一种太阳能复合式电解法污水处理漂浮装置的制作方法

1.本发明涉及环境工程学科中污水处理技术领域，具体涉及一种太阳能复合式电解法污水处理漂浮装置。


背景技术：

2.电解法处理污水是利用阴极、阳极的氧化还原反应，以污水为电解质溶液，通过电化学作用、间接氧化或还原作用、颗粒极化、电浮选作用、电絮凝作用等使污水得以净化的过程。当阳极的材料为可溶性的fe、al时，形成多孔絮状(或凝胶状)的金属氢氧化物，通过表面的吸附、电荷作用等，能对污水中的悬浮物、颗粒物、有机或无机污染物起到凝聚作用，从而净化水质。
3.电解法污水处理的优点为：由直流电源供电，无须投入大量的化学药剂，避免了对水体造成二次污染；可利用调整电压的方式应对水中污染物浓度发的变化；出水水质稳定，装置简单易行，占地面积小。
4.生物膜法水处理技术，是利用某些固体载体构建微生物的生存空间，在养分作用下进行有机污水的处理过程。生物填料的比表面积越大，越容易附着更多的微生物，水处理效果也越好。
5.根据现有的技术可知，电解法处理污水的不足之处有：耗电，需要有充足的电量供应；当阳极材料为可溶性材料时(即电极材料失去电子以离子形式进入溶液的化学反应)，时间久了形成的絮状沉淀物及杂质容易附着在阳极区，对电极棒(电极板)的工作有阻碍作用。
6.若水体污染严重，则氧气的溶解量偏低，这对生物填料上的微生物分解是非常不利的。而且传统的生物填料，例如悬挂式生物填料，长时间使用易出现结团、断丝、互相缠绕等现象。
7.为解决上述问题，本发明一种太阳能复合式电解法污水处理漂浮装置能够有效避免上述不足之处，达到合理的设计发明，并突破传统的水处理方案。


技术实现要素：

8.(一)解决的技术问题
9.本发明目的在于背景技术提出的技术问题，而提供了一种太阳能复合式电解法污水处理漂浮装置。
10.(二)技术方案
11.一种太阳能复合式电解法污水处理漂浮装置，包括空心浮体，用于各系统部件安装、并可漂浮在水中；
12.太阳能发电控制系统，设置在空心浮体顶部，用于对电化学法处理系统进行电力供应；
13.电化学法处理系统，设置在空心浮体下部的内部，通过电解法对污水进行处理；
14.生物膜法处理系统，设置在空心浮体外圈，通过生物膜法对污水进行处理。
15.优选的，太阳能发电控制系统包括空心浮体、太阳能电池板、控制器及电线；
16.太阳能电池板设置在扁圆柱形空心浮体上中心区域，控制器及部分电线位于空心浮体的腔体内，其余电线链接在电路中。
17.优选的，电化学法处理系统包括伸缩杆、阴极棒、阳极棒，
18.伸缩杆间隔设置了两根，并固定空心浮体的底端、位于环形曝气主管内侧；阴极棒、阳极棒分别固定于伸缩杆上，阴极棒、阳极棒由太阳能电池板供应直流电源；控制器智能控器带有阴阳电极的伸缩杆，使伸缩杆能够多级伸缩并旋转。
19.优选的，生物膜法处理系统包括生物填料主杆、生物填料须绳、风机及曝气管路；
20.曝气管路分为曝气主管和曝气分管，曝气主管固定于空心浮体的底端、为环状，在曝气主管上设有多个圆孔，圆孔密封链接弧状的曝气分管；
21.生物填料主杆固定在多个曝气分管之间，二者起到相互支撑作用，但管内不连通；生物填料须绳为生物填料主杆上的若干个细小的丝状物，其增大了生物填料的比表面积；
22.风机位于空心浮体上中心点处，以保持浮体的平衡；风机的出风口穿过空心浮体，与浮体底端的曝气主管相连。
23.优选的，太阳能发电系统提供的电压根据电解需求设置。
24.优选的，空心浮体四周镶有硅胶圈，空心浮体外部有固定环。
25.优选的，阴极棒、阳极棒与伸缩杆可拆卸安装连接，可随时更换。
26.优选的，生物填料主杆由聚丙烯或聚乙烯，或其改性的材料制成；生物填料须绳固定在生物填料主杆上。
27.优选的，曝气分管出口处有网格，防止漂浮物进入管道；曝气分管与生物填料主杆构成一个弧形外罩、网格结构，互相支撑在装置的外围。
28.优选的，装置配备了微生物菌管；微生物菌管为附属配件，其管体上端螺旋固定在浮体的底端，可随时拆卸；
29.微生物菌管为一小型的微生物培养皿、底端设置有微生物菌液分散孔、并配有外封罩；微生物菌管用于调制、驯养微生物，可根据水体内微生物含量的需求进行配置。
30.(三)有益效果
31.本发明提供了一种太阳能复合式电解法污水处理漂浮装置，具有多个优点：
32.1、扩大了电解法处理污水的适用范围，以漂浮式在水体中工作，可移动，增大了水域处理面积。
33.2、利用电解法及生物膜法共同作用，改变了电解法和生物膜法单独处理污水的模式。二者相辅相成，增强了水处理效果。
34.3、装置由太阳能发电系统提供动力，控制器进行自动操作，保证了电力供应。
35.4、阴阳电极由多节伸缩杆带动，同时伸缩杆可以转动，对不同深度的水体进行电解工作，增加了处理空间；伸缩杆模式可自定，伸缩杆的伸缩和转动，有效克服了电解法中絮状沉淀物等杂物因对电极的缠绕(附着)而造成的电解功能阻碍，提高了电极效率，效果优良。
36.5、装置弧形外罩上的生物填料具有丰富的、大比表面积的生物填料须绳，须绳附着在填料主管上，结构稳定牢靠，这种设计避免了传统填料长时间使用易结团、易断丝、易
缠绕、易堵塞等现象。
37.6、曝气分管与生物填料主管构成一个灯笼状的网格结构，互为独立，又互相支撑在装置外围。
38.7、巧妙地设计了氧气输送方式，氧气由风机、曝气主管及曝气支管自上而下地随时供应，为微生物提供的良好的富氧环境。
39.8、为丰富水体的微生物含量，装置配备了微生物菌管，为一小型微生物培养皿，进水后用于输送菌液，提升水体处理效果。
40.9、克服了电解法中絮状沉淀物等杂物因对电极的缠绕(附着)而造成的电解功能阻碍，提高了电极效率，效果优良。
41.10、空心浮体四周镶有硅胶圈，防止装置与其他物件磕碰，起到缓冲作用。
42.11、装置制作工艺简单，设计美观，易操作运行，节能减排。
附图说明
43.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的，保护一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
44.图1为一种太阳能复合式电解法污水处理漂浮装置电极示意图；
45.图2为一种太阳能复合式电解法污水处理漂浮装置示意图(不含生物填料须绳)；
46.图3为生物填料须绳位置图；
47.图4为空心浮体下部结构示意图。
48.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
[0049]1‑
空心浮体；2
‑
曝气主管；3
‑
太阳能电池板；4
‑
风机；5
‑
伸缩杆；6
‑
阴极棒；7
‑
阳极棒；8
‑
微生物菌管；9
‑
微生物菌液分散孔；10
‑
曝气分管；11
‑
生物填料主杆；12
‑
生物填料须绳；13
‑
硅胶圈；14
‑
固定环。
具体实施方式
[0050]
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0051]
在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”，其仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0052]
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”，应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述
术语在本发明中的具体含义。
[0053]
参看附图1
‑
4，一种太阳能复合式电解法污水处理漂浮装置，包括空心浮体1，用于各系统部件安装、并可漂浮在水中；
[0054]
太阳能发电控制系统，设置在空心浮体1顶部，用于对电化学法处理系统进行电力供应；
[0055]
电化学法处理系统，设置在空心浮体1下部的内部，通过电解法对污水进行处理；
[0056]
生物膜法处理系统，设置在空心浮体1外圈，通过生物膜法对污水进行处理。
[0057]
其中，太阳能发电控制系统包括空心浮体1、太阳能电池板3、控制器及电线；
[0058]
太阳能电池板3设置在扁圆柱形空心浮体1上中心区域，控制器及部分电线位于空心浮体1的腔体内，其余电线链接在电路中。
[0059]
电化学法处理系统包括伸缩杆5、阴极棒6、阳极棒7，
[0060]
伸缩杆5间隔设置了两根，并固定空心浮体1的底端、位于环形曝气主管2内侧；阴极棒6、阳极棒7分别固定于伸缩杆5上，阴极棒6、阳极棒7由太阳能电池板3供应直流电源；控制器智能控器带有阴阳电极的伸缩杆5，使伸缩杆5能够多级伸缩并旋转；
[0061]
具体的，伸缩杆5设置了多级伸缩模式，可将电极处理水的深度加大；伸缩杆5其与空心浮体的固定方式为螺旋纹方式旋转固定，伸缩杆由控制器控制操作，设置模式可自定。例如设置为伸长一节，污水处理一段时间后，旋转几秒再缩回原位，目的是去掉絮状沉淀物及部分污垢，具有自我清洁模式；然后再伸出两节，继续处理水，以此模式重复操作。
[0062]
其中，阳极棒7可根据水质选择安装铁棒，或铝棒，或其他改良的金属；阴极棒6采用惰性材质，例如碳棒。
[0063]
生物膜法处理系统包括生物填料主杆11、生物填料须绳12、微生物菌管8、风机4及曝气管路；
[0064]
曝气管路分为曝气主管2和曝气分管10，曝气主管2固定于空心浮体1的底端、为环状，在曝气主管2上设有多个圆孔，圆孔密封链接弧状的曝气分管10；
[0065]
其中，生物填料主杆11固定在多个曝气分管10之间，二者起到相互支撑作用，但管内不连通；生物填料须绳12为生物填料主杆11上的若干个细小的丝状物，其增大了生物填料的比表面积；
[0066]
微生物菌管8为附属配件，其管体上端螺旋固定在浮体的底端，可随时拆卸；
[0067]
风机4位于空心浮体1上中心点处，以保持浮体的平衡；风机4的出风口穿过空心浮体1，与浮体底端的曝气主管2相连。
[0068]
太阳能发电系统提供的电压根据电解需求设置，节能环保；
[0069]
空心浮体1四周镶有硅胶圈13，防止装置与其他物件磕碰，起到缓冲作用；空心浮体1外部有固定环14，用于装置的固定；
[0070]
阴极棒6、阳极棒7与伸缩杆5可拆卸安装连接，可随时更换。
[0071]
生物填料主杆11由聚丙烯或聚乙烯，或其改性的材料制成，上述材料的生物填料主杆质地微弹，有一定的韧性，且具备一定的硬度，能起到很好的支撑作用；生物填料须绳12固定在生物填料主杆11上，结构简明，这样就有效的避免了长时间使用易结团、易断丝、易缠绕、易堵塞等现象
[0072]
曝气分管10出口处有网格，防止漂浮物进入管道；曝气分管10与生物填料主杆11
构成一个弧形外罩、网格结构，互相支撑在装置的外围。
[0073]
微生物菌管8为一小型的微生物培养皿、底端设置有微生物菌液分散孔9、并配有外封罩；微生物菌管8用于调制、驯养微生物，可根据水体内微生物含量的需求进行配置。
[0074]
下面说明本装置的工作方式：
[0075]
装置安装放置：将溶解性电极铁(或铝等)作为阳极棒7安装在阳极端的伸缩杆5内，将惰性电极作为阴极棒6安装在阴极端的伸缩杆5内；将控制器调整好时间及启动的先后顺序；用一定长度绳子系在浮体固定环14，并固定在预先设定的位置，将装置放入水体中。
[0076]
装置进行污水处理工作：控制器启动开启模式，太阳能发池板3开始工作，对外发电；太阳能电池板3将直流电源联通到阴极棒6和阳极棒7。
[0077]
按照控制器的启动器顺序，将伸缩杆5内伸出一节，当达到一定电压后，阳极棒7的铁单质将以二价亚铁离子的形式进入溶液，进而形成絮状的fe(oh)2沉淀物或胶状物，此物质具有很好的吸附性能，对污水中的悬浮物、杂质粒子、某些离子等都具有物理化学作用，或对带相反电荷的粒子进行电位中和；
[0078]
在阴极处6，水中的氢离子将会得到电子生成氢气，氢气作为还原剂，在反硝化菌的作用下可还原硝酸盐氮；污水中含有的一些其他离子，在阴极区和阳极区存在电子得失的竞争关系(即有先后析出顺序)，在阳极和阴极分别发生氧化和还原反应，有害物质被去除。
[0079]
在电解作用开始的同时，控制器将启动风气4工作，风机通过曝气主管2、曝气分管10将空气注入水下，达到富氧的目的。而生物填料(包括生物填料须绳12)上的微生物开始进行处理污水；
[0080]
过程中，按照事先预定好的时间和工作模式，控制器将伸缩杆5按照一定的转速旋转几秒再缩回原位，目的是甩掉絮状沉淀物及部分污垢，具有自我清洁模式；然后控制器再发出指令再次伸出两节，继续处理污水，以此模式重复操作。
[0081]
若需要额外的微生物，可以配置微生物菌管8，并将微生物菌管8预先安装在装置上。
[0082]
本装置适用于大型开放性水体，也适用于小型半封闭水体；在一个实施例中，装置横向直径为2000mm，涉水深度为2000mm；当然，根据需要，本装置也可以扩大尺寸。
[0083]
此外，本装置的太阳能发电系统也可替换呈蓄电池供电。
[0084]
需要说明的是，上述电气元件的控制方式为现有技术，为了避免叙述累赘，统一在此处说明；且本技术主要用来保护机械设备，所以文中不再详细解释控制方式和电路连接。
[0085]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0086]
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原
理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。