申请日2020.03.31
公开(公告)日2020.06.16
IPC分类号C02F9/08; C02F101/30
摘要
本发明公开了一种利用光催化纳米材料处理污水的系统，系统包括一级过滤室、二级过滤室、气体回收室以及光处理室;光处理室分别与一级过滤室、二级过滤室、气体回收室相连通。工艺包括：污水通过一级过滤室进入光处理室;光处理室杀灭水中细菌及藻类;再经过二级过滤室排出;气体回收室回收二氧化碳。本发明利用纳米二氧化钛的光催化功能对污水进行杀菌灭藻处理，是一种安全有效的水处理方法;纳米二氧化钛的光照来源为自然光，代替电灯可降低电灯耗费的电能;本发明利用凹透镜对光线的发散作用，增加光线与纳米二氧化钛的接触面积，并且利用集光装置上倾斜的平面镜增加光线的进入量，增加参与光催化的光子量，从而能够显著的提升光催化效果。
权利要求书
1.一种利用光催化纳米材料处理污水的系统，其特征在于：所述系统包括一级过滤室(1)、二级过滤室(2)、气体回收室(3)以及光处理室(4);光处理室分别与一级过滤室、二级过滤室、气体回收室相连通;
所述光处理室的内部包括进光区和水处理区;进光区位于水处理区的上方;所述进光区包括固定在光处理室顶端的凹透镜(5)，且凹透镜的一个虚焦点位于水处理区;
所述水处理区包括净化层(6)以及室壁上开设的进口、出水口以及出气口;出水口位于进口的上方;
所述一级过滤室位于光处理室的进口处，且一级过滤室上开设有污水进口(7);二级过滤室位于光处理室的出水口处，二级过滤室开设有过滤水排出口(8);所述光处理室的上部还开设有出气口，出气口通过排气管(9)与气体回收室相连通;
所述净化层为一个或多个;净化层由光催化纳米材料二氧化钛填充而成;所述水处理区的内部设置有平面镜(10);平面镜紧密贴合在光处理室的内壁上。
2.根据权利要求1所述的利用光催化纳米材料处理污水的系统，其特征在于：所述光处理室的上端通过法兰(11)固定连接有聚拢光线的集光装置(12)。
3.根据权利要求2所述的利用光催化纳米材料处理污水的系统，其特征在于：所述集光装置通过连接颈安装在法兰上;集光装置呈上下贯通的喇叭状，且集光装置上端开口的直径大于下端开口的直径;集光装置的内壁上固定安装有平面镜。
4.根据权利要求1所述的利用光催化纳米材料处理污水的系统，其特征在于：所述凹透镜通过固定套(13)嵌置在光处理室内，光处理室内壁上相应开设有卡槽;固定套滑动卡置在卡槽中。
5.根据权利要求1所述的利用光催化纳米材料处理污水的系统，其特征在于：所述光处理室的底面固定安装有平面镜或搅拌装置。
6.根据权利要求1所述的利用光催化纳米材料处理污水的系统，其特征在于：所述光处理室的底面固定安装有紫外灯或日光灯。
7.根据权利要求1所述的利用光催化纳米材料处理污水的系统，其特征在于：所述一级过滤室和二级过滤室的内部设置有多层过滤层，过滤层包括但不限于石英砂过滤层和活性炭过滤层。
8.根据权利要求7所述的利用光催化纳米材料处理污水的系统，其特征在于：所述二级过滤室的内部还设置有ph计以及酸碱调节装置。
9.根据权利要求8所述的利用光催化纳米材料处理污水的系统，其特征在于：所述气体回收室内设置有碱性液体;排气管中安装有抽气装置。
10.一种如权利要求1所述利用光催化纳米材料处理污水的工艺，其特征在于：所述工艺包括以下步骤：
a、通过水泵将污水通过污水进口排进一级过滤室中，在一级过滤室中对污水中的非溶解物和有色溶解物进行过滤和吸附;之后通过进口进入光处理室中;
b、光处理室的凹透镜将外部环境中的可见光光线发散折射到水处理区中，使水处理区中填充光催化纳米材料二氧化钛的净化层与光接触面积增大，从而使纳米二氧化钛催化产生大量反应活性氧，杀灭水中细菌及藻类;
c、步骤b处理后的水从出水口进入到二级过滤室中进行吸附处理和酸碱调节处理，并且从过滤水排出口排出;
d、污水中有机污染物被光催化纳米材料分解成二氧化碳和水，未溶解的二氧化碳通过排气管进入到气体回收室中进行回收分解。
说明书
一种利用光催化纳米材料处理污水的系统及工艺
技术领域
本发明涉及一种处理污水的系统及工艺，尤其涉及一种利用光催化纳米材料处理污水的系统及工艺。
背景技术
为使污水达到排入某一水体或再次使用的水质要求对其进行净化的过程。污水处理被广泛应用于建筑、农业、交通、能源、石化、环保、城市景观、医疗、餐饮等各个领域，也越来越多地走进寻常百姓的日常生活。其中，生活污水成分主要含有碳水化合物、蛋白质、氨基酸、脂肪等有机物，比较适合于细菌的生长，成为细菌、藻类、病毒生存繁殖的场所，导致污水恶臭，严重影响周围居民的生存环境。
现有技术中处理污水的方法主要包括过滤和杀菌。过滤可以除去污水中不溶解的固体颗粒物，但是细菌、藻类等体积较小的微生物难以通过过滤消除。常用的杀灭细菌藻类的方式为向污水中喷洒含氯的消毒剂，虽然对微生物的消灭效果好，但是对人体及环境有一定的危害。
发明内容
为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种利用光催化纳米材料处理污水的系统及工艺。
为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种利用光催化纳米材料处理污水的系统，系统包括一级过滤室、二级过滤室、气体回收室以及光处理室;光处理室分别与一级过滤室、二级过滤室、气体回收室相连通;
光处理室的内部包括进光区和水处理区;进光区位于水处理区的上方;进光区包括固定在光处理室顶端的凹透镜，且凹透镜的一个虚焦点位于水处理区;
水处理区包括净化层以及室壁上开设的进口、出水口以及出气口;出水口位于进口的上方;
一级过滤室位于光处理室的进口处，且一级过滤室上开设有污水进口;二级过滤室位于光处理室的出水口处，二级过滤室开设有过滤水排出口;光处理室的上部还开设有出气口，出气口通过排气管与气体回收室相连通;
净化层为一个或多个;净化层由光催化纳米材料二氧化钛填充而成;水处理区的内部设置有平面镜;平面镜紧密贴合在光处理室的内壁上。
进一步地，光处理室的上端通过法兰固定连接有聚拢光线的集光装置。
进一步地，集光装置通过连接颈安装在法兰上;集光装置呈上下贯通的喇叭状，且集光装置上端开口的直径大于下端开口的直径;集光装置的内壁上固定安装有平面镜。
进一步地，凹透镜通过固定套嵌置在光处理室内，光处理室内壁上相应开设有卡槽;固定套滑动卡置在卡槽中。
进一步地，光处理室的底面固定安装有平面镜或搅拌装置。
进一步地，光处理室的底面固定安装有紫外灯或日光灯。
进一步地，一级过滤室和二级过滤室的内部设置有多层过滤层，过滤层包括但不限于石英砂过滤层和活性炭过滤层。
进一步地，二级过滤室的内部还设置有ph计以及酸碱调节装置。
进一步地，气体回收室内设置有碱性液体;排气管中安装有抽气装置。
一种利用光催化纳米材料处理污水的工艺，包括以下步骤：
a、通过水泵将污水通过污水进口排进一级过滤室中，在一级过滤室中对污水中的非溶解物和有色溶解物进行过滤和吸附;之后通过进口进入光处理室中;
b、光处理室的凹透镜将外部环境中的可见光光线发散折射到水处理区中，使水处理区中填充光催化纳米材料二氧化钛的净化层与光接触面积增大，从而使纳米二氧化钛催化产生大量反应活性氧，杀灭水中细菌及藻类;
c、步骤b处理后的水从出水口进入到二级过滤室中进行吸附处理和酸碱调节处理，并且从过滤水排出口排出;
d、污水中有机污染物被光催化纳米材料分解成二氧化碳和水，未溶解的二氧化碳通过排气管进入到气体回收室中进行回收分解。
本发明中纳米二氧化钛光催化效果通过光产生反应活性氧，在紫外线的照射下产生超氧和羟基自由基，破坏细菌及藻类细胞，从而实现杀灭细菌和藻类功能。
凹透镜亦称为负球透镜，镜片的中间薄，边缘厚，呈凹形，所以又叫凹透镜。凹透镜对光有发散作用。一束平行于主光轴的光线经过凹透镜发散，可以照射到水处理区更多的地方，使光线的照射面变宽、变广，从而增加纳米二氧化钛与光的接触面积，强化光催化效果。
本发明具有的有益效果为：本发明利用纳米二氧化钛的光催化功能对污水进行杀菌灭藻处理，是一种安全有效的水处理方法;在此之上，本发明设计纳米二氧化钛的光照来源为自然光，代替电灯可降低电灯耗费的电能;同时，为了强化光催化效果，本发明利用凹透镜对光线的发散作用，增加光线与纳米二氧化钛的接触面积，并且设置了集光装置，利用集光装置上倾斜的平面镜增加光线的进入量，增加参与光催化的光子量，从而相比现有技术能够显著的提升光催化效果。（发明人司崇殿;宋文路;于福海;张功国）
