一种水质净化装置及采用水质净化装置的净水器和水族箱的制作方法

本实用新型属于水质净化领域，涉及一种水质净化装置及采用水质净化装置的净水器和水族箱。

背景技术：

海水和/或淡水生物的水族箱养殖对水族箱内水质，尤其是清洁度、pH值、氨氮和总磷等物化指标提出较高要求。同时，水族箱内生态环境简单，对食物残渣和生物排泄等进入水体的蓄积性污染物去除作用较弱，导致水族箱内水质波动幅度大，易引起水藻爆发、鱼缸浑浊和水族生物死亡等问题。

因此，需要采用额外的手段，如对水族箱内水体进行经常性的更换，或增设额外的净化设备以去除水体中的污染物。然而，对水族箱内水体进行频繁更换劳动强度大，换水次数太多容易导致水族生物出现不适症状。目前的净化设备以物理或生物过滤为主要手段。其中物理过滤仅能移除水中颗粒和残渣，不能移除已经进入水体的氨氮和磷酸盐等小分子物质。而生物过滤虽然能净化小分子物质，但其工作效率较低，原因在于进入水体的污染物通常可生化性差，难于为微生物直接利用。

如CN 103781730A公开了一种用于净化水族箱中水的装置，其包括电化学絮凝反应器；该电化学絮凝反应器包含可将该水族箱中的氨态氮、亚硝酸盐和/或硝酸盐转变成氮气的钛基电极、以及适于产生羟基基团的碳基催化剂。其虽然公开了在水族箱中添加碳基催化剂，但其采用的碳基催化剂基体为活性炭颗粒，并且该碳基催化剂需要在电极驱动下使用。单独使用催化剂存在净化能力较弱，净化不彻底等问题，同时该装置结构复杂，钛基电极成本高，在水族箱内使用有漏电危险。

技术实现要素：

针对关于现有水族箱净化技术中存在的问题，本实用新型提供了一种水质净化装置及采用水质净化装置的净水器和水族箱。本实用新型借助微电解催化技术，对水族箱内污染物进行预处理，提高其可生化性。经过微电解催化剂预处理后的水体进入生物过滤组件，能大幅提升生物滤床对水体的净化效率。该结构配合附加电解电极使用，能有效稳定水族箱内水质，大幅减少水更换次数。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

第一方面，本实用新型提供了一种水质净化装置，所述水质净化装置包括依次串联的装填微电解催化剂的组件和生物过滤组件。

本实用新型通过将微电解催化剂和生物过滤组件联用，实现对污染水族箱水体污染物的快速降解和高效净化。

本实用新型所述装填微电解催化剂的组件中装填的催化剂为现有技术中已有的微电解催化剂，可以是铁碳微电解催化剂以及经过改进优化后的铁碳微电解催化剂等，如CN 104607189A和CN 104174440A等均有介绍，但一般不包括Cu和Zn等对水族生物有毒害作用的重金属元素。

本实用新型所述装填微电解催化剂在用于水体净化时，通过原电池效应产生微电解电流，可以产生羟基并解离出微量元素离子，降解亚硝酸盐、有机胺、有机硫化物和使磷酸转化为沉淀，经过羟基处理的有机分子更易于被反硝化细菌利用，从而提升反硝化脱氮效率。

但单纯采用装填微电解催化剂的组件进行水体净化或者单纯采用生物过滤进行水体净化均不能达到理想的去除污染物和稳定水质的效果。

若对污染水体仅采用单一的生物过滤，其中蓄积性污染物的降解过程为：

若将微电解催化剂与生物过滤联用，蓄积性污染物降解过程转变为：

若单纯采用装填微电解催化剂的组件进行水体净化，由于微电解催化剂产生的羟基数量不能完全降解水中的有机大分子污染物，同时磷酸盐与催化剂释放的正电离子结合形成沉淀，使水体产生浑浊，难以快速达到使水族箱水质适合水族生物生存的净化效果。同时，氨态氮在被转化为硝态氮后，需要借助生物滤床内反硝化细菌进行转化生成氮气。进而可以看出，微电解催化剂需要与生物过滤联用，可以有效提升水族箱内污染物分解速率，实现长时间维持水族箱内水质的效果。

本实用新型所述的水质净化装置的净化方式包括：

待净化的水体与装填微电解催化剂的组件接触，通过原电池效应产生微电解电流，可以产生羟基并解离出微量元素离子，对水质进行净化，净化后的水与生物过滤组件接触进一步进行处理，处理后的净化水返回回用。

以下作为本实用新型优选的技术方案，但不作为本实用新型提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好的达到和实现本实用新型的技术目的和有益效果。

作为本实用新型优选的技术方案，所述装填微电解催化剂的组件包括容器和装填于容器内的微电解催化剂。

作为本实用新型优选的技术方案，所述容器为具有开孔且能固定催化剂床层的支撑结构，可以是滤板、滤网、滤材盒、筛板箱或其它类似固定床的反应器装置，所述容器材质没有特殊限制，只要可以装填微电解催化剂即可。

作为本实用新型优选的技术方案，所述生物过滤组件内存在相互连接的好氧区和厌氧区。优选的，水流一般先流经好氧区再流经厌氧区，以实现好氧降解+厌氧反硝化的功能。

作为本实用新型优选的技术方案，所述生物过滤组件包括生化轮、生化棉、生化球、石英球、活性炭或陶瓷填料中任意一种或至少两种的组合，其中陶瓷填料具有微生物附着能力，所述组合典型但非限制性实例有：生化轮和生化棉的组合，生化球和石英球的组合，石英球和活性炭的组合，活性炭和陶瓷填料的组合，生化轮、生化棉和生化球的组合，石英球、活性炭和陶瓷填料的组合，生化棉、生化球、石英球、活性炭和陶瓷填料的组合等。

本实用新型中，所述生化轮为现有技术中已有结构，如CN 2452286中所用生化轮，其使用多孔材料(海绵、PP棉等)制成圆柱形结构，水流沿垂直于生化轮圆柱长轴方向冲击生化轮使其转动。

作为本实用新型优选的技术方案，所述水质净化装置还包括电解电极，所述电解电极设置于装填微电解催化剂的组件上游。此处，以水进入装填微电解催化剂的组件前为上游，流出装填微电解催化剂的组件为下游。

本实用新型中，所述电解电极并非必须使用，其可以对微电解催化剂的微电解起到辅助作用，进一步提升水质净化效果。

其中，电解电极的材质可为不锈钢和/或钛合金材质。为增加电极寿命或电解效果，电极表面可加选TiO2、SnO2或RuO2中任意一种或至少两种作为混合镀层，其工作电压3V～12V，优先电压为5V，电解电流密度0.1mA/cm²～5mA/cm²。

作为本实用新型优选的技术方案，所述水质净化装置还包括驱动水体循环流动功能的输送泵，所述输送泵设置于水质净化装置中的水流通道上，例如其可以位于装填微电解催化剂的组件和生物过滤组件之间，也可位于电解电极与装填微电解催化剂的组件之间。

第二方面，本实用新型提供了一种用于水族箱中的净水器，所述净水器包括如前所述的水质净化装置。

本实用新型所述的用于水族箱中的净水器可根据设计，使用完全浸没结构或部分完全浸没结构，或仅从水族箱抽取/返回水流，整个净化装置与水族箱独立，也可以与水族箱结合成一体。

作为本实用新型优选的技术方案，所述净水器还包括具有驱动水族箱内水体循环流动功能的输送泵，所述输送泵设置于水质净化装置水流通道的的上游和/或下游，此处，所述以水质净化装置进水端作为上游，水质净化装置出水端作为下游。

第三方面，本实用新型提供了一种水族箱，其特征在于，所述水族箱包括如前所述的水质净化装置。

与现有技术相比，本实用新型所述的水质净化装置具有以下有益效果：

本实用新型所述水质净化装置通过将微电解催化剂和生物过滤联用，实现对污染水体内污染物的快速降解和高效净化，使水质各项指标满足淡水/海水鱼类和软体动物的养殖标准。

附图说明

图1是本实用新型实施例1中所述净水器的结构示意图；

图2是本实用新型实施例2中所述净水器的结构示意图；

图3是本实用新型实施例2中所述净水器的使用示意图；

其中，1-筛板，2-生化轮，3-水泵，4-电解电极。

具体实施方式

为更好地说明本实用新型，便于理解本实用新型的技术方案，下面对本实用新型进一步详细说明。但下述的实施例仅仅是本实用新型的简易案例，并不代表或限制本实用新型的权利保护范围，本实用新型保护范围以权利要求书为准。

本实用新型具体实施方式部分提供了一种水质净化装置及采用该水质净化装置的净水器和水族箱，所述水质净化装置包括依次串联的装填微电解催化剂的组件和生物过滤组件。

以下为本实用新型典型但非限制性实施例：

实施例1：

本实施例提供了一种净水器，如图1所示，所述净水器包括水质净化装置和驱动水流的水泵3，水质净化装置包括依次串联的装填微电解催化剂的组件和生物过滤组件，其中装填微电解催化剂的组件包括容器筛板1和装填在筛板1上的微电解催化剂，生物过滤组件为生化轮2，水泵3位于水质净化装置的上游。

在使用过程中，将所述净水器的进水/出水口与水族箱内水体连接，将净水器用于水族箱的水质净化。水族箱中不设置电极，每30L水中投加10g的微电解催化剂，经催化剂处理后的水体经生物过滤组件过滤后，进入水族箱中循环利用。

本实施例所述水质净化装置用于在添加了0.8g/L亚硝酸盐和0.08g/L磷酸盐的水族箱中，同时设置仅含有生物过滤组件和循环水泵的对照缸，考察亚硝酸盐和磷酸盐随时间变化情况。经过检测发现，经过5日后，设置水质净化装置的水族箱中亚硝酸盐含量下降至低于0.04g/L，磷酸盐含量下降至低于0.016g/L。于此同时，对照缸内亚硝酸盐和磷酸盐含量基本没有发生变化。

实施例2：

本实施例提供了一种净水器，如图2所示，所述净水器包括依次串联的驱动水流的水泵3和水质净化装置，水质净化装置包括依次串联的电解电极4、装填微电解催化剂的组件和生物过滤组件，其中装填微电解催化剂的组件包括容器筛板1和装填在筛板1上的微电解催化剂，生物过滤组件为生化轮2。

在使用过程中，将所述净水器的进水/出水口与水族箱内水体连接，如图3所示。每30L水中投加10g的微电解催化剂，经催化剂处理后的水体经生物过滤组件进行过滤后的水进入水族箱中循环利用。

本实施例所述水质净化装置用于在添加了0.8g/L亚硝酸盐和0.08g/L磷酸盐的水族箱中，同时设置仅含有生物过滤组件和循环水泵的对照缸，考察亚硝酸盐和磷酸盐随时间变化情况。经过检测发现，经过3日后，设置水质净化装置的水族箱中亚硝酸盐含量下降至低于0.04g/L，磷酸盐含量下降至低于0.016g/L。于此同时，对照缸内亚硝酸盐和磷酸盐含量基本没有发生变化。

实施例3：

本实施例提供了一种水质净化装置，所述水质净化装置包括依次串联的装填微电解催化剂的组件和生物过滤组件，其中装填微电解催化剂的组件包括容器滤网和装填在滤网上的微电解催化剂，生物过滤组件为生化棉。

在使用过程中，将所述水质净化装置进水/出水口与水族箱内水体连接，并应用于水族箱内水质净化。水族箱中不设置电极，每30L水中投加20g的微电解催化剂，经微电解催化剂处理后的水体再经生物过滤组件进行过滤后返回循环利用。

本实施例所述水质净化装置的其净化方式和对照组的设置参照实施例1。经过检测发现，经过3日后，设置装填微电解催化剂的组件和生物过滤组件的水族箱中亚硝酸盐含量下降至低于0.04g/L，磷酸盐含量下降至低于0.016g/L。于此同时，对照缸内亚硝酸盐和磷酸盐含量基本没有发生变化。

实施例4：

本实施例提供了一种水质净化装置，所述水质净化装置包括依次串联的装填微电解催化剂的组件和生物过滤组件，其中装填微电解催化剂的组件包括滤饼和滤饼内填充的微电解催化剂，生物过滤组件为陶瓷填料。

在使用过程中，将所述水质净化装置进水/出水口与水族箱内水体连接，并应用于水族箱中进行水质净化。水族箱中不设置电极，每30L水中投加30g的微电解催化剂，经微电解催化剂处理后的水体再经生物过滤组件进行过滤后返回循环利用。

本实施例所述水质净化装置的其净化方式和对照组的设置参照实施例1。经过检测发现，经过4日后，设置装填微电解催化剂的组件和生物过滤组件的水族箱中亚硝酸盐含量下降至低于0.3g/L，磷酸盐含量下降至低于0.016g/L。于此同时，对照缸内亚硝酸盐和磷酸盐含量基本没有发生变化。

对比例1：

本对比例提供了一种净水器及其用途，所述净水器中的水质净化装置仅包括装填微电解催化剂的组件，该装填微电解催化剂的组件的结构与实施例1中相同。

在使用过程中，将所述净水器的进水/出水口与水族箱内水体连接，并应用于水族箱内水质净化，其净化方式和对照组的设置参照实施例1。

本实施例由于水质净化装置中不包括生物过滤组件，经过检测发现，水缸内出现明显的磷酸铁沉淀物，同时，水中硝酸盐等浓度没有得到降低。

对比例2：

本对比例提供了一种净水器及其用途，所述净水器中的水质净化装置仅包括生物过滤组件不包括装填微电解催化剂的组件，该生物过滤组件的结构与实施例1中相同。

在使用过程中，将所述净水器的进水/出水口与水族箱内水体连接，并应用于水族箱内水质净化，其净化方式和对照组的设置参照实施例1。

本实施例由于水质净化装置中不包括装填微电解催化剂的组，经过检测发现在3天时间内水缸内水质与对照组无差异。

综合上述实施例和对比例可以看出，本实用新型所述水质净化装置通过将微电解催化剂和生物过滤联用，实现对污染水体内污染物的快速降解和高效净化，使水质各项指标满足淡水/海水鱼类和软体动物的养殖标准。

申请人声明，本实用新型通过上述实施例来说明本实用新型的详细工艺设备和工艺流程，但本实用新型并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本实用新型必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本实用新型的任何改进，对本实用新型产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。