河道污染物综合处理装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910225225.X (22)申请日 2019.03.25 (71)申请人 常州大学 地址 213164 江苏省常州市武进区滆湖路 21号常州大学 (72)发明人 张宇马建锋黄文艳王晋 杨宝珠 (51)Int.Cl. C02F 9/14(2006.01) C02F 101/30(2006.01) (54)发明名称 一种河道污染物综合处理装置 (57)摘要 本发明公开了一种河道污染物综合处理装 置， 包括： 第一漂浮平台、 第二漂浮平台和吊挂在 两个漂浮平台下方的反应管， 。

2、在反应管内部， 沿 着反应管的轴向， 依次设置有一对电催化氧化极 板、 喉管、 两块紫外灯板、 好氧反应段和电动转 叶。 本发明装置利用太阳能以及蓄电池提供电 力， 无需额外配设动力装置， 就能够实现对于河 道污染物的全天候不间断地处理， 而且， 本发明 装置既可以有效降解有机物， 又可以很好地处理 氮磷等营养物质， 尤其适用于污染物复杂的河道 的综合治理。 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 CN 110054347 A 2019.07.26 CN 110054347 A 1.一种河道污染物综合处理装置， 其特征在于， 包括： 第一漂浮平台， 所述第一漂浮平台包括第一蓄电池和第一空腔， 在。

3、所述第一漂浮平台 上还设置有第一太阳能电池板； 第二漂浮平台， 所述第二漂浮平台包括第二蓄电池和第二空腔， 在所述第二漂浮平台 上还设置有第二太阳能电池板； 反应管， 所述反应管吊挂在所述第一漂浮平台和所述第二漂浮平台的下方， 在所述反 应管内部， 沿着所述反应管的轴向， 依次设置有一对电催化氧化极板、 喉管、 两块紫外灯板、 好氧反应段和电动转叶， 所述电催化氧化极板设置在所述反应管与所述第一漂浮平台连接 的一端， 所述喉管的喉部处设有向上的细管， 所述细管的顶端在河面以上， 每块所述紫外灯 板各配设有包围其的石英玻璃罩， 且在两块所述紫外灯板的中间设置表面涂覆有二氧化钛 催化剂的波纹板， 。

4、所述好氧反应段是指该段反应管内设置有悬挂的生物填料， 所述生物填 料表面负载有好氧微生物， 所述电动转叶设置在所述反应管与所述第二漂浮平台连接的一 端； 所述电催化氧化极板与所述第一蓄电池连接， 所述电动转叶与所述第二蓄电池连接， 所述紫外灯板与所述第一蓄电池或所述第二蓄电池连接。 2.如权利要求1所述的河道污染物综合处理装置， 其特征在于， 所述电催化氧化极板的 阳极为涂层钛阳极、 石墨电极或者铅基锰合金电极。 3.如权利要求1所述的河道污染物综合处理装置， 其特征在于， 所述电催化氧化极板的 阴极采用金属材料。 4.如权利要求1所述的河道污染物综合处理装置， 其特征在于， 所述电催化氧化极。

5、板的 电极间距为40厘米。 5.如权利要求1所述的河道污染物综合处理装置， 其特征在于， 所述电催化氧化极板的 电极间压力为310V直流电压。 6.如权利要求1所述的河道污染物综合处理装置， 其特征在于， 所述好氧反应段的长度 是所述反应管长度的1/41/3。 7.如权利要求1所述的河道污染物综合处理装置， 其特征在于， 所述细管的直径为所述 反应管的管径的1/101/20。 8.如权利要求1所述的河道污染物综合处理装置， 其特征在于， 所述电动转叶的转速为 50300r/min。 9.如权利要求1所述的河道污染物综合处理装置， 其特征在于， 在所述反应管的内壁上 设置有恒温加热器。 10.如。

6、权利要求1所述的河道污染物综合处理装置， 其特征在于， 在所述反应管的下部 连接有向下的坠沉物。 权利要求书 1/1 页 2 CN 110054347 A 2 一种河道污染物综合处理装置 技术领域 0001 本发明属于环境保护中污水处理技术领域， 具体涉及一种河道污染物综合处理装 置。 背景技术 0002 随着我国经济的飞速发展， 我国水环境问题日益突出， 城乡水环境遭遇到空前的 威胁。 我国城市废水集中处理率仅为13.4， 与发达国家废水处理率80-90相比， 我国 废水处理率极低， 大量未经处理的污水直接排入江河， 造成江河水质的严重污染。 化肥和农 药的过量施用造成大量化肥、 农药随降水。

7、或灌溉水流入河道中， 也成为重要的污染源。 地区 经济的粗放型生产方式尚未改变， 工艺技术落后， 能源利用效率低物耗、 能耗等指标居高不 下。 以牺牲环境和资源来换取经济增长， 是河流污染日益严重的内在原因。 有调查表明长江 三角洲地区农村水环境生态90以上已丧失了基本功能， 因污染和生态系统严重退化， 城 乡河道水质已基本处于V类和劣V类水质， 多数河道水体污染严重、 富营养化， 水体缺氧， 变 黑变臭， 造成了严峻的环境生态形势。 0003 目前， 国内外采用的污染河道治理技术主要包括： 物理法， 如清淤、 机械除藻、 引水 稀释、 人工造流、 曝气等； 化学法， 如化学试剂除藻， 加入铁。

8、盐促进磷的沉淀， 加入石灰脱氮 等； 生物法， 如人工湿地处理、 水生植物恢复、 微生物修复和生态浮床等。 这些单一的处理方 法各有利弊， 比如， 有些方法只能处理氮磷等营养物质(比如生态法)， 有些方法只能对有机 物进行氧化降解(比如光催化降解法)， 对于污染河道， 由于多年持续污染导致其生态系统 结构严重破坏， 单纯依靠单一的处理方法不能根本解决环境问题， 应设计一种能同时处理 多种污染物的装置， 构建良性循环的水生态系统， 达到从根本上改善水质、 提高水体自净能 力的目的。 发明内容 0004 有鉴于此， 本发明的目的在于提供一种河道污染物综合处理装置， 既能够降解有 机物， 又能够处理。

9、氮磷等营养物质， 该装置无需动力、 免维护， 能够不受季节限制全天候处 理多种污染物， 实现对于污染物复杂的河道水体的综合治理。 0005 一种河道污染物综合处理装置， 包括： 0006 第一漂浮平台， 所述第一漂浮平台包括第一蓄电池和第一空腔， 在所述第一漂浮 平台上还设置有第一太阳能电池板； 0007 第二漂浮平台， 所述第二漂浮平台包括第二蓄电池和第二空腔， 在所述第二漂浮 平台上还设置有第二太阳能电池板； 0008 反应管， 所述反应管吊挂在所述第一漂浮平台和所述第二漂浮平台的下方， 在所 述反应管内部， 沿着所述反应管的轴向， 依次设置有一对电催化氧化极板、 喉管、 两块紫外 灯板、。

10、 好氧反应段和电动转叶， 所述电催化氧化极板设置在所述反应管与所述第一漂浮平 台连接的一端， 所述喉管的喉部处设有向上的细管， 所述细管的顶端在河面以上， 每块所述 说明书 1/5 页 3 CN 110054347 A 3 紫外灯板各配设有包围其的石英玻璃罩， 且在两块所述紫外灯板的中间设置表面涂覆有二 氧化钛催化剂的波纹板， 所述好氧反应段是指该段反应管内设置有悬挂的生物填料， 所述 生物填料表面负载有好氧微生物， 所述电动转叶设置在所述反应管与所述第二漂浮平台连 接的一端； 0009 所述电催化氧化极板与所述第一蓄电池连接， 所述电动转叶与所述第二蓄电池连 接， 所述紫外灯板与所述第一蓄电。

11、池或所述第二蓄电池连接， 由第一蓄电池和第二蓄电池 为电催化氧化极板、 电动转叶、 紫外灯板提供电力。 0010 优选的技术方案中， 所述电催化氧化极板的阳极为涂层钛阳极、 石墨电极或者铅 基锰合金电极。 0011 优选的技术方案中， 所述电催化氧化极板的阴极采用金属材料， 例如： 钛、 不锈钢。 0012 优选的技术方案中， 所述电催化氧化极板的电极间距为40厘米。 0013 优选的技术方案中， 所述电催化氧化极板的电极间电压为310V直流电压， 最佳 电压为10V。 0014 优选的技术方案中， 所述好氧反应段的长度是所述反应管长度的1/41/3。 0015 优选的技术方案中， 所述细管的。

12、直径为所述反应管的管径的1/101/20， 以获得 更好的文丘里效应。 0016 优选的技术方案中， 所述电动转叶的转速为50300r/min， 使得反应管内部的水 流速度约为10cm/min， 以延长水中污染物在反应管内被降解的反应时间， 从而使得污染物 降解更彻底。 0017 优选的技术方案中， 在所述反应管的内壁上设置有恒温加热器， 使得反应管内部 的温度保持在2528。 0018 优选的技术方案中， 在所述反应管的下部连接有向下的坠沉物。 0019 优选的技术方案中， 所述反应管为水平反应管。 0020 在使用本发明装置时， 将装置置于河中， 第一漂浮平台和第二漂浮平台浮于水面， 悬吊。

13、在第一漂浮平台和第二漂浮平台下方的反应管置于河道中间， 调节第一太阳能电池板 和第二太阳能电池板的朝向， 使得第一太阳能电池板和第二太阳能电池板朝南正对着太阳 光， 以便接收更多的太阳能。 0021 当太阳光照射时， 第一太阳能电池板和第二太阳能电池板收集太阳能， 并将光能 转换为电能后输送给第一蓄电池和第二蓄电池， 由第一蓄电池和第二蓄电池储存电能。 0022 当第一蓄电池和第二蓄电池有足够电力后， 给电催化氧化极板、 电动转叶和紫外 灯板提供电力， 电催化氧化极板的电源被接通， 紫外灯板被点亮， 电动转叶开始转动。 0023 电动转叶的转动， 会推动水在反应管内从靠近电催化氧化极板的一端向。

14、靠近电动 转叶的一端的流动， 最终流出反应管并进入到河道中。 0024 水在反应管内从靠近电催化氧化极板的一端向靠近电动转叶的一端流动的过程 中， 首先经过电催化氧化极板， 水中有机污染物发生分解反应被分解； 然后水会流动到喉 管， 并且在喉管的喉部处水流速度加快， 对外形成负压， 通过细管吸入空气， 增加水体溶解 氧， 同时在水中形成小气泡， 由于波纹板上涂覆有催化剂， 在紫外光照射下， 水中有机污染 物会发生降解， 而在波纹板表面形成的小气泡会促进电子传递和分离， 提高降解速度； 然 后， 这些小气泡会随着水流到达好氧反应段， 由于好氧微生物与水中污染物接触时， 其中的 说明书 2/5 页。

15、 4 CN 110054347 A 4 有机污染物以及氮磷等营养物质发生好氧降解， 而小气泡与其中填充的负载有好氧微生物 的生物填料表面接触时， 会补充微生物所需空气， 增强氧化能力， 提高好氧降解的效率； 最 后， 水从反应管靠近电动转叶的一端流出回到河道中。 在电动转叶的转动下， 水会带着溶解 的氧气排入河道并上升， 达到上下循环的目的， 使整个河道污染物逐渐被降解， 也实现了河 道污染物的综合处理。 0025 与现有技术相比， 本发明具有以下有益的技术效果： 0026 1)本发明装置利用太阳能以及蓄电池提供电力， 无需额外配设动力装置， 就能够 实现对于河道污染物的全天候不间断地处理， 。

16、不管是白天还是晚上， 冬季还是夏季， 完全不 受季节、 气候和时间的影响， 运行成本低， 维护简便低成本， 适用范围广泛； 0027 2)本发明装置设置了电催化氧化装置、 紫外催化氧化装置和好氧降解反应段， 既 可以有效降解有机物， 又可以很好地处理氮磷等营养物质， 尤其适用于污染物复杂的河道 的综合治理。 0028 3)本发明装置通过喉管的设置， 能够增加含氧量， 既促进了波纹板上的催化降解， 又促进了微生物好氧降解， 降解效率大大提升， 处理效果非常好； 0029 4)本发明装置中电动转叶的设置， 既能够保证反应管内水流的缓慢流动， 又能够 加速河道上层和底层水体的循环， 从而能够实现对整。

17、个河道污染物的综合处理。 0030 5)本发明装置结构简单， 制造容易， 成本低廉， 调整方便， 可以通过调节好氧反应 段的长度、 紫外灯板的长度以及电催化氧化极板的设置， 适应不同水质的河道污染物的综 合处理。 0031 本发明的这些和其它目的、 特点和优势， 通过下述的详细说明， 附图和权利要求得 以充分体现， 并可通过所附权利要求中特地指出的手段、 装置和它们的组合得以实现。 附图说明 0032 图1是本发明的河道污染物综合处理装置的一具体实施例的结构示意图。 具体实施方式 0033 以下， 结合附图和实施例， 对本发明的实施方式进行详细说明， 以更清楚地理解本 发明的技术内容。 003。

18、4 如图1所示， 本发明的一具体实施例中， 一种河道污染物综合处理装置， 包括： 0035 第一漂浮平台1， 第一漂浮平台1包括第一蓄电池2和第一空腔3， 在第一漂浮平台1 上还设置有第一太阳能电池板4； 0036 第二漂浮平台1， 第二漂浮平台1包括第二蓄电池2和第二空腔3， 在第二漂浮 平台1上还设置有第二太阳能电池板4； 0037 反应管5， 反应管5吊挂在第一漂浮平台1和第二漂浮平台1的下方， 反应管5呈水 平状态， 在反应管5内部， 沿着反应管5的轴向， 依次设置有一对电催化氧化极板6、 喉管7、 两 块紫外灯板9、 好氧反应段11和电动转叶12， 电催化氧化极板6设置在反应管5与第。

19、一漂浮平 台1连接的一端， 喉管7的喉部处(最窄处)设有向上的细管8， 细管8的顶端在河面以上， 每块 紫外灯板9分别配设有一个石英玻璃罩， 紫外灯板9被石英玻璃罩包围着， 且在两块紫外灯 板9的中间设置表面涂布有二氧化钛催化剂的波纹板10， 好氧反应段11是指该段反应管内 说明书 3/5 页 5 CN 110054347 A 5 设置有悬挂的生物填料， 生物填料表面负载有好氧微生物， 电动转叶12设置在反应管5与第 二漂浮平台1连接的一端； 0038 电催化氧化极板6与第一蓄电池2连接， 电动转叶12与第二蓄电池2连接， 紫外灯 板9与第一蓄电池2或第二蓄电池2连接； 由第一蓄电池2和第二蓄。

20、电池2为电催化氧化极 板6、 电动转叶12、 紫外灯板9提供电力。 0039 上述实施例中的河道污染物综合处理装置的使用方法和工作原理如下： 0040 使用时， 将上述装置置于河中， 第一漂浮平台1和第二漂浮平台1浮于水面， 悬吊 在第一漂浮平台1和第二漂浮平台1下方的反应管5置于河道中间， 调节第一太阳能电池板 4和第二太阳能电池板4的朝向， 使得第一太阳能电池板4和第二太阳能电池板4朝南正对 着太阳光， 以便接收更多的太阳能 0041 当太阳光照射时， 第一太阳能电池板4和第二太阳能电池板4收集太阳能， 并将光 能转换为电能后输送给第一蓄电池2和第二蓄电池2， 由第一蓄电池2和第二蓄电池2。

21、储存 电能。 0042 当第一蓄电池2和第二蓄电池2有足够电力后， 给电催化氧化极板6、 电动转叶12 和紫外灯板9提供电力， 电催化氧化极板6的电源被接通， 紫外灯板9被点亮， 电动转叶12开 始转动。 0043 电动转叶12的转动， 会推动水在反应管5内从靠近电催化氧化极板6的一端向靠近 电动转叶12的一端的流动， 最终流出反应管5并进入到河道中。 0044 水在反应管5内从靠近电催化氧化极板6的一端向靠近电动转叶12的一端流动的 过程中， 首先经过电催化氧化极板6， 水中有机污染物发生分解反应被分解； 然后水会流动 到喉管7， 并且在喉管7的喉部处水流速度加快， 对外形成负压， 通过细管。

22、8吸入空气， 增加水 体溶解氧， 同时在水中形成小气泡， 由于波纹板10表面涂覆有催化剂， 在紫外光照射下， 水 中有机污染物会发生降解， 而在波纹板10表面形成的小气泡会促进电子传递和分离， 提高 降解速度； 然后， 这些小气泡会随着水流到达好氧反应段11， 由于好氧微生物11与水中污染 物接触时， 其中的有机污染物以及氮磷等营养物质发生好氧降解， 而小气泡与其中填充的 负载有好氧微生物的生物填料表面接触时， 能够补充微生物所需空气， 增强氧化能力， 提高 好氧降解的效率； 最后， 水从反应管5靠近电动转叶12的一端流出回到河道中。 在电动转叶 12的转动下， 水会带着溶解的氧气排入河道并上。

23、升， 达到上下循环的目的， 使整个河道污染 物逐渐被降解， 也实现了河道污染物的综合处理。 0045 本领域技术人员可以理解， 在上述河道污染物综合处理装置的具体实施例中， 电 催化氧化极板6的阳极可以为涂层钛阳极、 石墨电极或者铅基锰合金电极。 0046 本领域技术人员可以理解， 在上述河道污染物综合处理装置的具体实施例中， 电 催化氧化极板6的阴极可以采用一般金属材料， 例如： 钛、 不锈钢。 0047 本领域技术人员可以理解， 在上述河道污染物综合处理装置的具体实施例中， 可 以设置这一对电催化氧化极板6的电极间距(两极板的间距)为40厘米。 0048 本领域技术人员可以理解， 在上述河。

24、道污染物综合处理装置的具体实施例中， 可 以设置这一对电催化氧化极板6的极板间的电压为310V直流电压(即， 在电催化氧化极板 6的阳极和阴极上施加310V直流电压)， 最佳电压为10V。 0049 本领域技术人员可以理解， 在上述河道污染物综合处理装置的具体实施例中， 好 说明书 4/5 页 6 CN 110054347 A 6 氧反应段11的长度是反应管5的长度的1/41/3。 0050 本领域技术人员可以理解， 在上述河道污染物综合处理装置的具体实施例中， 细 管8的直径为反应管5的管径的1/101/20， 以获得更好的文丘里效应。 0051 本领域技术人员可以理解， 在上述河道污染物综。

25、合处理装置的具体实施例中， 电 动转叶12的转速为50300r/min， 使得反应管5内部的水流速度约为10cm/min， 以延长水中 污染物在反应管5内被降解的反应时间， 从而使得污染物反应和降解更彻底。 0052 本领域技术人员可以理解， 在上述河道污染物综合处理装置的具体实施例中， 还 可以在反应管5的内壁上设置恒温加热器， 使得反应管5内部的温度保持在2528， 使得 好氧降解的效率更高。 0053 本领域技术人员可以理解， 在上述河道污染物综合处理装置的具体实施例中， 还 可以在反应管5的下部连接向下的坠沉物。 坠沉物可以是混凝土块或其他重物。 0054 本发明装置中， 紫外灯板可以。

26、是紫外LED灯板， 通常是由多颗紫外LED灯组合而成 的， 可根据需要将多颗市售紫外LED灯通过焊接和组装后构成板状零件。 0055 本发明装置中， 第一蓄电池和第二蓄电池可以是蓄电池组， 根据需要， 可以装设多 组蓄电池， 或者装设变压器。 0056 上述装置作为一种绿色的河道污染物综合处理装置， 充分利用太阳能绿色能源和 蓄电池的蓄电作用， 无需额外配设动力装置， 就能够实现对于河道污染物的全天候不间断 地处理， 不管是白天还是晚上， 冬季还是夏季， 完全不受季节、 气候和时间的影响； 同时， 通 过电催化氧化装置、 紫外催化氧化装置和好氧降解反应段的依次设置， 既可以有效降解有 机物， 。

27、又可以很好地处理氮磷等营养物质， 尤其适用于污染物复杂的河道的综合治理； 而 且， 通过喉管的设置， 能够增加含氧量， 既促进了波纹板上的催化降解， 又促进了微生物好 氧降解， 降解效率大大提升， 处理效果非常好； 此外， 电动转叶的设置， 既能够保证反应管内 水流的缓慢流动， 又能够加速河道上层和底层水体的循环， 从而能够实现对整个河道污染 物的综合处理。 0057 由此可见， 本发明的目的已经完整并有效的予以实现。 本发明的功能及结构原理 已在实施例中予以展示和说明， 在不背离所述原理的情况下， 实施方式可作任意修改。 所 以， 本发明包括了基于权利要求精神及权利要求范围的所有变形实施方式。 0058 此外， 应当理解， 虽然本说明书按照实施方式加以描述， 但并非每个实施方式仅包 含一个独立的技术方案， 说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见， 本领域技术人员应当 将说明书作为一个整体， 各实施例中的技术方案也可以经适当组合， 形成本领域技术人员 可以理解的其他实施方式。 说明书 5/5 页 7 CN 110054347 A 7 图1 说明书附图 1/1 页 8 CN 110054347 A 8 。