一种应用于染料污染水域的水力发电多级水处理装置

本发明属于光催化降解染料领域，特别是涉及一种应用于染料污染水域的水力发电多级水处理装置。

背景技术：

1、染料在印染和纺织工业中起着至关重要的作用。在工业中有超100000种合成染料是常用染料。这些染料通常来自两个主要来源，即煤焦油和石油中间体，每年的总产量超过7105吨。而且每约有15％这些不可生物降解的纺织染料随纺织废水排放到天然水体中，由于大量活性染料都是水溶性的，很难被去除，而织物吸附性差，更容易被排放到水体中。

2、目前，国内外针对水域中已存在活性染料污染的治理方法多是物理吸附沉积，化学氧化降解，实验室里有微生物及生物酶降解，但是，这些方法要么只是把污染物转化成另一种形式，要么就是无法将有毒物质矿化。而光降解的方法能很好地利用阳光加速环境污染物的修复和高毒性分子的破坏，且实际降解速率较高，应用潜力更大。

3、在利用光和紫外线进行杀菌时，大多存在能效利用率低的问题，一些现有方案中，利用蛇形流道嵌套紫外线灯进行杀菌，此种情况下不能对自然光源进行有效利用，或者只是在表层位置最高的位置可以短暂利用太阳光，但是后续位置利用率为零，同时夜间不存在光的情况下，对于利用紫外线提供光源时，能耗会升高，经济性较差。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在提出一种应用于染料污染水域的水力发电多级水处理装置,以解决传统水处理光能利用率低以及夜晚无法利用光进行降解和能源消耗大的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种应用于染料污染水域的水力发电多级水处理装置，包括：由高到低依次布置的消毒模块、储水模块、发电储能模块，水由所述消毒模块消毒后流淌到储水模块储存，所述储水模块中水到一定量后排放到发电储能模块内用于水力发电，所述发电储能模块与消毒模块相连用于供给电能给消毒模块，所述消毒模块、储水模块和发电储能模块均与控制器相连；

3、所述消毒模块包括光线引入组件、发光软镜、紫外线灯、光催化承载板和箱体，所述箱体内被上到下交错布置光催化承载板分隔成蛇形流道，所述蛇形流道的每个转弯处设置发光软镜，所述箱体上侧设置光线引入组件，每相邻两个所述光催化承载板之间的流道设置至少一个紫外线灯，所述光线引入组件用于将自然光传递给最上侧的发光软镜，每个所述发光软镜用于将接受的光线传递给下一个发光软镜，所述光催化承载板用于在自然光和紫外线灯的作用下降解染料，所述箱体的出水口与储水模块进水口相连。

4、更进一步的，所述光催化承载板与水接触的端面上设有光催化膜。

5、更进一步的，所述光催化膜为通过聚乙二醇和聚乙烯醇为双模板剂的掺杂cu/s的tio2光催化剂的催化膜。

6、更进一步的，所述储水模块包括压力传感器和储水器，所述储水器的进水口与箱体的出水口相连，所述压力传感器设置在储水器底壁上，所述压力传感器与控制器相连，所述储水器的出水口处设置与控制器相连的电控阀。

7、更进一步的，所述消毒模块设置有两个并呈两侧对称布置，两个所述消毒模块中的箱体共用一个进水口、共用一个出水口。

8、更进一步的，两个所述消毒模块共用中间的壁面。

9、更进一步的，所述光线引入组件为斜镜。

10、更进一步的，所述发电储能模块包括水轮机叶轮、发电机和电池组，所述水轮机叶轮与发电机的输入端相连，所述发电机与电池组相连，所述电池组与控制器相连，所述水轮机叶轮用于接收储水模块输出的水流转动带动发电机发电。

11、更进一步的，所述水轮机叶轮通过转轴转动连接在支架上，所述转轴与发电机的输入端相连。

12、更进一步的，所述转轴与发电机的输入端通过联轴器相连。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

14、1、本装置通过设置光催化承载板，能够分隔出蛇形流道，同时能够充当利用光进行降解染料的载体，能够延长水的流动路径并配合自然光和紫外线光对染料进行降解和杀菌，同时通过发电储能模块进行发电能够为紫外线灯进行供能，使得在没有自然光的夜晚，本装置依然能够进行降解染料并对燃料进行杀菌；

15、2、本装置通过储水模块进行储存，使得当水量达到一定的量后进行释放时能够进行规模发电，带动水轮机叶轮进行高速旋转然后进行发电并储存电能，储存的电能能够供给紫外线灯进行使用，无论是白昼或黑夜，都能够保持运转，能源利用率高；

16、3、本装置通过设置斜镜将光线进行引入，并通过发光软镜反射光线，使得蛇形流道的每一层内均有光线照射到光催化承载板上的光催化膜上，促进催化反应的进行，使得对于自然光的利用率高。

技术特征：

1.一种应用于染料污染水域的水力发电多级水处理装置，其特征在于，包括：由高到低依次布置的消毒模块、储水模块、发电储能模块，水由所述消毒模块消毒后流淌到储水模块储存，所述储水模块中水到一定量后排放到发电储能模块内用于水力发电，所述发电储能模块与消毒模块相连用于供给电能给消毒模块，所述消毒模块、储水模块和发电储能模块均与控制器相连；

2.根据权利要求1所述的一种应用于染料污染水域的水力发电多级水处理装置，其特征在于：所述光催化承载板(12)与水接触的端面上设有光催化膜(13)。

3.根据权利要求2所述的一种应用于染料污染水域的水力发电多级水处理装置，其特征在于：所述光催化膜(13)为通过聚乙二醇和聚乙烯醇为双模板剂的掺杂cu/s的tio2光催化剂的催化膜。

4.根据权利要求1所述的一种应用于染料污染水域的水力发电多级水处理装置，其特征在于：所述储水模块包括压力传感器(1)和储水器(2)，所述储水器(2)的进水口与箱体的出水口相连，所述压力传感器(1)设置在储水器(2)底壁上，所述压力传感器(1)与控制器相连，所述储水器(2)的出水口处设置与控制器相连的电控阀。

5.根据权利要求1所述的一种应用于染料污染水域的水力发电多级水处理装置，其特征在于：所述消毒模块设置有两个并呈两侧对称布置，两个所述消毒模块中的箱体共用一个进水口、共用一个出水口。

6.根据权利要求5所述的一种应用于染料污染水域的水力发电多级水处理装置，其特征在于：两个所述消毒模块共用中间的壁面。

7.根据权利要求1所述的一种应用于染料污染水域的水力发电多级水处理装置，其特征在于：所述光线引入组件为斜镜(9)。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种应用于染料污染水域的水力发电多级水处理装置，其特征在于：所述发电储能模块包括水轮机叶轮(5)、发电机(7)和电池组(8)，所述水轮机叶轮(5)与发电机(7)的输入端相连，所述发电机(7)与电池组(8)相连，所述电池组(8)与控制器相连，所述水轮机叶轮(5)用于接收储水模块输出的水流转动带动发电机(7)发电。

9.根据权利要求8所述的一种应用于染料污染水域的水力发电多级水处理装置，其特征在于：所述水轮机叶轮(5)通过转轴(4)转动连接在支架(3)上，所述转轴(4)与发电机(7)的输入端相连。

10.根据权利要求9所述的一种应用于染料污染水域的水力发电多级水处理装置，其特征在于：所述转轴(4)与发电机(7)的输入端通过联轴器(6)相连。

技术总结本发明提出了一种应用于染料污染水域的水力发电多级水处理装置，属于光催化降解染料领域。解决传统水处理光能利用率低以及夜晚无法利用光进行降解和能源消耗大的问题。它包括由高到低依次布置的消毒模块、储水模块、发电储能模块，水由消毒模块消毒后流淌到储水模块储存，消毒模块、储水模块和发电储能模块均与控制器相连；消毒模块包括光线引入组件、发光软镜、紫外线灯、光催化承载板和箱体，光线引入组件用于将自然光传递给最上侧的发光软镜，每个发光软镜用于将接受的光线传递给下一个发光软镜，光催化承载板用于在自然光和紫外线灯的作用下降解染料，箱体的出水口与储水模块进水口相连。它主要用于处理染料废水。技术研发人员：李永洋,侯宗淮,俞超琼,吕文博,宋奇芳,唐天琪,何玉荣受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学技术研发日：技术公布日：2024/7/11