一种含菌有机废水消毒处理系统的制作方法

本实用新型属于有机废水处理领域，具体涉及一种含菌有机废水消毒处理系统。

背景技术：

有机废水就是以有机污染物为主的废水，有机废水易造成水质富营养化，危害比较大。这些废水中含有大量的碳水化合物、脂肪、蛋白、纤维素等有机物,如果直接排放，会造成严重污染。有机废水按其性质来源可分为三大类：易于生物降解有机废水；有机物可以降解,但含有害物质的废水；含有难降解生物和有害的有机废水。

有机物浓度高。COD一般在2000mg/以上,有的甚至高达几万乃至几十万mg/L；色度高，有异味。有些废水散发出刺鼻恶臭，给周围环境造成不良影响。有机废水中所含的有机污染物结构复杂；成分复杂，含有毒性物质废水中有机物以芳香族化合物和杂环化合物居,还多含有硫化物、氮化物、重金属和有毒有机物。废水生化性差，且对微生物有毒性，难以用一般的生化方法处理。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题为：解决现有的含菌有机废水处理杀菌效率低及有机物含量高的问题。

本实用新型的技术方案为：

一种含菌有机废水消毒处理系统，包括TiO2光触媒模块、紫外脉冲光源模块、水生植物生物栅模块、入水管、连接管和出水管；入水管、TiO2光触媒模块、连接管、水生植物生物栅模块、出水管依次连接，紫外脉冲光源模块设置在TiO2光触媒模块和水生植物生物栅模块上方。

本实用新型方案中，脉冲紫外氙灯发出的宽光谱光线中的紫外光部分直接杀灭微生物,同时还能电离空气，产生臭氧，对灭含菌有机废水进行消毒；而紫外脉冲光源模块产生的可见光被导向生物栅，还可用于促进水生植物的生长。TiO2在光的照射下自身不发生变化却可以促进化学反应，具有催化功能。具体反应是：TiO2在吸收照明光源中的紫外线后，形成氧化性的自由基，把空气和水中游离的有害物质及微生物分解成无害的二氧化碳和水，可以迅速分解空气和水中的甲醛、苯、氨、VOC等有害气体，可以破坏细菌、病毒中的细胞膜，使细菌质流失、固化病毒蛋白质，在杀毒灭菌的同时，还能分解菌毒残体上释放的有害复合物。这种超强的氧化作用，还能迅速去除各种异味。水生植物生物栅模块是一种生态修复强化装置，主要由微生物载体填料和水生植物组成，通过二者的协同作用共同完成生态修复的功能，在有限的空间内可富集较大的生物量，达到快速、高效的处理效果。生物栅的存在使得微生物生存的基础环境由原来的气、液两相转变为气、液、固三相，这为微生物创造了更丰富的存在形式，形成了在纵、横两个方向相互关联的复合式生态系统。纵向上微生物由细菌、真菌、藻类、原生动物等组成的复杂微型生态系统逐级分解污染物；横向上由液体到载体的方向上构成了悬浮好氧型、附着好氧型、附着兼氧型、附着厌氧型多种不同类型微生物组成的生物膜系统。污水流经时，悬浮物被填料和植物阻挡截留，有机污染物通过植物以及生物膜的吸附、同化、异化作用而去除。

作为优选地，所述紫外脉冲光源模块包括倒V形反射导光板、隔板玻璃和紫外高压脉冲氙灯，隔板玻璃设置在倒V形反射导光板的底部形成三角形空间，紫外高压脉冲氙灯设置在三角形空间内，隔板玻璃上对应TiO2光触媒模块的位置镀有提高紫外线透过率的的光学膜层，隔板玻璃上对应水生植物生物栅模块的位置镀有仅供近紫外光、可见光、近红外光等植物能吸收的波段通过且能反射对植物有害的短波紫外光的光学膜层，所述倒V形反射导光板上设有进风管以及连通三角形空间和出水管的臭氧导管，所述进风管连有向三角形空间内鼓风的风机。紫外脉冲光源模块采用紫外高压脉冲氙灯，它产生的紫外光强度高，可直接杀灭含菌有机废水中的微生物，在强紫外光辐照下，使TiO2光触媒模块产生很强的催化作用，高效分解含菌有机废水中的有机污染物并具有很强的杀菌作用，高压脉冲紫外氙灯在三角形空间内电离空气产生的臭氧可以通过臭氧导管导入处理后的污水并溶解在其中，起到进一步消毒和维持消毒效果，防止微生物再次滋生的作用。

作为优选地，所述TiO2光触媒模块包括一封闭的光触媒壳体，所述光触媒壳体的顶部设置成透明顶板，光触媒壳体的其余面均由不透明材质制成，光触媒壳体的两对立侧面上分别设有与入水管相连通的第一进水口以及与连接管相连通的第一出水口，第一进水口与第一出水口之间至少设置有一层蜂窝状滤网，所述蜂窝状滤网上涂覆有TiO2光触媒颗粒。

作为优选地，所述TiO2光触媒颗粒为纳米级二氧化钛颗粒。先将纳米级二氧化钛颗粒分散在溶液里，再烧结到滤网上，制作方法简单，性质稳定，不易分解，微孔隙众多，TiO2不易流失，能有效保证光触媒材料的长期使用，提高了系统的可靠性和长期有效性，降低了使用成本。

作为优选地，所述水生植物生物栅模块包括一封闭的生物栅壳体，所述生物栅壳体的顶部设置成过滤紫外线的镀膜透明顶板，生物栅壳体的其余面均由不透明材质制成，生物栅壳体的两对立侧面上分别设有与连接管相连通的第二进水口以及与出水管相连通的第二出水口，第二进水口与第二出水口之间至少设置有一层生物栅。

作为优选地，所述生物栅包括由金属框架连接的两层不锈钢网，所述两层不锈钢网之间填有砂石填料，不锈钢网上设有根植于砂石填料内的水生植物。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本实用新型利用强紫外辐射的杀菌与臭氧发生作用，结合纳米二氧化钛的光催化作用、水生植物生物栅的生物净化作用，可高效、彻底杀灭污水中微生物，有效吸收有机污染物和拦截微粒污染物，明显加快排放进度，提高排放标准。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是TiO2光触媒模块的立体结构示意图；

图3是水生植物生物栅模块的立体结构示意图；

图4是生物栅的结构示意图；

图中附图标记为：1-紫外高压脉冲氙灯，2-倒V形反射导光板，3-隔板玻璃，4-入水管，5-TiO2光触媒模块，51-光触媒壳体，52-透明顶板，53-蜂窝状滤网，54-第一进水口，55-第一出水口，6-连接管，7-水生植物生物栅模块，71-生物栅壳体，72-镀膜透明顶板，73-透气孔，74-生物栅，741-不锈钢网，742-砂石填料，743-水生植物，75-第二进水口，76-第二出水口，8-出水管，9-外壳，10-臭氧导管，11-进风管；12-风机。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，一种含菌有机废水消毒处理系统，包括TiO2光触媒模块5、紫外脉冲光源模块、水生植物生物栅模块7、入水管4、连接管6和出水管8；入水管4、TiO2光触媒模块5、连接管6、水生植物生物栅模块7、出水管8依次连接，紫外脉冲光源模块设置在TiO2光触媒模块5和水生植物生物栅模块7上方。

含菌有机废水首先通过TiO2光触媒模块5，TiO2在吸收紫外脉冲光源模块的紫外线后，将空气中的氧分子转化为活泼的氧自由基，把空气和水中游离的有害物质及微生物分解成无害的二氧化碳和水，可以迅速分解空气和水中的甲醛、苯、氨、VOC等有害气体，可以破坏细菌、病毒中的细胞膜，使细菌质流失、固化病毒蛋白质，在杀毒灭菌的同时，还能分解菌毒残体上释放的有害复合物。这种超强的氧化作用，还能迅速去除各种异味。

紫外脉冲光源模块产生的紫外光强度高，可直接杀灭含菌有机废水中的微生物，在强紫外光辐照下，使TiO2光触媒模块5产生很强的催化氧化作用，高效分解含菌有机废水中的有机污染物并具有很强的杀菌作用，紫外光还能电离空气，产生臭氧，对灭含菌有机废水进行消毒；而紫外脉冲光源模块产生的可见光，用于促进水生植物的光合作用，保证其正常生长。

经过TiO2光触媒模块5处理后的含菌有机废水通过水生植物生物栅模块7，水生植物生物栅模块7一种生态修复强化装置，主要由微生物载体填料和水生植物组成，通过二者的协同作用共同完成生态修复的功能，在有限的空间内可富集较大的生物量，达到快速、高效的处理效果。生物栅的存在使得微生物生存的基础环境由原来的气、液两相转变为气、液、固三相，这为微生物创造了更丰富的存在形式，形成了在纵、横两个方向相互关联的复合式生态系统。纵向上微生物由细菌、真菌、藻类、原生动物等组成的复杂微型生态系统逐级分解污染物；横向上由液体到载体的方向上构成了悬浮好氧型、附着好氧型、附着兼氧型、附着厌氧型多种不同类型微生物组成的生物膜系统。污水流经时，悬浮物被填料和植物阻挡截留，有机污染物通过植物以及生物膜的吸附、同化、异化作用而去除。

实施例2

在实施例1的基础上，紫外脉冲光源模块包括倒V形反射导光板2、隔板玻璃3和紫外高压脉冲氙灯1，隔板玻璃3设置在倒V形反射导光板2的底部形成三角形空间，紫外高压脉冲氙灯1设置在三角形空间内，隔板玻璃3上对应TiO2光触媒模块5的位置镀有提高紫外线透过率的光学膜层，隔板玻璃3上对应水生植物生物栅模块7的位置镀有仅供近紫外光、可见光、近红外光等植物能吸收的波段通过且能反射对植物有害的短波紫外光的光学膜层，所述倒V形反射导光板2设有进风管11以及连通三角形空间和出水管8的臭氧导管10，所述进风管11连有向三角形空间内鼓风的风机12。通过设置倒V形反射导光板2和隔板玻璃3，并在隔板玻璃3上镀上相应的光学膜层，能将脉冲紫外光线尽可能多的导向TiO2光触媒模块5，提高脉冲紫外光线的强度，并能将可见光尽可能多的导向水生植物生物栅模块7并能防止紫外线照射水生植物。高压脉冲紫外氙灯在三角形空间内电离空气产生的臭氧可以通过臭氧导管10导入处理后的污水并溶解在其中，起到进一步消毒和维持消毒效果，防止微生物再次滋生的作用。

实施例3

在实施例1或2的基础上，所述TiO2光触媒模块5包括一封闭的光触媒壳体51，所述光触媒壳体51的顶部设置成透明顶板52，光触媒壳体51的其余面均由不透明材质制成，光触媒壳体51的两对立侧面上分别设有与入水管4相连通的第一进水口54以及与连接管6相连通的第一出水口55，第一进水口54与第一出水口55之间至少设置有一层蜂窝状滤网53，所述蜂窝状滤网53上涂覆有TiO2光触媒颗粒。

本实施例中，蜂窝状滤网53四边与光触媒壳体51结构紧密连接，水流从第一进水口54到第一出水口55，必然流经蜂窝状滤网53，紫外脉冲光源模块发出的紫外线透过透明顶板52照射到蜂窝状滤网53上和水中，使得紫外线激活蜂窝状滤网53上涂覆的TiO2光触媒，产生催化氧化作用，进而分解有机污染物，同时直接杀灭水中微生物。

需要说明的是，光触媒壳体51的其余面材质可以是不锈钢材质，也可以是其他具有寿命长、耐腐蚀、不透光特性的任意材质，蜂窝状滤网53的层数可视待处理水质来定，实际设备中，蜂窝状滤网53与光触媒壳体51内壁之间的连接关系可以是活动连接，可根据待处理水质随时更换蜂窝状滤网53或改变蜂窝状滤网53的数目。

另外，光触媒壳体51的形状可不局限于附图中的方形结构，也可以其他多边形柱，比如正六边形柱、正八边形柱等。

实施例4

在实施例3的基础上，所述TiO2光触媒颗粒为纳米级二氧化钛颗粒。先将纳米级二氧化钛颗粒分散在溶液里，再烧结到滤网上，制作方法简单，性质稳定，不易分解，微孔隙众多，TiO2不易流失，能有效保证光触媒材料的长期使用，提高了系统的可靠性和长期有效性，降低了使用成本。

实施例5

在实施例1或2的基础上，所述水生植物生物栅模块7包括一封闭的生物栅壳体71，所述生物栅壳体71的顶部设置成过滤紫外线的镀膜透明顶板72，生物栅壳体71的其余面均由不透明材质制成，生物栅壳体71的两对立侧面上分别设有与连接管6相连通的第二进水口75以及与出水管相连通的第二出水口76，第二进水口75与第二出水口76之间至少设置有一层生物栅74。

本实施例中，待消毒的污水从第二进水口75进入水生植物生物栅模块7，流经生物栅74。紫外脉冲光源模块发出的光透过镀膜透明顶板72照射到生物栅74。其中紫外线和红外线等植物不需要的波长被镀膜透明顶板72的镀膜层过滤掉，仅剩下有利于植物生长的近紫外、可见光和近红外波段辐照到水生植物上，促进植物生长。水生植物的根系和寄生在根系上的藻类和微生物繁衍茂盛后，会吸附并分解水中的有机物，使流经生物栅74的在经过第一步紫外光催化处理后进一步被净化。处理过达到标准的污水从出水孔流出，排放到外界。

本实施例中，生物栅壳体71的其余面材质可以是不锈钢材质，也可以是其他具有寿命长、耐腐蚀、不透光特性的任意材质，生物栅74的层数可视待处理水质来定，实际设备中，生物栅74与生物栅壳体71内壁之间的连接关系可以是活动连接，可根据待处理水质随时更换生物栅74或改变生物栅74的数目。

另外，生物栅壳体71的形状可不局限于附图中的方形结构，也可以其他多边形柱，比如正六边形柱、正八边形柱等。

实施例6

在实施例5的基础上，所述生物栅74包括由金属框架连接的两层不锈钢网741，所述两层不锈钢网741之间填有砂石填料742，不锈钢网741上设有根植于砂石填料742内的水生植物743。本实施例的结构设置中，不锈钢网741中的砂石填料742不会被水流冲走，同时利于水生植物扎根，所选用的水生植物都是耐污染的沉水植物。

实施例7

在实施例5的基础上，所述生物栅74包括栅格骨架、生物活性填料和水生植物，所述生物活性填料填充在栅格骨架内，水生植物固定在栅格骨架表面。通过在水体中布设垂直栅格，栅格使用刚性支架做骨架，骨架内填充高分子生物活性填料。填料采用生物酶的促进配方将高分子材料进行改性，提高酶的催化作用，具有较大的表面积。生物活性填料可以捕捉去除从悬浮污泥区中“逃逸”的微小污泥絮体，并降低出水浊度，有效地保证了出水水质稳定性。刚性骨架起到支撑生物活性填料在水体中分布的作用。水生植物(挺水植物系统和沉水植物系统立体搭配)通过下端用少量棉毡包裹并结绳固定于栅格上，栅格及填料上的纤维具有极强的固定根系能力，三级根系与填料纤维相互缠绕，二级根系与栅格缝隙中交叉穿过，贯穿于各个栅格单元之间，填充了栅格空隙，成熟以后的植物会与生物活性填料紧密结合。根系的扩展降低水流阻力，也不会形成短流而减少有效接触面积，增强对悬浮物质的截留作用。在水流作用下，根系的侧向生长过程也牵引其所固定填料纤维的侧向空间分布，提高了空间使用效率。高分子生物活性填料对水体中颗粒态污染物有阻留、过滤、吸附、沉淀的作用。其次，格栅内填充的高分子活性生物填料和水生植物表面均会附着生长大量的好氧微生物。此类微生物生物活性高，能在极短时间氧化氮、磷类污染物质，微生物积累形成生物膜系统，生物膜具有对污染物极强的分解转化作用；同时优选速生的水生植物充分吸收了污水中溶解性物质，对植物定期收割使污染物从水体中输出。通过栅格、活性填料和生物的协同作用共同完成对污水快速高效的生态型净化。在医疗污水处理工程上，生物栅设计成多种型式的模块并放置于水体中，各种微生物及水生植物将固定或定植在生物栅上并逐渐形成稳定的微生态系统。大量研究资料表明污水水体中高浓度有机物、盐类等物质不是导致挺水和沉水植物的衰退死亡的直接原因，而污水的透光率低导致植物对光照接受不足，使之光合作用减弱、生长不适应才是植物衰退的主要原因。本系统内的氙灯光源强度高并可调节至植物接受的最适范围，光谱范围近似日光，能够提供水生植物正常生长的光照条件。

如上所述即为本实用新型的实施例。本实用新型不局限于上述实施方式，好包括上述实施方式的排列组合，任何人应该得知在本实用新型的启示下做出的结构变化以及凡是与本实用新型具有相同或相近的技术方案，均落入本实用新型的保护范围之内。