一种太阳能生活污水光催化处理装置

1.本发明涉及污水处理领域，尤其涉及一种太阳能生活污水光催化处理装置。


背景技术：

2.随着农村乡镇的不断发展，农村污水排放量逐年增大，2020年，农村污水排放量高达337.1亿立方米，而农村污水的处理略仅为33.3％，农村生活污水处理，受国家高度重视。目前，市面上常见的污水治理方式为物理化学法、生物法、萃取法等。此类方法均存在二次污染，且成本较高。光催化在污水治理方面虽有应用，但存在着催化效率低，可见光利用率低(只能吸收紫外波段的光线)，常用的tio2对可见光的波段利用率仅不足5％，催化剂与污水也不易分离等问题。应用上通常采用光催化材料改性以及采用紫外光作为光源来解决这些问题，材料改性虽然可以从一定程度上提高可见光利用率，但是实验室中往往通过掺杂稀有金属来实现全光谱的吸收，这使得光催化材料的成本显著提高，提高十几至上百倍，且制备方法较为复杂，失去了物美价廉的优势；而采用紫外光作为光源则需要额外的能源供应，从能耗角度上又得不偿失。而市面上现有的光催化污水处理设备存在光源分布不均，光催化效率低，污染物容易在底部沉积导致反应不充分，反应设备不便于安装等问题。
3.本发明涉及的一种太阳能生活污水光催化处理装置，采用太阳能作为能源供应，为污水反应装置提供电能，由于目前常用的商业光催化剂对太阳光的利用率较低，故本发明通过将太阳光以能源的方式转化为led的电能，而led的波段是可控的，可有效激发光催化剂对污水进行降解，提高了太阳光的利用率，可同时利用太阳光与反应器内部的led灯珠提供光照。此外，为进一步提高该太阳能生活污水光催化处理装置的污染物降解效率，本发明还对污水反应装置的内部结构进行了设计，使得污水反应装置内部光照更加均匀(光照均匀度≥0.85)的同时，也降低了led灯珠能耗，相比现有的光催化污水处理装置光照均匀度提高60％，能耗降低25％，同时在底部增加了搅拌装置，使得污染物与催化剂充分接触，反应更加充分，对生活污水中的常见污染物的总体降解率高达97.6％，同时相比市面上常见的光催化污水处理装置处理速率提高50％。另一方面，本发明将光催化剂负载与网状板上，使得光催化剂可重复利用，光催化剂的损耗降低90％，同时也避免了光催化剂的团聚现象。
4.但本技术发明人在实现本技术实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：
5.1.目前市场上的光催化污水处理装置不够智能，效率低
6.具体来讲，为：许多光催化污水处理装置需要人为的干预从而实现进水，出水，添加催化剂，水质检测的问题。
7.2.目前市场上的光催化污水处理装置光照不均匀，使得反应装置的污染不能实现均匀降解，导致污水降解不充分，且反应速率较慢
8.具体来讲，为：市场上常见的光催化污水处理装置，采用单个或多个紫光灯管作为光源，当污水浑浊度较高时，距离灯光较远位置的污水以及光催化剂无法进行有效降解，从
而降低了整体的降解效率。


技术实现要素：

9.本技术实施例通过提供一种阳能生活污水光催化处理装置，解决了现有技术中光催化污水处理装置太阳光利用率低，反应装置内部光照不均匀，催化剂不易于污水分离，反应装置智能化低等问题。实现了提高太阳光利用率，降低反应装置的能耗，提高光催化反应效率与污水降解效率，提高反应装置智能化程度，减少人工干预的效果。
10.本技术实施例提供了一种太阳能生活污水光催化处理装置，其特征在于，包括：进水口、出水口、太阳能板、网状板、搅拌装置、光催化剂、led灯珠、供电卡口、污水反应装置、水质检测装置、进水阀门、出水阀门、控制装置、网状板卡槽等。所述进水口、出水口分别位于所述污水反应装置两侧，所述进水阀门、出水阀门分别安装于所述进水口与出水口内部，所述太阳能板覆盖于所述污水反应装置四周，所述控制装置安装于所述污水反应装置靠所述出水口的一侧，所述搅拌装置均匀安装于所述污水反应装置底部，所述水质检测装置安装于所述污水反应装置底部角落，所述网状板卡槽均匀对称安装与所述污水反应装置两侧，所述网状板通过网状板卡槽安装于所述污水反应装置内部，用于所述网状板的固定与安装，所述光催化剂均匀负载于所述网状板，所述led灯珠安装于所述网状板若干交点处，所述供电卡口安装于所述网状板下方，用于所述网状板的供电与固定。
11.具体的，所述进水阀门与出水阀门通过控制装置控制开启与关闭。
12.具体的，所述太阳能板还包括储能装置，并覆盖于所述污水反应装置四周，用于为所述搅拌装置、控制装置、led灯珠、水质检测装置提供电能。
13.具体的，所述水质检测装置实时对所述污水反应装置内部的污水进行检测，并将实时数据传输于所述控制装置。
14.具体的，所述控制装置用于接收水质检测装置数据，用于判断开始或关闭所述进水阀门、出水阀门、搅拌装置、以及所述网状板的供电。
15.具体的，所述网状板的若干或全部交点处安装所述led灯珠，其余部分均匀覆盖有所述光催化剂，特别的，所述led灯珠提供的光照波段与所述光催化剂所需的波段相匹配，所述led灯珠均做过相应的防水处理，所述网状板所选材料适合光催化材料的负载，如陶瓷、玻璃等。
16.具体的，所述搅拌装置可选用搅拌扇叶、曝气机等，促进污染物与催化剂的充分接触。
17.本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
18.1、由于采用了太阳能板将太阳能转换为led的灯珠的电能，而led灯珠选用光催化剂可被激发的波段，相较于直接采用太阳光作为光源，极大提高了太阳光的利用率，所以，有效解决了现有技术中光催化污水处理装置对太阳光利用率低的问题，进而实现了光催化污水处理装置对太阳光的有效利用。
19.2、由于采用了多个网状板组合的结构使得led灯珠均匀分布在光催化污水处理装置内部，从而提高光照的均匀度，从而提高光催化反应速率以及污水降解效率，所以，有效解决了现有技术中由于光分布不均匀导致的光催化效率低以及污水降解速率慢的问题，进而提高了光催化污水处理装置整体的反应速率。
20.3、由于采用了光催化剂负载与网状板的方式，所以提高了光催化剂的重复利用率，同时避免了催化剂的团聚现象，有效解决了现有技术中光催化剂不易与污水分离，不易于重复利用，因催化剂团聚引起的光催化效率降低的问题，进而实现了光催化污水处理装置污水处理效率的提升，以及光催化剂的重复利用。
21.4、由于采用了污水检测装置以及控制装置，所以可实现实时对反应器中污水质量进行检测，从而实现对符合排放标准的污水进行即使排放的效果，有效解决了现有技术中污水的过度降解，以及较多的人工干预，耗费过多的人力物力，进而实现了对光催化污水处理装置的智能化控制，提高光催化污水处理装置的工作效率。
22.5、由于采用了搅拌装置，所以可以使得污水与光催化剂充分接触，从而实现提高光催化效率的效果，有效解决现有技术中污水降解不彻底的问题。
附图说明
23.图1为本技术实施例一中一种太阳能生活污水光催化处理装置的俯视图；
24.图2为本技术实施例一中一种太阳能生活污水光催化处理装置中污水反应装置的立体图；
25.图3为本技术实施例一中一种太阳能生活污水光催化处理装置的网状板；
具体实施方式
26.本技术实施例通过提供一种太阳能生活污水光催化处理装置，解决现有技术中光催化污水处理装置对太阳光利用率低，内部光分布不均匀，装置智能化程度低，光催化剂不易回收的问题，通过采用太阳能板将太阳光转化为led灯珠的电能实现对光催化剂催化所需波段的光源转化，最终实现太阳光与led灯珠共同照射催化的方式，提高太阳光利用率，采用多块网状板组合的结构使得led灯珠可在污水反应装置内部均匀排列，从而实现污水反应装置内部光源的均匀分布，采用污水检测装置与控制装置组合的方式，实现对太阳能生活污水光催化处理装置的智能化控制，从而提高该装置的工作效率，采用光催化剂负载于网状板的方式，实现反应结束后光催化剂于污水的分离，从而实现光催化剂的重复利用。
27.本技术实施例中的技术方案为解决上述光催化污水处理装置对太阳光利用率低，内部光分布不均匀，装置智能化程度低，光催化剂不易回收的问题，总体思路如下：
28.采用了太阳能板将太阳能转换为led的灯珠的电能，而led灯珠选用光催化剂可被激发的波段，相较于直接采用太阳光作为光源，极大提高了太阳光的利用率。
29.采用了多个网状板组合的结构使得led灯珠均匀分布在光催化污水处理装置内部，从而提高光照的均匀度，从而提高光催化反应速率以及污水降解效率。
30.采用了污水检测装置以及控制装置，可实现实时对反应器中污水质量进行检测，从而实现对符合排放标准的污水进行即使排放，有效解决了现有技术中污水的过度降解。
31.采用了光催化剂负载与网状板的方式，提高了光催化剂的重复利用率，同时避免了催化剂的团聚现象，有效解决了现有技术中光催化剂不易与污水分离，不易于重复利用，因催化剂团聚引起的光催化效率降低的问题。
32.采用了搅拌装置，所以可以使得污水与光催化剂充分接触，从而实现提高光催化效率的效果，有效解决现有技术中污水降解不彻底的问题。
33.通过上述五个改进，使得太阳能生活污水光催化处理装置的太阳光利用率，内部光照均匀度，光催化剂重复利用率，智能化程度均得到一定程度上的提高，从而实现太阳能生活污水光催化处理装置对太阳光高效利用，提高污水降解速率以及光催化剂的重复利用率。
34.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
35.实施例一
36.一种太阳能生活污水光催化处理装置，其特征在于，包括：进水口、出水口、太阳能板、网状板、搅拌装置、光催化剂、led灯珠、供电卡口、污水反应装置、水质检测装置、进水阀门、出水阀门、控制装置、网状板卡槽等。所述进水口、出水口分别位于所述污水反应装置两侧，所述进水阀门、出水阀门分别安装于所述进水口与出水口内部，所述太阳能板覆盖于所述污水反应装置四周，所述控制装置安装于所述污水反应装置靠所述出水口的一侧，所述搅拌装置均匀安装于所述污水反应装置底部，所述水质检测装置安装于所述污水反应装置底部角落，所述网状板卡槽均匀对称安装与所述污水反应装置两侧，所述网状板通过网状板卡槽安装于所述污水反应装置内部，用于所述网状板的固定与安装，所述光催化剂均匀负载于所述网状板，所述led灯珠安装于所述网状板若干交点处，所述供电卡口安装于所述网状板下方，用于所述网状板的供电与固定。
37.上述本技术实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
38.太阳能生活污水光催化处理装置通过采用太阳能板将太阳能转换为led的灯珠的电能，而led灯珠选用光催化剂可被激发的波段的方式，提高了对太阳光的利用率；通过采用了多个网状板组合的结构使得led灯珠均匀分布在光催化污水处理装置内部，从而提高光照的均匀度，从而提高光催化反应速率以及污水降解效率；通过采用了污水检测装置以及控制装置，可实现实时对反应器中污水质量进行检测，从而实现对符合排放标准的污水进行即使排放，有效解决了现有技术中污水的过度降解；通过采用了光催化剂负载与网状板的方式，提高了光催化剂的重复利用率，同时避免了催化剂的团聚现象，有效解决了现有技术中光催化剂不易与污水分离，不易于重复利用，因催化剂团聚引起的光催化效率降低的问题；通过在太阳能生活污水光催化处理装置底部安装搅拌装置，使得反应物与光催化剂充分充分接触，从而提高反应速率。
39.实施例二
40.根据本发明的一实施例，网状板网状板的若干或全部交点处均匀安装led灯珠，其余部分均匀覆盖有所述光催化剂，所述led灯珠提供的光照波段与所述光催化剂所需的波段相匹配，所述led灯珠均做过相应的防水处理，所述网状板所选材料适合光催化材料的负载，如陶瓷、玻璃等。其中供电卡口用于网状板的安装与供电，接口处均进行防水处理。
41.上述本技术实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
42.通过在网状板交点处的led灯珠，可以使得led灯珠在所处平面内均匀分布，通过使用多个网状板组合，调整间距，便可使得led灯珠在所述空间内均匀分布，从而实现污水反应装置内部光线均匀分布，使得反应器内部各处均可进行光催化反应。而将光催化剂均匀负载于网状板处，则可实现光催化剂的重复利用。供电卡口便于网状板的安装与更换以及各个网状板之间间距的调整。
43.实施例三
44.根据本发明的一实施例，在污水反应装置底部安装搅拌装置可选用搅拌扇叶、曝气机等，促进污染物与催化剂的充分接触。
45.上述本技术实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
46.进行光催化反应时，污染物会因为重力原因沉积于底部，导致上部于底部污染物浓度有显著差异，而过高的污染物浓度会阻碍光线的传播，也会降低光催化反应的速率，过低的污染物浓度又无法完全发挥光催化反应的全部效率，所以通过搅拌装置，可以使得反应装置内部污染物浓度均匀，反应物与光催化剂充分充分接触，最大程度上发挥光催化反应降解污水的效率。
47.实施例四
48.根据本发明的一实施例，采用水质检测装置与控制装置控制进水阀门与出水阀门的开启与关闭。其工作原理如下：水质检测装置将当前的水质参数实时传输至控制装置，当污水反应装置内部的污水质量满足排放要求时，控制装置控制排水阀门打开，将降解后的污水进行排放，污水排放完毕后，控制装置控制排水阀门关闭，进水阀门打开，将待处理的污水填满污水处理装置后，关闭进水阀门，同时开启搅拌装置、网状板卡槽的供电，进行催化处理。
49.上述本技术实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
50.水质检测装置与污水处理装置的组合可以使得污水处理不间断的进行，且无需人为干预，极大提高了污水处理效率，同时，也从一定程度上减少了不必要的能耗。
51.尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
52.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发
53.明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种太阳能生活污水光催化处理装置，其特征在于，包括：进水口(1)、出水口(2)、太阳能板(3)、网状板(4)、搅拌装置(5)、光催化剂(6)、led灯珠(7)、供电卡口(8)、污水反应装置(9)、水质检测装置(10)、进水阀门(11)、出水阀门(12)、控制装置(13)、网状板卡槽(14)等，所述进水口(1)、出水口(2)分别位于所述污水反应装置(9)两侧，所述进水阀门(11)、出水阀门(12)分别安装于所述进水口(1)与出水口(2)内部，所述太阳能板(3)覆盖于所述污水反应装置(9)四周，所述控制装置(13)安装于所述污水反应装置(9)靠所述出水口(2)的一侧，所述搅拌装置(5)均匀安装于所述污水反应装置(9)底部，所述水质检测装置(10)安装于所述污水反应装置(9)底部角落，所述网状板卡槽(14)均匀对称安装与所述污水反应装置(9)两侧，所述网状板(4)通过网状板卡槽(14)安装于所述污水反应装置(9)内部，用于所述网状板(4)的固定与安装，所述光催化剂(6)均匀负载于所述网状板(4)，所述led灯珠(7)安装于所述网状板(4)若干交点处，所述供电卡口(8)安装于所述网状板下方，用于所述网状板(4)的供电与固定。2.如权利要求1所述的一种太阳能生活污水光催化处理装置，其特征在于，所述进水阀门(11)与出水阀门(12)通过控制装置控制开启与关闭。3.如权利要求1所述的一种太阳能生活污水光催化处理装置，其特征在于，所述太阳能板(3)还包括储能装置，并覆盖于所述污水反应装置(9)四周，用于为所述搅拌装置(5)、控制装置(13)、led灯珠(7)、水质检测装置(10)提供电能。4.如权利要求1所述的一种太阳能生活污水光催化处理装置，其特征在于，所述水质检测装置(10)实时对所述污水反应装置(9)内部的污水进行检测，并将实时数据传输于所述控制装置。5.如权利要求1所述的一种太阳能生活污水光催化处理装置，其特征在于，所述控制装置(13)用于接收水质检测装置(10)数据，用于判断开始或关闭所述进水阀门(11)、出水阀门(12)、搅拌装置(13)、以及所述网状板(4)的供电。6.如权利要求1所述的一种太阳能生活污水光催化处理装置，其特征在于，所述网状板(4)的若干或全部交点处安装所述led灯珠(7)，其余部分均匀覆盖有所述光催化剂(6)，特别的，所述led灯珠(7)提供的光照波段与所述光催化剂(6)所需的波段相匹配，所述led灯珠均做过相应的防水处理，所述网状板(4)所选材料适合光催化材料的负载，如陶瓷、玻璃等。7.如权利要求1所述的一种太阳能生活污水光催化处理装置，其特征在于，所述搅拌装置(5)可选用搅拌扇叶、曝气机等，促进污染物与催化剂的充分接触。

技术总结
本发明公开了一种太阳能生活污水光催化处理装置，该装置包括进水口、出水口、太阳能板、网状板、搅拌装置、光催化剂、LED灯珠、供电卡口、污水反应装置、水质检测装置、进水阀门、出水阀门、控制装置、网状板卡槽。本发明通过将太阳光完全转换为光催化材料所能吸收的波段的光源，有效提高太阳光的利用率，同时对装置内部结构进行设计，有效提高污水降解效率以及光催化剂的重复利用率。光催化剂的重复利用率。光催化剂的重复利用率。


技术研发人员：梅俊楠 邹军 石明明
受保护的技术使用者：上海应用技术大学
技术研发日：2023.06.09
技术公布日：2023/10/7