【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种稻田排水净化系统,具体而言,是一种结合了太阳能和光催化的面向稻田排水低浓度氨氮减排的光催化系统及使用方法。
技术介绍
稻田排水近年来由于施肥过量、施肥结构不合理,使得大量氮元素输入江、河、湖泊,引起日益严重的农业面源污染问题,导致水质恶化、加剧了水体富营养化。湖泊中氮来源有50%以上来自于农业面源污染,如太湖地区,农业面源排放氮量占入湖总氮量的77%。稻作期农田渗漏液中氮素流失主要以氨氮为主,约占渗漏水氮素流失量的70%以上,降低稻田排水中的氨氮含量对降低农业面源污染有重要意义。由于稻田排水具有总量大、分布分散、间歇排放等特点,对农村生态环境和民众健康构成潜在威胁。本专利技术针对的稻田排水,相比点源污染、未处理的生活污水等污染源,其氮磷等含量较低,但由于分布广泛、产生量高,对水体环境的负面影响也非常显著。稻田排水使用工程化措施处理经济性不高,特别是在排放较为分散的农村地区,难以实现深度净化处理。因此,有必要针对稻田排水设置低成本的、易维护的、环境友好的净化系统,以降低其氨氮含量,使稻田排水达到或接近地表水排放标准,实现良好的生态与经济效益。光催化技术光催化是指光触媒在外界光的作用下发生催化作用。据报道,在适宜条件下,光催化技术几乎能将所有类型的有机污染物矿化为CO2,H2O以及其他简单低分子物质。因此光催化技术是一种绿色、高效、低能耗的水处理技术,对去除水中氨氮具有十分重 ...
【技术保护点】
一种面向稻田排水低浓度氨氮减排的光催化系统,其特征在于,利用太阳能发电系统将太阳能转化为电能,转化的电能为光催化反应器系统供能,使用特定纳米催化材料在紫外照射条件下将水体中的铵态氮转化为氮气;该系统分为三个子系统:基于太阳能的发电和电能储存系统、稻田排水预处理系统和基于特定催化材料的光催化反应器系统;所述的特定纳米催化材料由生物炭负载TiO2纳米材料制成;第一个子系统为基于太阳能的发电和电能储存系统,包括太阳能发电系统和太阳能电能储存系统;第二个子系统为稻田排水预处理系统,在其前端设置格栅,格删后端连接稻田排水预处理的容器,预处理的容器高于光催化反应器系统;在预处理的容器底部添加工程改良生物炭包,所述的工程改良生物炭包为负载了金属元素Fe、Mn、Mg、Ca、La元素中的一种或多种元素的生物炭;第三个子系统为基于特定纳米催化材料的光催化反应器系统,该系统分为光催化系统、搅拌系统和进出水系统;光催化系统包括所述的紫外灯和特定纳米催化材料;紫外灯由石英玻璃进行包裹,光催化反应器内壁采用反光材料或镜面材料;搅拌系统的搅拌速度和紫外灯强度均为可调。
【技术特征摘要】
1.一种面向稻田排水低浓度氨氮减排的光催化系统,其特征在于,利用太阳能发电系统将太阳能转化为电能,转化的电能为光催化反应器系统供能,使用特定纳米催化材料在紫外照射条件下将水体中的铵态氮转化为氮气;该系统分为三个子系统:基于太阳能的发电和电能储存系统、稻田排水预处理系统和基于特定催化材料的光催化反应器系统;所述的特定纳米催化材料由生物炭负载TiO2纳米材料制成;
第一个子系统为基于太阳能的发电和电能储存系统,包括太阳能发电系统和太阳能电能储存系统;
第二个子系统为稻田排水预处理系统,在其前端设置格栅,格删后端连接稻田排水预处理的容器,预处理的容器高于光催化反应器系统;在预处理的容器底部添加工程改良生物炭包,所述的工程改良生物炭包为负载了金属元素Fe、Mn、Mg、Ca、La元素中的一种或多种元素的生物炭;
第三个子系统为基于特定纳米催化材料的光催化反应器系统,该系统分为光催化系统、搅拌系统和进出水系统;光催化系统包括所述的紫外灯和特定纳米催化材料;紫外灯由石英玻璃进行包裹,光催化反应器内壁采用反光材料或镜面材料;搅拌系统的搅拌速度和紫外灯强度均为可调。
2.根据权利要求1所述的面向稻田排水低浓度氨氮的光催化系统,其特征在于:所述太阳能发电系统,太阳能电池板面积0.1-1m2,太阳能电池板功率50-500W,工作电压5-80V,工作电流1-20A。
3.根据权利要求1所述的面向稻田排水低浓度氨氮的光催化系统,其特征在于:所述稻田排水预处理系统,格栅孔隙间隔为2-20mm。
4.根据权利要求1所述的面向稻田排水低浓度氨氮的光催化系统,其特征在于:所述稻田排水预处理系统,预处理的容器体积为10-1000L,预处理的容器高于光催化反应器系统50-150cm。
5.根据权利要求1所述的面向稻田排水低浓度氨氮的光催化系统...
【专利技术属性】
技术研发人员:冯彦房,刘杨,何世颖,杨林章,薛利红,叶茂,高倩,
申请(专利权)人:江苏省农业科学院,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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