一种地下水光催化原位修复装置

本发明属于地下水修复，具体是一种地下水光催化原位修复装置。

背景技术：

1、地下水污染是由于人为因素导致的地下水水质恶化的现象，由于地表以下的地层结构复杂导致地下水的流动受到阻碍，因此地下水污染具有过程缓慢、隐蔽性强和难以治理的特点，工业、农业以及生活污水通过直接注入和渗透等方式使污染物吸附、残留在含水层介质中并缓慢地向周围水体中释放，因此即便排除了污染源，已经进入含水层的污染物也仍长期产生不良影响。

2、现有的对地下水污染进行原位修复的方法包括物理屏蔽技术、曝气技术、电动修复技术、生物技术以及渗透反应墙技术，现有技术在修复地下水污染时，需要大量化学试剂及昂贵设备的投入，容易对地下水造成二次污染，目标污染物降解后多余的处理剂难以回收会造成其他的污染，由于地下水结构复杂，很多污染物不仅存在于水体环境中，还存在于周围含水层介质中，因此仅对水体的处理难以根除地下水污染。

3、而光催化原位修复方法无需额外化学试剂的投入，仅使用无污染的半导体光催化材料，通过在不同介质中放置光催化光纤装置以达到降解不同介质中污染物的目的，极大程度上避免了修复后的拖尾和反弹效应，现有技术极少有将光催化技术应用于地下水污染治理的案例，因此，亟需一种地下水光催化原位修复技术。

技术实现思路

1、针对上述存在的问题，本发明提供了一种地下水光催化原位修复装置。

2、本发明的技术方案是：一种地下水光催化原位修复装置，包括原位修复槽、沿宽度方向设于所述原位修复槽内的原位安装架、设于所述原位安装架上的光催化组件、与所述光催化组件连接的电源组件；

3、原位修复槽的进水侧设有导水门组件，所述导水门组件是由对称分布于原位修复槽的进水侧的两个导水门构成，且每个所述导水门通过弹性杆与原位修复槽连接，所述导水门包括倾斜导水段、与原位修复槽长度方向平行的水平导水段，所述水平导水段通过弹性杆与原位修复槽内壁连接；

4、所述原位安装架是由多个子安装架拼接而成，所述光催化组件包括与各个所述子安装架一一对应连接的多个安装板、设于所述安装板底端的led灯排、设于所述led灯排外围且底端设置有呈矩阵状分布的多个发光孔的聚光罩、设于各个所述发光孔处的多个光纤负载杆、设于各个所述光纤负载杆底端的弧形反光膜，每个光纤负载杆上端且位于所述聚光罩内部设有光纤导光块；

5、所述电源组件与led灯排电性连接。

6、进一步地，所述弹性杆包括一端与原位修复槽内壁连接且另一端为开口结构的固定筒、一端伸入所述开口结构内部且另一端与所述导水门侧壁连接的移动调节筒、设于开口结构内且与所述移动调节筒连接的压缩弹簧，移动调节筒外壁沿周向均匀设有多个滑动块，固定筒内壁设有与所述滑动块一一对应滑动连接的滑动槽。

7、说明：当含水层中的地下水的水流经导水门并压缩弹性杆时，导水门向靠近原位修复槽内壁侧移动，此时，移动调节筒压缩压缩弹簧，并通过滑动块在对应的滑动槽内滑动，对移动调节筒对压缩弹簧施加的力方向进行限定，一方面，确保力的稳定传递，减少因力的不稳定导致的导水门损坏或性能下降的几率，可以有效地分散和吸收含水层介质的压力，另一方面，经压缩弹簧限定在固定筒内壁，避免水流长期侵蚀降低其使用寿命。

8、进一步地，所述原位修复槽的前后两侧设有相互平行的两个水平滑动安装条，所述水平滑动安装条内设有水平滑动槽，所述子安装架的其中两个相对分布的侧壁上设有滑动条且剩余两个相对分布的侧壁上设有滑动连接槽，靠近水平滑动安装条处的各个子安装架上对应的所述滑动条与所述水平滑动槽滑动连接，水平滑动槽内设有限位滑动块，所述限位滑动块上下两端与水平滑动槽之间通过螺栓固定连接。

9、说明：在原位修复槽内拼接子安装架时，首先，将第一个子安装架上的其中一个滑动条与水平滑动槽滑动连接，然后，取第二个子安装架并将其侧壁的滑动条与第一个子安装架侧壁的滑动连接槽滑动连接，接着，取第三个子安装架并将其侧壁的滑动条与水平滑动槽滑动连接，将其侧壁的滑动连接槽与第二个子安装架侧壁的滑动条连接，按照上述步骤，完成第一个水平滑动槽内数个子安装架的连接，滑动限位滑动块使其对端部位置处的子安装架进行限位固定，增加各个子安装架的安装紧凑性，重复上述步骤，完成第二个水平滑动槽内数个子安装架的连接，在安装的同时，使第一个水平滑动槽上对应的各个子安装架与第二个水平滑动槽上对应的各个子安装架的相对侧连接，即完成整个原位安装架的安装，并在各个子安装架上连接光催化组件，对地下水进行多点位光催化修复，同时，通过调节子安装架的拼接数量可以调节光催化反应的覆盖面积，使得更多的受污染水体得到处理，从而提高整体的修复效率。

10、更进一步地，各个所述子安装架的交点处的上下两端分布设有加固连接板，且位于上下两端的两个所述加固连接板之间通过螺纹杆固定连接。

11、说明：当整个原位安装架的安装完成后，在各个所述子安装架的交点处的上下两端安装加固连接板，大大增加了相邻的各个子安装架之间的连接紧凑性，提高原位安装架的使用牢靠性。

12、进一步地，所述安装板与对应的所述子安装架上端通过伸缩杆连接，所述原位修复槽上端设有安装架，所述安装架底端通过液压驱动件连接有连接总板，所述连接总板底端与各个安装板上端活动连接。

13、说明：当需要调节各个光纤负载杆的插入地下水内的深度时，通过液压驱动件的延伸作用带动连接总板向下移动，此时，与连接总板活动连接的各个安装板也带动聚光罩和光纤负载杆同步下移，在安装板移动的过程中，通过伸缩杆将其与子安装架上端连接，目的是限定各个安装板的移动方向，提高安装板、聚光罩和光纤负载杆移动时的稳定性，确保每个光纤负载杆都能达到预定的深度，这对于光催化过程的效率至关重要。

14、进一步地，所述光纤负载杆包括聚合物光纤载体、设于所述聚合物光纤载体外壁的二氧化硅膜、负载于所述二氧化硅膜外部的负载材料层。

15、说明：led灯排发出的光通过聚合物光纤载体进行导光，并把传导的光能从侧面发散，通过二氧化硅膜和负载材料层的协同作用，增强光催化效果，提高对地下污染水源的光催化修复效果。

16、更进一步地，所述负载材料层的材质为biobr催化剂。

17、说明：聚合物光纤载体对紫外光有较强的吸收但是对可见光吸收不强，因此使用biobr催化剂可以很好的利用聚合物光纤导可见光的性能，biobr催化剂能够利用光能将有机污染物分解为无害的物质，biobr催化剂负责吸收光能并产生电子-空穴对，这些电子-空穴对及其活性物种衍生物能够参与氧化还原反应，将地下水中的有机污染物矿化或降解成小分子物质或无机离子，提高对地下污染水源的光催化修复效果。

18、进一步地，所述光纤负载杆底端通过连接杆连接有弧形反光板，弧形反光板上端设有微棱镜膜，且弧形反光板与所述连接杆之间活动连接。

19、说明：通过弧形反光板将弧形反光膜反射后剩余的光线再次反射，使光线充分从负载材料层侧面发射出去，减少了光线的损失，提高光能的利用效果，反射后的光线集中在负载材料层的表面，增加了光强度，有助于加速光催化反应，同时，微棱镜膜由微小的棱镜组成，能够有效地折射和反射光线，从而改变光线的传播路径。

20、进一步地，所述电源组件包括太阳能电池板、与所述太阳能电池板连接的电池组、与所述电池组连接的逆变器，电池组与led灯排电性连接。

21、说明：太阳能电池板将太阳光能转换成电能，电池组存储由太阳能电池板产生的电能，而逆变器将电池组的直流电转换为交流电供各个用电设备使用，避免了额外电能的消耗，不依赖于外部电网，这对于偏远地区的地下水修复尤为重要。

22、相对于现有技术，本发明的有益效果是：

23、本发明的地下水光催化原位修复装置在黑暗的地下水环境条件下使用聚合物光纤载体作为导光装置将光能传输至催化剂材料表面进行光催化降解污染物，在此之前极少有将光催化技术应用于地下水污染治理的案例；采用拼接的方式将原位安装架安装于原位修复槽内，并在原位安装架上端安装光催化组件，对地下水进行多点位光催化修复，同时，通过调节子安装架的拼接数量可以调节光催化反应的覆盖面积，使得更多的受污染水体得到处理，从而提高整体的修复效率，当需要调节光纤负载杆插入地下水内的深度时，通过液压驱动件的延伸作用带动连接总板向下移动，此时，与连接总板活动连接的各个安装板也带动聚光罩和光纤负载杆同步下移，确保每个光纤负载杆都能达到预定的深度，这对于光催化过程的效率至关重要；通过太阳能电池作为供电装置避免了额外电能的消耗，同时变相解决了太阳光无法直射地下水环境的问题；

24、本发明的地下水光催化原位修复装置在使用时，仅需廉价聚合物光纤及低功率led光源，无需昂贵仪器设备的投入使用，可使用太阳能电池进行供电，在无电网覆盖的区域正常运作，无需额外化学试剂的投入，仅使用无污染、环境友好的催化剂材料，对地下水环境完全无害，通过在不同介质中放置光催化组件以达到降解不同介质中污染物的目的，极大程度上避免了修复后的拖尾和反弹效应，可以降解处理地下水环境中的大多数有机污染物。