[发明专利]一种提高水体溶解氧浓度的光催化装置及使用方法

说明书

本发明涉及一种提高水体溶解氧浓度的光催化装置及使用方法，结构包括反应箱箱体、光催化膜、防水透气膜、输氧管、扩散管、输氧孔、浮球、在线监测装置；其中反应箱中装有反应溶液，光催化膜固定于反应箱底板上，可更换。在光照条件下，光催化膜分解反应溶液，产生的氧气由输氧管输送至扩散管，氧气由扩散管上的输氧孔输送到水中，输氧孔被防水透气膜覆盖，防止水体进入曝气管内；当溶解氧水平达到规定标准时，可通过无线遥控驱动装置移动。采用光催化膜作为产氧气的装置，分解水产生的氧气通过在水底分散、伸展开的扩散管进入水体中，辐射范围广，治理面积大，且光催化产氧材料种类多，可供选择性多，适应性强，更换方便维护成本低。

技术领域

本发明涉及一种提高水体溶解氧浓度的光催化装置及使用方法，属于环保技术与水处理领域。

背景技术

工业化和城市化程度发展迅猛，但水污染控制和治理措施相对滞后，大量的工业废水、生活污水和生活垃圾等进入自然水体，造成自然水体中有机物含量的大幅增加，藻类大量繁殖。微生物在分解有机物的过程中会消耗水中溶解氧，加上水中动植物的呼吸作用，造成水体缺氧，大量厌氧菌繁殖分解有机物产生致黑致臭物质。同时，在酸性、还原条件下，污染物和氨氮从底泥中释放，沉积物中产生的甲烷、硫化氢等气体在上升过程中，携带污泥进入水相，使水体发黑，进一步加剧了水体黑臭程度，严重影响人们的居住环境，破坏水体功能，危害人体健康。

目前治理黑臭水的方法包括曝气法、絮凝沉淀法、微生物净化法、人工湿地、生物膜等。其中曝气法投资大、能耗高，动力要求高，效率低；絮凝沉淀法无法去除水中污染物，容易反弹；微生物净化法见效慢，需要人为创造条件强化微生物对污染物的去除效果；人工湿地占地面积大、易受病虫害影响，并且由于其处理机制、工艺动力学等受复杂的生物和水力条件影响大，常导致人工湿地因为出水不达标成为了新的污染源；生物膜技术常用于低浓度污水的净化。

光催化技术是使用光催化材料，利用光能，将水分解成O₂，常用的光催化材料有硫化物如CdS，铋系光催化剂如BiOV₄，钛基光催化剂等。常用的牺牲剂有过硫酸钠，硝酸银等。光催化产氧技术具有无能耗、无污染、低成本的优点，并且产生的氧气为纳米级，可以提高氧在水中的溶解效率，快速提高水体溶解氧浓度，非常适合治理黑臭水体。但由于光催化剂需要在光照条件下进行，在黑臭水体内部进行污染治理有一定难度，单纯的光催化材料无法直接应用于处理很臭水体中。

发明内容

本发明提出的是一种提高水体溶解氧浓度的光催化装置及使用方法，其目的在于克服现有治理黑臭水体技术的不足，开发一种与光催化材料相结合的，适用于黑臭水体的光催化产氧装置。

本发明的技术解决方案：

一种提高水体溶解氧浓度的光催化装置，其结构包括反应箱箱体1、光催化膜3、输氧管5。其中，反应箱箱体1为透明亚克力材质，光催化膜3可拆卸地安装在反应箱箱体1底板上，反应箱顶部连通输氧管5。在光照条件下，光催化膜3分解反应箱箱体1内的溶液产生的氧气，通过输氧管5输送到黑臭水体底部。箱体1尾部可拆卸地安装在线监测装置8，包括供电模块、通信模块和溶解氧浓度传感器；供电模块包括光伏板和蓄电池，为通信模块和溶解氧浓度传感器提供电力；溶解氧浓度传感器信号输出端连接通信模块信号输入端，实时监测水体溶解氧浓度，并将水体状态信号传输至用户终端。

进一步地，所述反应箱箱体1顶部设有注水口4，通过注水口4向反应箱箱体1中加入含有牺牲剂的水溶液。所述牺牲剂为硫酸钠、硝酸银。

进一步地，所述反应箱箱体1两侧设有浮球2，提供浮力保证反应箱箱体1浮于水体表面。

进一步地，所述光催化膜3为铋系光催化反应膜、氧化石墨烯光催化反应膜、氧硫化物光催化反应膜、硫属化物光催化反应膜、共轭聚合物光催化反应膜、钛基光催化反应膜中的一种或多种组合。

进一步地，所述输氧管5下端连通扩散管6，扩散管6管壁上设有若干个输氧孔7，保证光催化产生的氧气快速均匀地与黑臭水体接触。