一種耦合光催化與微藻固碳的有機廢水處理裝置

本發明涉及廢水處理，尤其涉及一種耦合光催化與微藻固碳的有機廢水處理裝置。

背景技術：

1、隨著人口增長、社會經濟發展和消費模式改變，工業、農業或其他人類活動所造成的水污染現象也越來越嚴重，而有機廢水的排放會導致環境進一步惡化，所以通過有效的方法來處理有機廢水對于人類生存環境具有重要意義。目前，有機廢水的處理技術主要有物化法、化學法和生化法。物化法主要包括吸附法、萃取法以及膜分解法等，但該類方法只是將有機廢水中的污染物進行了轉移，并沒有從根本上達到降解污染物的目的，且存在處理效率低、成本消耗大的問題。化學法主要包括化學絮凝和化學氧化兩種方法，但是該類方法需將產生的沉淀污泥做進一步處理，同時絮凝劑使用不當也會對環境造成一定污染；而生物處理法利用生物濾池可以同時降低cod、脫氮除磷、過濾ss等，但是對于難降解有機物的處理效率低。

2、故本發明提出在有機廢水處理過程中使用綠色環保的清潔技術——光催化氧化法，在水樣中添加足量催化劑，在led燈的照射下，使光催化劑產生光生空穴及光生電子，進而與水反應產生具有強氧化性的羥基自由基(·oh)，利用其超強的氧化能力將難降解的有機污染物進行分解、處理廢水，達到清除污染物的效果，同時該技術能在規定的時間當中將全部的還原性物質實施氧化，最大程度上降低了發生再次污染的可能性，但是該技術面臨著光催化劑催化效率低、光能利用率低以及光催化劑作為納米材料直接投加會產生二次污染的問題，而本裝置擬以led燈作為光源，光纖作為光傳導通道及光催化劑的固定載體，從而解決了光催化劑的回收問題。

3、但光催化劑氧化處理有機污染物會產生二氧化碳，不符合碳減排的要求。而微藻可通過其光合作用吸收光催化產生的二氧化碳。微藻細胞內油脂含量較多，可進行回收提取以生產生物柴油等產品。因此，本發明提供一種裝置設計耦合光催化與微藻固碳，在降解有機污染物的同時，解決光催化反應碳排放問題。

技術實現思路

1、有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是有機廢水處理方法效果差、成本高、易產生有毒有害副產物，且污染微藻固碳系統。

2、為實現上述目的，本發明提供了一種耦合光催化與微藻固碳的有機廢水處理裝置，包括光催化降解裝置1、微藻固碳裝置2、導光核孔濾膜3；所述光催化降解裝置1內部安裝有光催化反應器；所述光催化降解裝置前端設有入水口6，末端設有管徑小于入水口的出水口8。所述導光核孔濾膜3安裝在擋板4上方光催化降解裝置1的頂部。所述微藻固碳裝置頂部設有加料口12；所述微藻固碳裝置2內部設有可拆卸可見光發光板11，同時末端還設有附加三級可替換濾膜的排水口9。

3、所述光催化反應器包括利用涂層工藝將光催化劑附著于表面的光纖5和外接led光源；所述光纖下端設置有光纖更換底板10。

4、所述光催化降解裝置下端設置曝氣盤7。

5、所述光催化處理部分上端設有擋板4。

6、所述導光核孔濾膜3上端連接著微藻固碳裝置2。

7、所述微藻固碳裝置2頂部加料口12提供可控的微藻培育環境。

8、其中，利用進出流量差導致的內外壓強差，使廢水在裝置內部出水口前進行堆積上涌，經過所述導光核孔濾膜3進入微藻固碳裝置2，為微藻固碳裝置2的工作提供環境與原料。

9、所述降解產物co2經過所述導光核孔濾膜3進入微藻固碳裝置2，為微藻固碳裝置2提供碳源。

10、所述藻類利用光能進行光合作用吸收所述降解產物co2，產生氧氣進入光催化降解裝置1進而促進光催化反應的進行。反應后廢水經帶有可清潔替換的三級濾膜的排水口9排出。

11、對微藻進行采收和提取生產生物柴油及其他高附加值產品。

12、在本發明的較佳實施方式中，有機廢水從光催化降解裝置1的進水口6進入到裝置內部，打開led光源，光在光纖5內部進行傳輸，最終光沿著光纖5傳導至光纖末端(端面發光光纖)或者從光纖側面泄露(側發光光纖)，并且打開下端曝氣盤7以提高光催化反應效率，同時為微藻固碳部分提供生長繁殖所需氧氣，進水口6接入流速為0.8m/s，溫度為30℃含有青霉素醫療廢水的生化池，水力停留時間為21.7s，連續進樣10l醫療廢水，反應過程中產生co2氣泡。

13、在本發明的較佳實施方式中，所述醫療廢水利用進出流量差導致的內外壓強差，使醫療廢水在裝置內部出水口前進行堆積上涌，經過所述導光核孔濾膜3進入微藻固碳裝置2，為微藻固碳裝置2的工作提供環境與原料。所述降解產物co2經過所述導光核孔濾膜3進入微藻固碳裝置2，為微藻固碳裝置2提供碳源。

14、在本發明的較佳實施方式中，利用所述微藻固碳裝置2頂部加料口12提供可控的微藻培育環境。所述藻類利用光能進行光合作用吸收所述降解產物co2，產生氧氣進入光催化降解裝置1進而促進光催化反應的進行。反應后廢水經帶有可清潔替換的三級濾膜的排水口9排出。進一步，再對微藻進行采收和提取可生產生物柴油及其他高附加值產品。

15、本發明的裝置設計耦合光催化與微藻固碳，在降解有機污染物的同時，解決了光催化反應碳排放問題。同時，微藻可通過其光合作用吸收光催化產生的二氧化碳。微藻細胞內油脂含量較多，可進行回收提取以生產生物柴油等產品。

16、以下將結合附圖對本發明的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本發明的目的、特征和效果。

技術特征：

1.一種耦合光催化與微藻固碳的有機廢水處理裝置，其特征在于：包括光催化降解裝置、微藻固碳裝置、導光核孔濾膜；所述光催化降解裝置內部安裝有光催化反應器；所述光催化降解裝置前端設有入水口，末端設有管徑小于入水口的出水口；所述導光核孔濾膜安裝在擋板上方光催化降解裝置的頂部；所述微藻固碳裝置頂部設有加料口；所述微藻固碳裝置內部設有可拆卸可見光發光板，同時末端還設有附加三級可替換濾膜的排水口。

2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述光催化反應器包括利用涂層工藝將光催化劑附著于表面的光纖和外接led光源；所述光纖下端設置有光纖更換底板。

3.如權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述光催化降解裝置下端設置曝氣盤。

4.如權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述光催化處理部分上端設有擋板。

5.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述導光核孔濾膜上端連接著微藻固碳裝置。

6.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述微藻固碳裝置頂部加料口提供可控的微藻培育環境。

7.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，其中，利用進出流量差導致的內外壓強差，使廢水在裝置內部出水口前進行堆積上涌，經過所述導光核孔濾膜進入微藻固碳裝置，為微藻固碳裝置的工作提供環境與原料。

8.如權利要求7所述的裝置，其特征在于，藻類利用光能進行光合作用吸收降解產物co2，產生氧氣進入光催化降解裝置進而促進光催化反應的進行；反應后廢水經帶有可清潔替換的三級濾膜的排水口排出。

9.如權利要求8所述的裝置，其特征在于，所述降解產物co2經過所述導光核孔濾膜進入微藻固碳裝置，為微藻固碳裝置提供碳源。

10.如權利要求9所述的裝置，其特征在于，對微藻進行采收和提取生產生物柴油及其他高附加值產品。

技術總結
本發明公開了一種耦合光催化與微藻固碳的有機廢水處理裝置，包括光催化降解裝置、微藻固碳裝置、導光核孔濾膜；所述光催化降解裝置前端設有入水口，末端設有管徑小于入水口的出水口；導光核孔濾膜安裝在擋板上方光催化降解裝置的頂部；所述微藻固碳裝置頂部設有加料口；所述微藻固碳裝置內部設有可拆卸可見光發光板。本發明在光催化降解過程中產電實現廢物資源化，并且產生的二氧化碳為固碳微藻提供碳源。微藻通過光合作用吸收光催化產生的二氧化碳。利用微藻細胞實現減排的同時將其轉化為生物柴油等能源物質，實現節能減排，提高水處理效率效果。

技術研發人員：陳晴空,肖涵中,崔文文,劉鳳君,楊肅博
受保護的技術使用者：重慶交通大學
技術研發日：
技術公布日：2025/3/13