一种全天高效运行的可持续人工生态浮床及其工作方法技术

本发明专利技术公开了一种全天高效运行的可持续人工生态浮床，包括两个浮板，所述浮板上设置有水生植物，所述浮板的下面连有主反应槽，所述主反应槽内设置有生物填料及光催化剂，两个所述主反应槽之间连通有主管道，所述主管道的两端分别设置有主滤膜阀门，所述主反应槽下连有副反应槽，所述副反应槽内设置有导电材料，所述主反应槽与所述副反应槽之间的管道上设置有主副滤膜阀门，两个所述副反应槽之间连通有副管道，所述副管道的两端分别设置有副滤膜阀门。本发明专利技术提供的一种全天高效运行的可持续人工生态浮床及其工作方法，能够克服现有技术中光催化剂仅限于对于连续照射下的太阳能的利用的缺陷，实现光催化剂稳定全天持续运作。

【技术实现步骤摘要】
一种全天高效运行的可持续人工生态浮床及其工作方法
本专利技术涉及一种全天高效运行的可持续人工生态浮床及其工作方法，属于河流修复

技术介绍
随着现代社会的快速发展，大量被排放到自然水体中的工农业废水导致了水环境中氮浓度，尤其是硝酸盐浓度的增加。硝酸盐的过量积累会导致水体富营养化等一系列环境问题。此外，若饮用水源被污染将会对人类健康构成极大威胁，如婴儿高铁血红蛋白血症、胃癌等疾病的高风险。因此，有效去除水中硝酸盐已成为一项紧迫的需要日益受到重视。目前，物理化学去除硝酸盐的方法有爆气、化学氧化、离子交换及膜过滤等，它们具有工艺简单、操作方便、适应性好等优点。但这些方法在实际应用中，由于操作成本高且可能造成二次污染存在了一定的局限性。另一方面，生物法去除硝酸盐因其成本低、环境友好等优点被广泛应用。传统生物法去除硝酸盐依赖于化学需氧量(COD)，即水中有机物提供的电子受体和电子供体的结合。然而，COD在脱氮过程中很难被利用，因为在电子受体存在的情况下，氧化铵硝酸盐和亚硝酸盐需要消耗大量的COD，从而导致COD不足，降低了硝酸盐的去除效。为了提高生物法去除硝酸盐的效率而采取的方法之一是人工添加有机碳源，然而其成本昂贵，且有导致典型温室气体氧化亚氮(N2O)积累的风险。幸运的是，微生物已被证实可以从天然固体供体中获取电子，以减少电子受体。因此耦合技术，即一种将传统生物脱硝技术与其他技术相结合的提高脱硝性能的方法，引起了关注。近年来，生物反硝化和光催化结合的耦合是一项新型技术。在耦合系统中，微生物从光催化系统中接受电子以促进自身代谢，从而加速硝酸盐的还原速率。光催化反应器的合理设计是实现这一耦合技术实用化的关键技术之一。但是，现有的用于河流水质修复的光催化反应器存在着的问题是现有的光催化剂仅限于对于连续照射下的太阳能的利用，当光照停止时，光催化过程将在短时间内因为半导体中电子空穴产生的停止而停止。因此，光催化生物反硝化能够被更广泛应用的关键问题是在光催化材料在黑暗环境中仍旧能保持光催化性能。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，提供一种能够克服现有技术中光催化剂仅限于对于连续照射下的太阳能的利用的缺陷，实现光催化剂稳定全天持续运作的全天高效运行的可持续人工生态浮床及其工作方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种全天高效运行的可持续人工生态浮床，包括两个浮板，所述浮板上设置有水生植物，所述浮板的下面连有主反应槽，所述主反应槽内设置有生物填料及光催化剂，两个所述主反应槽之间连通有主管道，所述主管道的两端分别设置有主滤膜阀门，所述主反应槽下连有副反应槽，所述副反应槽内设置有导电材料，所述主反应槽与所述副反应槽之间的管道上设置有主副滤膜阀门，两个所述副反应槽之间连通有副管道，所述副管道的两端分别设置有副滤膜阀门。所述浮板的两端连有金属链的一端，所述金属链的另一端连有活动金属环，所述活动金属环套设在固定杆上，所述固定杆下端埋设在河流底部沉积物中。所述浮板的下面与所述主反应槽上面之间用金属链连接。所述主反应槽和副反应槽的材质为亚克力板。所述主反应槽垂直悬挂在所述浮板下方。一种全天高效运行的可持续人工生态浮床工作方法，包括以下步骤：第一个工作日，S01，左室的副反应槽上主副滤膜阀门在白天开启，其中储存的导电材料与左室主反应槽中的光催化剂相接触，在有持续光照的情况下释放电子促进微生物脱氮除磷；S02，右室的副反应槽的副滤膜阀门为关闭状态，右室主反应槽中的光催化剂在无导电材料的情况下，仅进行太阳能的储存及植物的光合作用；S03，当晚上持续光照消失时，左室主反应槽与主管道间的主滤膜阀门将开启，在滤膜的作用下将导电材料排入主管道，进入右室主反应槽；S04，右室主反应槽中光催化剂中储存的太阳能将在导电材料的作用下释放出来，在无持续光照的情况下释放电子促进微生物脱氮除磷。第二个工作日，右室主反应器与左室主反应器功能交换，重复第一个工作日的S01到S04过程。每两个工作日为一个周期循环。本专利技术的有益效果：本专利技术/专利技术提供了一种全天高效运行的可持续人工生态浮床及其工作方法，系统组成为非金属催化材料、根系微生物、绿色水生植物，具备绿色环保的优点；水体修复高效，即光催化剂的催化作用、微生物脱氮除磷作用、植物吸收作用协同耦合；通过暗光催化剂利用太阳光并储备太阳光，植物固载化催化剂，解决回收利用问题，且可持续；全天稳定运行，实现了催化材料、根系微生物、水生植物协同脱氮除磷，显著提高了系统脱氮净化效率和稳定性。附图说明图1为本专利技术的一种全天高效运行的可持续人工生态浮床的结构示意图；图2为本专利技术一种全天高效运行的可持续人工生态浮床对河水中氮磷的去除效果图。图中附图标记如下：1-主反应槽；2-浮板；3-水生植物；4-生物填料及光催化剂；5-固定杆；6-活动金属环；7-金属链；8-副反应槽；9-主管道；10-副管道；11-水面；12-河流底部沉积物；13-主滤膜阀门；14-主副滤膜阀门；15-副滤膜阀门。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。如图1所示，本专利技术提供一种全天高效运行的可持续人工生态浮床，由浮床单元、管道及支架相互连接而成。本专利技术中两个浮床单元为一对反应单元。浮床单元包括浮板2，浮板2的两端连有金属链7的一端，金属链7的另一端连有活动金属环6，活动金属环6套设在固定杆5上，固定杆5下端埋设在河流底部沉积物12中。水位变化时，浮床单元可通过活动金属环6在固定杆5上下移动实现随水位的变化而变化，同时浮床单元也可被限制在一个固定区域内，不会影响正常功能。浮板2上种植有水生植物3，浮板2的下面连有主反应槽1，主反应槽1垂直悬挂在浮板2下方。浮板2的下面与主反应槽1上面之间用金属链7连接。主反应槽1内设置有生物填料及光催化剂4，生物填料为反硝化菌生物填料，光催化剂为具有太阳能储存功能的暗光催化剂，具体为氰化物功能化庚嗪基聚合物。主反应槽1可以将反硝化菌生物填料包裹在水生植物根部区域，提高微生物和水生植物之间的协同脱氮作用，有效防止水流的冲刷从而加强氮磷去除的效果。两个主反应槽1之间连通有主管道9，主管道9的两端分别设置有主滤膜阀门13，主反应槽1下连有副反应槽8，主反应槽1和副反应槽8的材质为亚克力板。副反应槽8内设置有导电材料，主反应槽1与副反应槽8之间的管道上设置有主副滤膜阀门14，两个副反应槽8之间连通有副管道10，副管道10的两端分别设置有副滤膜阀门15。本专利技术的一种全天高效运行的可持续人工生态浮床工作方法，包括以下步骤：第一个工作日：步骤一，左室的副反应槽8上主副滤膜阀门14在白天开启，其中储存的导电材料与左室主反应槽1中的光催化剂相接触，在有持续光照的情况下释放电子促进微生物脱氮除磷；步骤二，此时右室的副反应槽8的副滤膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全天高效运行的可持续人工生态浮床，其特征在于：包括两个浮板(2)，所述浮板(2)上设置有水生植物(3)，所述浮板(2)的下面连有主反应槽(1)，所述主反应槽(1)内设置有生物填料及光催化剂(4)，两个所述主反应槽(1)之间连通有主管道(9)，所述主管道(9)的两端分别设置有主滤膜阀门(13)，所述主反应槽(1)下连有副反应槽(8)，所述副反应槽(8)内设置有导电材料，所述主反应槽(1)与所述副反应槽(8)之间的管道上设置有主副滤膜阀门(14)，两个所述副反应槽(8)之间连通有副管道(10)，所述副管道(10)的两端分别设置有副滤膜阀门(15)。/n

【技术特征摘要】
1.一种全天高效运行的可持续人工生态浮床，其特征在于：包括两个浮板(2)，所述浮板(2)上设置有水生植物(3)，所述浮板(2)的下面连有主反应槽(1)，所述主反应槽(1)内设置有生物填料及光催化剂(4)，两个所述主反应槽(1)之间连通有主管道(9)，所述主管道(9)的两端分别设置有主滤膜阀门(13)，所述主反应槽(1)下连有副反应槽(8)，所述副反应槽(8)内设置有导电材料，所述主反应槽(1)与所述副反应槽(8)之间的管道上设置有主副滤膜阀门(14)，两个所述副反应槽(8)之间连通有副管道(10)，所述副管道(10)的两端分别设置有副滤膜阀门(15)。


2.根据权利要求1所述的一种全天高效运行的可持续人工生态浮床，其特征在于：所述浮板(2)的两端连有金属链(7)的一端，所述金属链(7)的另一端连有活动金属环(6)，所述活动金属环(6)套设在固定杆(5)上，所述固定杆(5)下端埋设在河流底部沉积物(12)中。


3.根据权利要求1所述的一种全天高效运行的可持续人工生态浮床，其特征在于：所述浮板(2)的下面与所述主反应槽(1)上面之间用金属链(7)连接。


4.根据权利要求1所述的一种全天高效运行的可持续人工生态浮床，其特征在于：所述主反应槽(1)和副反应槽(8)的材质为亚克力板。


5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：张弛，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32