【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于污水处理，具体涉及一种光催化-藻菌生物膜强化新污染物净化装置及净化方法。可以满足对污水中新污染物的深度处理。
技术介绍
1、这里的陈述仅提供与本专利技术相关的
技术介绍
，而不必然地构成现有技术。
2、新污染物是指在水环境中以极低浓度存在但具有毒性或潜在风险的化学物质，主要包括以下几种物质：持久性有机污染物、内分泌干扰物、抗生素和微塑料等。尽管浓度较低，但由于其长期积累和生物毒性，其对水环境的危害仍然不可忽视，所以新污染物去除是保障污水再生水质安全的必要环节。
3、新污染物的净化技术包括高级氧化技术(aop)、生物降解及活性炭吸附等。高级氧化技术包括光催化氧化、臭氧氧化和高级过氧化物氧化等方法，利用高能量的氧自由基消除有机物和抑制微生物的生长，但其催化材料的合成成本高，紫外线光源寿命短、成本高，污水中其他有机成分(常量污染物cod)与微量新污染物竞争光催化位点，导致新污染物净化效率低。
4、生物降解是利用微生物或酶的生物活性来分解、降解或转化污染物的技术，但是专利技术人发现，生物降解技术对某些新污染物存在降解局限性，难以对其进行彻底降解，进而难以满足水质要求。
5、通过光催化技术实现新污染物的初步降解，增加其生物可降解性，有利于后续新污染物的微生物降解；同时，耦合生物降解过程，可降低光催化技术污染物负荷，降低净化成本。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种光催化-藻菌生物膜强化新污染物净化装置
2、为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
3、第一方面，本专利技术提供一种光催化-藻菌生物膜强化新污染物净化装置，包括壳体、折流板组件和光源；
4、所述壳体上设置有进水口和出水口；
5、折流板组件安装于壳体内部，且位于进水口和出水口之间，折流板上附着有藻菌共生膜或光催化材料膜，藻菌共生膜与光催化材料膜在壳体内部交替分布；
6、光源位于壳体的顶部，用于对藻菌共生膜和光催化材料膜提供光照。
7、本专利技术专利中使用铁矿等材料进行光催化作用，在光照的作用下，光催化剂的电子被激发到高能级的激发态，形成激发态电子。这些激发态电子可以通过与溶液中的氧分子发生反应，将氧分子还原成超氧自由基(·o2-)。超氧自由基可以与水分子(h2o)发生快速的反应，生成羟基自由基(·oh)。这个过程可以通过以下反应表达：
8、o2+e-(光催化材料*)→·o2-
9、·o2-+h2o→·oh+o2
10、相较于直接参与反应，光催化剂的激发态电子也可以转移到水分子中，形成羟基自由基：光催化材料*+h2o→·oh+光催化材料，产生的·o2、·oh自由基与新污染物发生化学反应降解去除。
11、并且在光催化过程中，氢氧根(oh-)也可通过吸收光能转化为羟基自由基(·oh)。当氢氧根吸收特定波长的光能时，激发态的氢氧根形成。而后激发态的氢氧根发生解离，产生羟基自由基(·oh)和电子。表达式如下：
12、oh-(激发态)→·oh+e-
13、因此提高反应环境中的碱度有利于光催化反应中自由基生成，促进新污染物降解。
14、在一些实施例中，所述光源为可见光，或藻菌共生膜顶部的光源为蓝红光，光催化材料膜顶部的光源为紫外光。
15、在一些实施例中，所述折流板在壳体内部相对于光照方向倾斜设置，提供光照的承接面。为强化效果可在膜间空间内与膜平行布置光源。仅上方给光时，反应池深度应小于30cm，隔板膜倾斜一定角度，最大化光能利用。
16、在一些实施例中，所述藻菌共生膜和/或光催化材料膜的膜面三维化设置或增加其粗糙度。
17、光催化材料为具备光催化条件的材料均可使用，其中，可采用自然光催化、同时对微藻无毒害的四氧化三铁基催化材料最佳。
18、生物降解部分可采用微藻、藻菌共生等具备吸附降解新污染物的生物材料；其中，菌种包含新污染物耐受性菌、微藻生长促生菌等。
19、优选的，藻菌共生膜和光催化材料膜之间的间距大于光催化材料膜光催化产生自由基的有效范围。
20、优选的，光催化材料膜与藻菌共生膜的数量比为1:1-1:10。成膜形式可采用过滤、自由生长或纳米材料复配等各种方式。
21、在一些实施例中，所述藻菌共生膜的内部固定有生物碳，生物碳内吸附有营养物质。
22、优选的，生物碳占藻菌共生膜的质量百分数为10％-30％。缓释营养物质，促进藻菌对新污染物及其中间产物的代谢。
23、在一些实施例中，所述壳体内设置有分隔板，将壳体内部分隔为贮水池和降解池，折流板组件设置于降解池中，分隔板上设置有开口。
24、优选的，降解池与贮水池之间设置有回流管道。贮水池用于对废水进水进行缓冲，使进水水质稳定。设置回流管道，使降解后的废水与进口废水混合，降低进水污染物浓度，降低对藻菌生物膜的毒害作用，提高藻菌生物膜的适应能力，同时降低进水中常量有机物与新污染物对光催化位点的竞争作用，提高对废水的降解效率。
25、第二方面，本专利技术提供一种光催化-藻菌生物膜强化新污染物净化方法，包括如下步骤：
26、含有新污染物的废水依次流经交替设置的藻菌生物膜和光催化材料膜，光照条件下，藻菌生物膜光合作用产生o2和碱度，促进光催化反应自由基生成，提高新污染物的降解效率；藻菌膜净化常量有机物，减少常量有机物与新污染物对光催化位点的竞争，光催化降解中间产物被藻菌生物膜强化降解，实现对废水中新污染物的深度降解。
27、在一些实施例中，还包括将处理后废水回流与进口端废水混合的步骤。对进口端废水进行稀释，降低对藻菌生物膜的毒害作用，提高藻菌生物膜的适应能力，提高对废水的降解效率。
28、上述本专利技术的一种或多种实施例取得的有益效果如下：
29、本专利技术中采用附着培养的方式在光生物反应池内培养微藻与细菌生物膜，微藻光合产生o2以及碱度，可促进光催化反应自由基生成。前序高级氧化中催化中间产物未完全降解，藻菌共生系统可持续生物强化降解，降低新污染物毒性，提升对水中新污染物的净化效果。
30、本专利技术中搭建了光催化-藻菌生物强化膜设备，构建贮水池进行含新污染物废水与设备处理回流出水混合，降低设备进水端污染物浓度，提高系统中微生物的耐受能力与系统对新污染物的降解效率。反应系统内部制作光催化材料隔板及藻菌膜隔板交替固定，形成折流进水，增加水流中污染物与光催化材料、藻菌膜的接触时间与面积，调控降解速率。通过光催化材料隔板及藻菌膜的交替设置，有效利用微藻产生的溶解氧与碱度提高光催化材料的催化效能，同时通过光催化预处理新污染物，提升其生物降解性，有利于藻菌对其进一步降解降毒。
31、设备顶部采用光催化材料-紫外光、藻菌膜-蓝红光特定的交替光源设置，分别将两个过程的降解效率最大化，并且隔板设置一定倾斜角度，提高光的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种光催化-藻菌生物膜强化新污染物净化装置，其特征在于：包括壳体、折流板组件和光源；
2.根据权利要求1所述的光催化-藻菌生物膜强化新污染物净化装置，其特征在于：所述光源为可见光，或藻菌共生膜顶部的光源为蓝红光，光催化材料膜顶部的光源为紫外光。
3.根据权利要求1所述的光催化-藻菌生物膜强化新污染物净化装置，其特征在于：所述折流板在壳体内部相对于光照方向倾斜设置，提供光照的承接面。
4.根据权利要求1所述的光催化-藻菌生物膜强化新污染物净化装置，其特征在于：所述藻菌共生膜和/或光催化材料膜的膜面三维化设置或增加其粗糙度；
5.根据权利要求1所述的光催化-藻菌生物膜强化新污染物净化装置，其特征在于：所述藻菌共生膜的内部固定有生物碳，生物碳可缓释营养物质。
6.根据权利要求1所述的光催化-藻菌生物膜强化新污染物净化装置，其特征在于：生物碳占藻菌共生膜的质量百分数为10％-30％。
7.根据权利要求1所述的光催化-藻菌生物膜强化新污染物净化装置，其特征在于：所述壳体内设置有分隔板，将壳体内部分隔为贮水池和降解池
8.根据权利要求1所述的光催化-藻菌生物膜强化新污染物净化装置，其特征在于：降解池与贮水池之间设置有回流管道。
9.一种光催化-藻菌生物膜强化新污染物净化方法，其特征在于：包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述的光催化-藻菌生物膜强化新污染物净化方法，其特征在于：还包括将处理后废水回流与进口端废水混合的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种光催化-藻菌生物膜强化新污染物净化装置，其特征在于：包括壳体、折流板组件和光源；
2.根据权利要求1所述的光催化-藻菌生物膜强化新污染物净化装置，其特征在于：所述光源为可见光，或藻菌共生膜顶部的光源为蓝红光，光催化材料膜顶部的光源为紫外光。
3.根据权利要求1所述的光催化-藻菌生物膜强化新污染物净化装置，其特征在于：所述折流板在壳体内部相对于光照方向倾斜设置，提供光照的承接面。
4.根据权利要求1所述的光催化-藻菌生物膜强化新污染物净化装置，其特征在于：所述藻菌共生膜和/或光催化材料膜的膜面三维化设置或增加其粗糙度；
5.根据权利要求1所述的光催化-藻菌生物膜强化新污染物净化装置，其特征在于：所述藻菌共生膜的内部固定有生物碳，生物碳...
【专利技术属性】
技术研发人员：庄林岚，钱唯一，张建，胡振，谢慧君，梁爽，栾佳琳，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
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