处理后的水质优于国家GB18918-2002城镇污水处理厂污染物排放标准中的一级A标准或地表水水质Ⅳ类标准，可以回用或排入自然水系，节约资源，环保。

3、结构简单、体积小、投资成本低，生物膜集结生物量大、不宜随水流流失，运行稳定，净化效率高、污泥减量化高达85%以上，运行费用低，经济和社会效益显著。