申请日2015.08.05
公开(公告)日2015.12.09
IPC分类号C02F1/30; F02G1/043; F03G6/06
摘要
本发明公开了一种聚光分频光催化污水处理方法和系统，包括支架及安装架，所述支架的上端安装有菲涅尔镜，所述安装架上安装有斯特林机、分光镜、反应装置和传动装置，所述斯特林机的受热端上设置有反光杯，所述反应装置设置有反应容器，该反应容器包括透气管、进水管、出水管和监测器，所述传动装置包括横向轴和纵向轴，所述横向轴和纵向轴分别设置有锥齿轮，且锥齿轮之间相互齿接，所述横向轴上还设置有传动带，该传动带与斯特林机的齿轮连接，所述纵向轴的上端设置有磁铁，且位于应容器的正下方，所述斯特林机连接有发电装置，该发电装置通过齿轮连接，所述进水管和出水管上设置有脉冲阀;具有结构合理，降低能耗，提高效率等优点。
权利要求书
1.一种太阳能聚光分频光催化污水 处理方法，其特征在于入射的太阳光经过聚光分频部分聚焦后，再经过分光镜分为长波段和短波段两束光，短波段光进入污水处理部分，对污水进行光催化净化，长波段光进入集热器，加热集热器内的工质，进行热利用，并有相应的监测和控制系统。
2.一种太阳能聚光分频光催化污水处理系统，其特征在于包括聚光分频部分、污水处理部分、集热器、监测控制部分;
所述的聚光分频部分用于将入射的太阳光汇聚成光束，并将光束分频成长波光和短波光;
所述的污水处理部分利用短波光将污水进行光催化净化;
所述的集热器利用长波光进行光伏、光热发电或生产蒸汽;
所述的监测控制部分检测系统的运行状态。
3.根据权利要求2所述的一种太能聚光分频光催化污水处理系统，其特征在于：所述聚光分频部分包括支架(1)、安装在支架(1)上的安装架(2)、下聚光系统(3)和分光镜(5)，所述支架(1)为可调节架，所述支架(1)的上端安装有太阳能下聚光系统(3)，所述安装架(2)上安装有污水处理部分、发电传动部分和分光镜(5)。
4.根据权利要求2所述的一种聚光分频光催化污水处理系统，其特征在于：所述污水处理部分包括反应装置(6)，所述反应装置(6)设置有反应容器(9)，所述反应容器(9)包括透气管(10)、进水管(11)、出水管(12)，所述的透气管(10)和进水管(11)安装在反应容器(9)上部，所述的出水管(12)安装在反应容器(9)的下部，所述反应容器(9)为圆筒状，内设置有催化剂，所述催化剂采用光催化剂，所述进水管(11)和出水管(12)上设置有脉冲阀(20)，所述的反应容器(9)上设有监测口(13)。
5.根据权利要求4所述的一种聚光分频光催化污水处理系统，其特征在于所述的光催化剂为氯氧化铋或溴氧化铋。
6.根据权利要求2所述的一种聚光分频光催化污水处理系统，其特征在于：所述集热器包括斯特林机(4)和传动装置(7)，所述斯特林机(4)连接有发电装置(19)，该发电装置(19)通过齿轮(21)连接，所述斯特林机(4)的受热端上设置有反光杯(8)，所述传动装置(7)包括横向轴(14)和纵向轴(15)，所述横向轴(14)和纵向轴(15)分别设置有锥齿轮(16)，且锥齿轮(16)之间相互齿接，所述横向轴(14)上还设置有传动带(17)，该传动带(17)与斯特林机(4)的齿轮(21)连接，所述纵向轴(15)的上端设置有磁铁(18)，且位于反应容器(9)的正下方。
7.根据权利要求2所述的一种聚光分频光催化污水处理系统，其特征在于：所述监测控制部分包括监测器，所述监测器包括颜色传感器、发光二极管、微处理器、LCD显示模块、电源和驱动模块，所述的驱动模块与脉冲阀(20)连接，所述的颜色传感器安装在反应容器(9)上的监测口(13)内，所述的微处理器分别与颜色传感器、发光二极管、LCD显示模块、电源和驱动模块连接，所述的发光二极管与LCD显示模块相连。
8.根据权利要求3所述的太能聚光分频光催化污水处理系统，其特征在于：所述的太阳能下聚光系统(3)可以是菲涅尔式下聚光装置、碟式下聚光装置或塔式下聚光装置，所述的菲涅尔式下聚光装置包括菲涅尔镜(28)和反射镜(24)，阳光照射到菲涅尔镜(28)，经反射镜(24)反射到分光镜(5)。
9.根据权利要求8所述的太能聚光分频光催化污水处理系统，其特征在于：所述碟式下聚光装置包括碟式镜(22)和二次反射镜(23)，阳光照射到碟式镜(22)，反射到二次反射镜(23)，再反射到分光镜(5)。
10.根据权利要求8所述的太能聚光分频光催化污水处理系统，其特征在于：
所述的塔式下聚光装置包括定日镜场(27)和二次反射(23)，阳光照射到定日镜场(27)上，经定日场镜(27)反射到分光镜(5)上。
说明书
一种太阳能聚光分频光催化污水处理方法和系统
技术领域
本发明涉及一种太阳能聚光分频光催化污水处理方法和系统，属于太阳能污水处理技术领域。
背景技术
随着经济的发展，环境污染和能源短缺问题日益凸显。污水处理及其耗能是这些问题中具有代表性的问题之一。国家统计局报告显示，我国年污水排放总量约700亿吨，基于全国污水处理厂目前所采用工艺以及平均能耗状况，每年仅电能就需消耗约350亿度，相当于燃烧1500万吨标准煤所发出的电量。由此可见，污水处理作为能源密集型产业，涉及环保民生大计，其处理过程中的节能减排理应受到广泛的重视。
在我国排放的工业污水中，纺织印染废水排放量约占20%。印染废水具有有机物含量高、色度高、生化性差等特点，是污水处理的难题之一。至今，污水污染导致全国癌症村多达459个，每年大约有150万人直接或间接地死于水体污染。然而，目前污水处理的常用技术中，物化法的缺点是臭氧制备能耗极高、二次污染严重;生化法的缺点是处理效率低、并且无法处理复杂成分污水。因此，我们亟需一种高效低耗的污水处理方法来解决上述问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出了一种聚光分频光催化污水处理方法和系统。该系统通过太阳光聚光分频的技术，实现光催化高效处理污水和斯特林机集热发电。具有结构合理、低能耗、高效率的特点。
太阳能聚光分频光催化污水处理方法是：入射的太阳光经过聚光分频部分聚焦后，再经过分光镜分为长波段和短波段两束光，短波段光进入污水处理部分，对污水进行光催化净化，长波段光进入集热器，加热集热器内的工质，进行热利用，并有相应的监测和控制系统。
一种太阳能聚光分频光催化污水处理系包括聚光分频部分、污水处理部分、集热器、监测控制部分;
所述的聚光分频部分用于将入射的太阳光汇聚成光束，并将光束分频成长波光和短波光;
所述的污水处理部分利用短波光将污水进行光催化净化;
所述的集热器利用长波光进行光伏、光热发电或生产蒸汽;
所述的监测控制部分检测系统的运行状态。
所述聚光分频部分包括支架、安装在支架上的安装架、下聚光系统和分光镜，所述支架为可调节架，所述支架的上端安装有太阳能下聚光系统，所述安装架上安装有污水处理部分、发电传动部分和分光镜。
所述污水处理部分包括反应装置，所述反应装置设置有反应容器，所述反应容器包括透气管、进水管、出水管，所述的透气管和进水管安装在反应容器上部，所述的出水管安装在反应容器的下部，所述反应容器为圆筒状，内设置有催化剂，所述催化剂采用光催化剂，所述进水管和出水管上设置有脉冲阀，所述的反应容器上设有监测口。
所述的光催化剂为氯氧化铋或溴氧化铋。
所述集热器包括斯特林机和传动装置，所述斯特林机连接有发电装置，该发电装置通过齿轮(21)连接，所述斯特林机的受热端上设置有反光杯，所述传动装置包括横向轴和纵向轴，所述横向轴和纵向轴分别设置有锥齿轮，且锥齿轮之间相互齿接，所述横向轴上还设置有传动带，该传动带与斯特林机的齿轮(21)连接，所述纵向轴的上端设置有磁铁，且位于反应容器的正下方。
所述监测控制部分包括监测器，所述监测器包括颜色传感器、发光二极管、微处理器、LCD显示模块、电源和驱动模块，所述的驱动模块与脉冲阀连接，所述的颜色传感器安装在反应容器上的监测口内，所述的微处理器分别与颜色传感器、发光二极管、LCD显示模块、电源和驱动模块连接，所述的发光二极管与LCD显示模块相连。
所述的太阳能下聚光系统可以是菲涅尔式下聚光装置、碟式下聚光装置或塔式下聚光装置，所述的菲涅尔式下聚光装置包括菲涅尔镜和反射镜，阳光照射到菲涅尔镜，经反射镜反射到分光镜。
所述碟式下聚光装置包括碟式镜和二次反射镜，阳光照射到碟式镜，反射到二次反射镜，再反射到分光镜。
所述的塔式下聚光装置包括定日镜场和二次反射，阳光照射到定日镜场上，经定日场镜反射到分光镜上。
本发明专利与现有技术相比较，具有以下优势：
1.使用氯氧化铋和溴氧化铋作为光催化剂，较现有的臭氧法、生物法等污水处理技术更加清洁、高效，可处理印染污水、化学污水、医用污水、生活污水等多种污水，具有广泛的适用性，并且可以使用自然沉降或过滤的方法回收催化剂，催化剂回收后仍具有很高的催化活性;
2.独立研发了控制系统，利用颜色传感器，对污水进行实时监控，从而实现污水进出的自动控制，节省了人力;
3.节约电量，降低处理污水的成本，不仅能提供电能，而且能够输出额外电能。
