一种基于光触媒的撬装式黑臭水体渗滤液集成反应设备论文和设计-熊金强

全文摘要

本实用新型创造提供了一种基于光触媒的撬装式黑臭水体渗滤液集成反应设备，包括撬体，该撬体底部设有储液池；所述撬体内部设有多层曝气组件，在最上一层曝气组件的上方设有仿生过滤单元；通过供液组件将储液池内水体输送至撬体顶端，并从仿生过滤单元流过；所述仿生过滤单元包括载体、以及载体内用于捕捉曝气反应后气体的填料；相邻的两曝气组件之间、以及最上层曝气组件与肺仿生过滤单元之间均形成净化反应腔；通过供气组件向微孔布袋内通气，在催化反应腔内形成气泡；相邻两净化反应腔之间均设有。本实用新型创造中，在撬体内有限的空间里通过分层曝气来改善曝气深度，增加曝气的比表面积，而且节能可移动，提高效率，减少能耗。

主设计要求

1.一种基于光触媒的撬装式黑臭水体渗滤液集成反应设备，其特征在于：包括撬体，该撬体底部设有储液池；所述撬体内部设有多层曝气组件，在最上一层曝气组件的上方设有仿生过滤单元；通过供液组件将储液池内水体输送至撬体顶端，并从仿生过滤单元流过；所述仿生过滤单元包括载体、以及载体内用于捕捉曝气反应后气体的填料件；所述曝气组件包括微孔布袋及其上侧布置的光触媒分解单元，在微孔布袋下方设有支撑网；相邻的两曝气组件之间、以及最上层曝气组件与肺仿生过滤单元之间均形成净化反应腔；通过供气组件向微孔布袋内通气，在催化反应腔内形成气泡；相邻两净化反应腔之间均设有过液组件。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种基于光触媒的撬装式黑臭水体渗滤液集成反应设备，其特征在于：所述供液组件包括从储液池延伸至撬体顶部的供液管路，在供液管路上设有离心泵。

3.根据权利要求1所述的一种基于光触媒的撬装式黑臭水体渗滤液集成反应设备，其特征在于：所述供气组件包括供气主管，在供气主管上设有风机，所述供气主管上连接有延伸至各个微孔布袋的供气支管。

4.根据权利要求1所述的一种基于光触媒的撬装式黑臭水体渗滤液集成反应设备，其特征在于：所述填料件采用多面空心球填料件。

5.根据权利要求1所述的一种基于光触媒的撬装式黑臭水体渗滤液集成反应设备，其特征在于：所述微孔布袋采用土工曝气袋。

6.根据权利要求1所述的一种基于光触媒的撬装式黑臭水体渗滤液集成反应设备，其特征在于：每两层曝气组件间的间距为80-120mm。

7.根据权利要求1所述的一种基于光触媒的撬装式黑臭水体渗滤液集成反应设备，其特征在于：各所述曝气组件上的溢流管交错布置。

8.根据权利要求1所述的一种基于光触媒的撬装式黑臭水体渗滤液集成反应设备，其特征在于：所述储液池包括撬体下部的第一储液池、以及处于第一储液池海拔高度以下的第二储液池，所述供液组件设置在第二储液池与撬体之间，在第二储液池与第一储液池之间设有连通管。

9.根据权利要求1所述的一种基于光触媒的撬装式黑臭水体渗滤液集成反应设备，其特征在于：相邻两净化反应腔之间、以及最下端的净化反应腔与储液池之间均设有引流管。

10.根据权利要求1所述的一种基于光触媒的撬装式黑臭水体渗滤液集成反应设备，其特征在于：所述曝气组件包括光触媒网、以及对应光触媒网设置的光源。

设计说明书

技术领域

本发明创造属于污水处理设备技术领域，尤其是涉及一种基于光触媒的撬装式黑臭水体渗滤液集成反应设备。

背景技术

目前，污水处理是普遍关注的热点，由于污水的种类繁多、成分复杂、水质浓度高，因而处理难度较大，大多采用常规技术的处理工艺，特别是一些高盐高浓度的有机污水一致都是处理的难点，污水中有机物浓度高、结构稳定、生化性差，常规处理工艺难以达标，且处理成本费用高，给企业和工厂的节能减排带来了极大的困难。因为当前市场需求引起的产品转型快，导致污水处理更加困难，使原有的污水处理工艺和设施雪上加霜，因此急需要高效的污水处理新技术工艺和设施。当前多采用生物处理技术对企业污水进行处理，生物处理技术是利用微生物氧化和吸附作用去除污水中的有害物质和污染物的技术，但是现有微生物处理设备存在着许多不便，过滤后的有害物质和污染物不易清理，从而导致了过滤的效果比较差。

发明内容

有鉴于此，本发明创造旨在克服上述现有技术中存在的缺陷，提出一种基于光触媒的撬装式黑臭水体渗滤液集成反应设备。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种基于光触媒的撬装式黑臭水体渗滤液集成反应设备，包括撬体，该撬体底部设有储液池；所述撬体内部设有多层曝气组件，在最上一层曝气组件的上方设有仿生过滤单元；通过供液组件将储液池内水体输送至撬体顶端，并从仿生过滤单元流过；所述仿生过滤单元包括载体、以及载体内用于捕捉曝气反应后气体的填料件；所述曝气组件包括微孔布袋及其上侧布置的光触媒分解单元，在微孔布袋下方设有支撑网；相邻的两曝气组件之间、以及最上层曝气组件与肺仿生过滤单元之间均形成净化反应腔；通过供气组件向微孔布袋内通气，在催化反应腔内形成气泡；相邻两净化反应腔之间均设有过液组件。

进一步，所述供液组件包括从储液池延伸至撬体顶部的供液管路，在供液管路上设有离心泵。

进一步，所述供气组件包括供气主管，在供气主管上设有风机，所述供气主管上连接有延伸至各个微孔布袋的供气支管。

进一步，所述填料件采用多面空心球填料件。

进一步，所述微孔布袋采用土工曝气袋。

进一步，每两层曝气组件间的间距为80-120mm。

进一步，各所述曝气组件上的溢流管交错布置。

进一步，所述储液池包括撬体下部的第一储液池、以及处于第一储液池海拔高度以下的第二储液池，所述供液组件设置在第二储液池与撬体之间，在第二储液池与第一储液池之间设有连通管。

进一步，相邻两净化反应腔之间、以及最下端的净化反应腔与储液池之间均设有引流管。

进一步，所述曝气组件包括光触媒网以及对应光触媒网设置的光源。

相对于现有技术，本发明创造具有以下优势：

本发明创造中仿生过滤单元内部的多面空心球填料件可以捕捉曝气反应后的气体，防止其逃逸污染空气。在撬体内有限的空间里通过分层曝气来改善曝气深度，增加曝气的比表面积，而且节能可移动，提高效率，减少能耗。鼓风机送风进入土工曝气袋，在压力作用下产生一定体积的气泡，气泡向上移动与光触媒分解单元接触并被氧化激发成活性物质，充分催化分解黑臭水体中的有机化合物，达到净化水体的目的。

附图说明

构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：

图1为本发明创造的结构示意图；

图2为本发明创造实施例中设置外置式引流管时的结构示意图；

图3为本发明创造实施例中储液池分为两级结构时的结构示意图；

图4为本发明创造实施例中同时设有外置式引流管和两级储液池时的结构示意图；

图5为本发明创造实施例中填料件的结构示意图。

附图标记说明：1-撬体；2-储液池；3-仿生过滤单元；4-载体；5-填料件；6-微孔布袋；7-支撑网；8-净化反应腔；9-供液管路；10-离心泵；11-供气主管；12-风机；13-供气支管；14-孔洞；15-第一储液池；16-第二储液池；17-连通管；18-光触媒网；19-光源；20-进液口；21-出液口；22-污水排出口；23-排气管；24-溢流管。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

下面结合实施例来详细说明本发明创造。

一种基于光触媒的撬装式黑臭水体渗滤液集成反应设备，如图1至5所示，包括撬体1，该撬体底部设有储液池2；所述撬体内部设有多层曝气组件，在最上一层曝气组件的上方设有仿生过滤单元3；通过供液组件将储液池内水体输送至撬体顶端，并从仿生过滤单元流过；所述仿生过滤单元包括载体4、以及载体内用于捕捉曝气反应后气体的填料件5；所述曝气组件包括微孔布袋6及其上侧布置的光触媒分解单元，在微孔布袋下方设有支撑网7；相邻的两曝气组件之间(具体为相邻两微孔布袋之间)、以及最上层曝气组件(的微孔布袋)与肺仿生过滤单元之间均形成净化反应腔8；通过供气组件向微孔布袋内通气，在催化反应腔内形成气泡；相邻两净化反应腔之间均设有过液组件。

需要指出的是，用支撑网形成支撑作用，使微孔布袋固定牢靠，不易被水流冲刷走。实际上，光触媒分解单元中的载体也可以同时固定在支撑网上，整体稳定性好。在相邻两净化反应腔之间均设有过液组件，主要用于相邻单元间液体从上层可以外溢排出至下一层，不会造成某一净化反应腔内液位过高，压力过大，避免影响水处理效果，保障最佳的反应效果。

过液组件一般起到溢流作用，其处在上一层净化反应腔位置的进液口20位置高于该反应腔内曝气组件最上缘，而处在下一层净化反应腔位置的出液口21位置高于相应反应腔曝气组件最上缘。

优选地，所述供液组件包括从储液池延伸至撬体顶部的供液管路9，在供液管路上设有离心泵10。

优选地，所述供气组件包括供气主管11，在供气主管上设有风机12，所述供气主管上连接有延伸至各个微孔布袋的供气支管13。每一供气支管上均设有阀门，可以单独控制各个支管的供气量，针对不同的工况需求，可以分别对应的分别调整微孔布袋的供气量。

优选地，所述填料件采用多面空心球填料件。具体的，多面空心球填料件为表面开设有若干孔洞14的球体结构，各孔洞位置以及孔洞大小可以随机布置，孔洞可以呈扇形。仿生过滤单元的载体可以采用不锈钢编织网。

另外，各多面空心球填料件(球体直径)大小可以随机布置，各填料件的朝向沿三维空间随机分布，不同直径的多面空心球随机变化使得反应介质体系处于一种自适应平衡状态，当局部多面空心球界面由于催化反应进行过快产生反应产物堆积(气溶胶凝结水基聚合物、反应产物水溶液)，那么，短时的反应物堆积会改变流道截面，使流速改变，加速堆积物的移动，避免堵塞，类似于人体气管树结构的工作原理，易于冲洗排出污物，避免了细颗粒物的沉积堵塞。

由于气体反应时，对载体的持久蠕变强度有不同的影响，因此要实现自清洗功能，尽可能保证在填充空间内留有冗余。通常，多面空心球填料件不规则的交叉填塞在载体之内，并且，各填料件间留有适当的空隙。所留空隙的大小随机，更有利于发挥自清洗功能。

优选地，所述微孔布袋采用土工曝气袋，具有一定强度与韧度，可生成大量的直径为0.01mm-0.02mm微小气泡，且气泡之间的距离在3mm，相互之间不易碰撞聚合，形成巨大的比表面积，增加水体含氧量。具体原理是，风机吹入的气体通过微孔布袋的各个微孔形成一定体积的气泡。这些气泡在光的作用下增加光触媒催化反应的与光触媒网充分接触，并被氧化激发成活性物质，充分催化分解黑臭水体中的有机化合物，达到净化水体的目的。

优选地，每两层曝气组件间的间距为80-120mm。高度越低风机的送风阻力越小，降低能耗。并使气体充分接触光触媒，催化氧化，与水体中有机化合物反应，使得整体的反应效率能大幅度提高。

在一个可选的实施例中，所述储液池包括撬体下部的第一储液池15、以及处于第一储液池海拔高度以下的第二储液池16，所述供液组件设置在第二储液池与撬体之间，在第二储液池与第一储液池之间设有连通管17。通过增加一外置的第二储液池，并将外置的储液池设计为下沉式结构，增加了冗余量，设备整体运行稳定性好。

污水由离心泵送入仿生过滤单元，进入的雾滴液相与多面空心球，实际上，多面空心球填料件设置在不锈钢制成的容器内(上下闭合，保持住内部填料件，但容器非封闭的密封结构)，由于多面空心球填料件无规则的分布在容器中，作用就是增加反应的比表面积，进入撬体的液相接触到填料件，雾滴聚合成大液滴由导流管流入曝气组件。

下面是对气泡表面积的计算：

曝气土工布的孔隙间隔0.003m，1m^{2<\/sup>的曝气土工布的孔隙数量一排有3000个，则可产生的气泡数量约为：9×10^{6<\/sup>个。}}

气泡的半径范围为：1×10^{-5<\/sup>～2×10^{-5<\/sup>m。选择最小值r_{1<\/sub>＝1×10^{-5<\/sup>，最大值r_{2<\/sub>＝2×10^-5<\/sup>m}}}}}

S_{1<\/sub>＝n×4×π×r_{1<\/sub>^2<\/sup>}}

＝9×10^{6<\/sup>×4×π×(1×10^{-5<\/sup>)^2<\/sup>}}

＝0.0036π

由数据模拟得出气泡之间的触碰概率为21％～26％，因气泡上升距离短，假设两个气泡相互之间只发生一次碰撞，取最大比例26％来计算，则：

S_{4<\/sub>＝S_{2<\/sub>×(1-26％)＝0.0144π×0.74＝0.0106π}}

假设气泡内部为理想气体且与外部流体无质量交换，且气泡外部温度和压强维持不变。根据热力学平衡原理和理想气体定律可得融合前后气泡体积之比为1：1.414则融合之后的气泡体积为：

则融合气泡半径为r_{1<\/sub>’、r_2<\/sub>’}

融合气泡表面积为：

由数据模拟得出气泡之间的触碰概率为21％～26％，因气泡上升距离短，假设两个气泡相互之间只发生一次碰撞，取最大比例26％来计算，则：

即2S_{3<\/sub>＞S’_{3<\/sub>，2S_{4<\/sub>＞S’_{4<\/sub>，即融合气泡表面积小于单个气泡的表面积之和。}}}}

在一个可选的实施例中，所述过液组件包括每一曝气组件上均设有能连通上下相邻净化反应腔的溢流管24。并且，各所述曝气组件上的溢流管最好交错布置。液相从上层可以外溢排出至下一层，不会造成某一净化反应腔内液位过高，压力过大，避免影响水处理效果，保障最佳的反应效果。

在一个可选的实施例中，相邻两净化反应腔之间、以及最下端的净化反应腔与储液池之间均设有引流管。此实施例情形下，在每一曝气组件上均可以设置排气管23，具体的，排气管可以是比设置溢流管工况时(管口)高度更高，是为了平衡各净化反应腔内气体压力作用，一般不起溢流作用。这样，通过固定在撬体上的引流管达到平衡各反应腔内液相液面高度的作用。

外置的引流管与撬体设计为固定的不可拆分的结构，稳定性更好。此时，引流管的进、出液口设计与上述溢流管情形类似，具体为，引流管处在上一层净化反应腔位置的进液口位置高于该反应腔内曝气组件最上缘，而引流管处在下一层净化反应腔位置的出液口位置高于相应反应腔曝气组件最上缘。

在其它实施例中，也可以采用上述各实施例的结合形式，如，设置外置引流管的同时，设置了第二级的储液池，同时达到更佳的水体处理效果。

优选地，所述曝气组件包括光触媒网18以及对应光触媒网设置的光源19。通过光源激发光触媒材料产生光催化分解反应，将流经的需处理的污水内含的有机化合物进行光催化分解。具体的，光触媒网可以是以无纺布为载体，在该载体上附着光触媒催化材料，多孔结构的载体，使得光触媒催化材料在相同空间体积内获得巨大的比表面积，从而，改变其分子的活性，使其在光触媒的作用下进行催化分解，分解完的污水由撬体底部的污水排出口22排放到外部。需要说明的是，选型时，上述的光源需具有一定的抗压防水能力，能稳定的发光参与光催化分解反应。

本发明创造中仿生过滤单元内部的多面空心球填料可以捕捉曝气反应后的气体，防止其逃逸污染空气。在撬体内有限的空间里通过分层曝气来改善曝气深度，增加曝气的比表面积，而且节能可移动，提高效率，减少能耗。鼓风机送风进入土工曝气袋，在压力作用下产生一定体积的气泡，气泡向上移动与光触媒分解单元接触并被氧化激发成活性物质，充分催化分解黑臭水体中的有机化合物，达到净化水体的目的。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

设计图

一种基于光触媒的撬装式黑臭水体渗滤液集成反应设备论文和设计

一种基于光触媒的撬装式黑臭水体渗滤液集成反应设备论文和设计-熊金强

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