一种生物‑光催化水处理转盘及净化水体的方法及装置与流程

本发明涉及污水处理技术领域,更具体涉及一种生物-光催化水处理转盘及净化水体的方法，同时还涉及一种生物-光催化水处理的转盘，适用于处理有机物浓度较高的废水。

背景技术：

生物转盘工艺是一种生物膜法污水处理工艺，圆盘下部浸没在水中，圆盘上部暴露在空气中，圆盘表面生长有微生物群落，转动的转盘反复地接触槽中污水和空气中的氧，交替吸附和生物氧化有机污染物，使污水得到净化。传统生物转盘主盘片通常是圆形平板或表面凸凹圆板或波纹圆板，比表面积小，生物量少，处理效率一般，占地较大。尤其是对于有机物浓度较高的废水，难以应用传统的生物转盘工艺。

光催化技术是一种在环境领域有着重要应用前景的绿色高新技术，已在环保领域引起广泛的关注，并已成功应用于各种有机污染物降解研究，将光催化水处理技术和生物转盘水处理技术相结合，形成生物载体转盘污水处理新工艺。装置转盘表面上负载的光催化材料与太阳光或紫外光共同作用，使转盘表面的光催化材料与废水中有机物发生反应，可充分发挥光催化剂和转盘上微生物载体的作用，优势互补，有效避免传统生物转盘有机物去除效率低等问题。

技术实现要素：

本发明针对现有的生物转盘对整体水质净化效果较差、尤其是有机质去除不显著等问题，本发明的目的是在于提供了一种生物-光催化水处理转盘及净化水体的方法，该方法具有操作简便，净化效率高等优点，可有效的避免了传统生物转盘有机物去除效率低的等问题，显著的改善了水体水质。

本发明的另一个目的是在于提供了一种生物-光催化水处理转盘，该转盘具有结构简单，操作简便等优点，充分发挥了好氧微生物、厌氧微生物和光催化材料的作用，显著的提高了生物转盘的的净化效率。

为了实现上述的目的，本发明采用以下技术方案：

一种生物-光催化水处理转盘及净化水体的方法，其步骤是：

(1)将生物转盘分成6-12个区，其中3-6个区负载可见光响应型光催化剂，制备成光催化材料负载区，另外3-6个区为微生物挂膜区，制得生物-光催化水处理转盘；

(2)将所制得的生物-光催化水处理转盘盘面30％-40％浸于污水中，60％-70％暴露于空气中；

(3)设置转盘转速为1-2转/分，运行时转盘盘面与水面呈118－122度角，阴雨天通过外加光源提供光照；

(4)通过光催化负载区的光催化降解作用和微生物挂膜区的微生物降解作用对废水进行处理。

所述的光催化材料负载区由转盘和负载于转盘上的光催化剂组成。

所述的微生物挂膜区由转盘和盘体表面上生长的微生物膜组成。

本发明的生物-光催化水处理转盘与传统生物转盘相比，对污水codcr、nh4⁺-n、tn和tp等指标的去除率分别提高了35％，15％，10％和5％以上。

所述的可见光响应型光催化剂为氧化物半导体、硫化物半导体、掺杂氧化物半导体、掺杂硫化物半导体中的任意一种或二种至四种的任意混合；

所述的外加光源是高压汞灯、高压钠灯、荧光中的任意一种或二种至三种的混合光源。

一种生物-光催化水处理转盘，由转轴跟转盘组成，转盘由3－6个光催化材料负载区和3－6个微生物挂膜区组成，其特征在于：光催化材料负载区与微生物挂膜区相连，3－6个光催化材料负载区和3－6个微生物挂膜区之间相互连接，在生物转盘上涂有2－4层光催化剂，在微生物挂膜区盘面设置成凸凹不平的粗糙结构，有利于微生物挂膜。运行时转盘盘面与水面呈120度角，阴雨天通过外加光源提供光照，将光催化水处理技术和生物转盘水处理技术相结合，形成生物载体转盘污水处理新装置。

所述的微生物挂膜区盘面设置成凸凹不平的粗糙结构，有利于微生物挂膜。

所述的粗糙结构为转盘的盘体表面上设置成凸凹不平不光滑的蜂窝状结构。

通过上述技术措施，可在转盘通过微生物作用降解处理废水的同时，使转盘表面上负载的光催化材料与太阳光或紫外光作用，高效快速降解废水中有机物，充分发挥转盘上微生物载体和光催化剂的作用，优势互补，有效避免传统生物转盘有机物去除效率低等问题。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

1、制备方法简单，处理效果好；

2、充分发挥光催化剂和转盘上微生物载体的作用，优势互补，有效避免传统生物转盘有机物去除效率低等问题；

3、负载于转盘表面的纳米半导体光催化剂，具有催化活性良好，性能稳定，不易脱落，可重复使用等优点；

4、本发明的生物-光催化水处理转盘操作简单、成本低廉，充分发挥了好氧微生物、厌氧微生物和光催化材料的作用，显著提高了生物转盘的的净化效率。

5、本发明的生物-光催化水处理转盘运行120天内，与传统生物转盘相比，该方法对污水codcr、nh4⁺-n、tn和tp等指标的去除率分别提高了35％，15％，10％和5％以上。

附图说明

图1为一种生物-光催化水处理转盘的结构示意图；

图2为一种物-光催化水处理转盘的安装位置示意图；

其中：1－光催化材料负载区、2－微生物挂膜区。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1：

根据图1和图2可知，一种生物-光催化水处理转盘及净化水体的方法，其步骤是：

a、将盘径2米的生物转盘分成6个区，其中三个区负载可见光响应型光催化剂，制备成光催化材料负载区1，另外三个区为微生物挂膜区2，制得生物-光催化水处理转盘；

b、将所制得的生物-光催化水处理转盘盘面40％浸于污水中，60％暴露于空气中；

c、设置转盘转速为2转/分，运行时转盘盘面与水面呈120度角，阴雨天通过外加光源提供光照(平均每天照射2h)；

d、通过光催化负载区的光催化降解作用和微生物挂膜区的微生物降解作用对废水进行处理。

所述的纳米半导体光催化剂为氧化物半导体(如二氧化钛)；

所述的外加光源为500w的高压汞灯。

本实施例中，所处理的污水为中等浓度的城市生活污水(codcr、nh4⁺-n、tn和tp平均浓度分别为：500mg/l、30mg/l、50mg/l和10mg/l)。在生物-光催化水处理转盘运行120天内，与对照组传统生物转盘相比，该方法对污水codcr、nh4⁺-n、tn和tp等指标的去除率分别提高了38％，16％，15％和8％以上。

实施例2：

一种生物-光催化水处理转盘，由转轴跟转盘组成，转盘由光催化材料负载区1、微生物挂膜区2组成，其特征在于：光催化材料负载区1与微生物挂膜区2相连，转盘由3－6个光催化材料负载区1和3－6个微生物挂膜区2组成，3－6个光催化材料负载区1和3－6个微生物挂膜区2之间相互连接，在生物转盘上涂有2－4层光催化剂，在微生物挂膜区盘面设置成凸凹不平的粗糙结构，有利于微生物挂膜。运行时转盘盘面与水面呈120度角，阴雨天通过外加光源提供光照，将光催化水处理技术和生物转盘水处理技术相结合，形成生物载体转盘污水处理新装置。

所述的微生物挂膜区盘面设置成凸凹不平的粗糙结构，有利于微生物挂膜。

所述的粗糙结构为转盘的盘体表面上设置成凸凹不平不光滑的蜂窝状结构。

上述生物-光催化水处理转盘表面上负载的光催化材料与太阳光或紫外光共同作用，使转盘表面的光催化材料与废水中有机物发生反应，充分发挥光催化剂和转盘上微生物载体的作用，优势互补，有效避免传统生物转盘有机物去除效率低等问题。本发明的生物-光催化水处理转盘运行120天内，与传统生物转盘相比，对污水codcr、nh4⁺-n、tn和tp等指标的去除率分别提高了35％，15％，10％和5％以上。

实施例3：

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：所述的纳米半导体光催化剂为改性硫化物半导体(如改性硫化镉等)；所处理的污水为较低浓度的城市生活污水(codcr、nh4⁺-n、tn和tp平均浓度分别为：120mg/l、10mg/l、25mg/l和6mg/l)。

在生物-光催化水处理转盘运行120天内，与对照组传统生物转盘相比，该方法对污水codcr、nh4⁺-n、tn和tp等指标的去除率分别提高了36％，15％，11％和5％以上。