一种基于光催化和微生物降解的高效水处理组合填料的制作方法

1.本发明涉及水处理组合填料领域，更具体地说，涉及一种基于光催化和微生物降解的高效水处理组合填料。


背景技术：

2.光催化原理是基于光催化剂在光照的条件下具有的氧化还原能力，从而可以达到净化污染物、物质合成和转化等目的。通常情况下，光催化氧化反应以半导体为催化剂，以光为能量，将有机物降解为二氧化碳和水。因此光催化技术作为一种高效、安全的环境友好型环境净化技术。
3.污水处理生物填料，一般称生物填料或填料，具有比表面积大、质量轻、强度高、耐腐蚀等优点，主要应用于污水处理，作为微生物挂膜的载体。填料类型有蜂窝状、网状等，常用种类有蜂窝斜管填料、合成纤维球、纤维束、生物飘带、绳索等。生物膜的更新与脱落过程：随着对有机物的分解，生物膜厚度不断增加，含氧气体不能透入的内部深处将转变为厌氧状态，厌氧的代谢产物增多，导致厌氧膜与好氧膜之间的平衡被破坏，气态产物的不断逸出，减弱了生物膜在填料上的附着能力，成为老化生物膜，老化生物膜净化功能较差，且易于脱落，脱落后，新生生物膜又会生长起来，持续对污水进行净化。
4.但光降解和微生物降解的方式均存在一定的缺点，在光降解过程中，因污水池中不同部位的光线强度会存在一定差别，各部分填料对光的接收利用情况不一，造成部分填料的降解效率较低；在微生物降解过程中，随着生物膜的不断增厚，所形成的老化生物膜的脱落速率较慢，一般只依靠其较弱的附着能力和污水的流动性进行脱落，这影响了新生物膜的产生，也使得填料的降解能力逐渐减弱。


技术实现要素：

5.1．要解决的技术问题针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于光催化和微生物降解的高效水处理组合填料，它通过设置集光催化降解和微生物降解于一体的填料线圈，对污水同步进行双道降解净化过程，在降解过程中，采用间隔性的方式，对填料线圈进行一定距离的回路移动过程，不仅可以改变各个双效填料在污水中的深度位置，接受不同位置的光线照射，同时，部分双效填料在位置变换过程中，会自动调整自身状态，对附着生物膜的弹性覆膜网产生拉扯带动作用，促进老化生物膜脱落，从而同时提高光催化和生物膜降解效果。
6.2．技术方案为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
7.一种基于光催化和微生物降解的高效水处理组合填料，包括主动杆和一对被动杆，一对所述被动杆相互靠近的一端均啮合连接有齿条带，一对所述齿条带之间设有填料线圈，所述填料线圈包括多个横杆、多个挂绳和多个双效填料，所述横杆固定连接于一对齿
条带之间，且多个横杆在齿条带上呈均匀分布，多个所述挂绳之间相互平行，且挂绳贯穿多个横杆的内部并与其固定连接，多个所述双效填料固定连接于挂绳的外端，同一所述挂绳上的多个横杆和多个双效填料之间呈间隔均匀分布，所述被动杆和主动杆之间固定连接有主引动绳；所述双效填料包括固定连接于挂绳外端的中心盘，所述中心盘的侧端固定连接有多个均匀分布的连杆绳，所述连杆绳的外端固定连接有表面涂设光催化剂层的受光杆，所述中心盘的上下两侧均设有弹性覆膜网，所述受光杆的内部开设有空腔，所述空腔的内部放置有裹磁球。
8.进一步的，所述连杆绳连接于受光杆的中部位置，且连杆绳贯穿受光杆内部并与其固定连接。
9.进一步的，所述弹性覆膜网包括弹性绳和多个挂膜纤维丝，所述弹性绳固定连接于多个受光杆之间，多个所述挂膜纤维丝均匀交错缠绕于弹性绳的表面。
10.进一步的，所述弹性绳采用弹性纤维制成，多个所述受光杆均为竖直状态时，所述弹性绳为正常拉直状态。
11.进一步的，还包括一对撑型框，一对所述撑型框分别位于一对齿条带的内侧，且齿条带滑动连接于撑型框的外端，所述填料线圈位于一对撑型框之间，所述撑型框位于被动杆的下侧。
12.进一步的，所述撑型框的外端固定连接有挡片，一对所述齿条带相互远离的一端分别与一对挡片相接触。
13.进一步的，所述齿条带包括柔性圈带和多个副齿，所述副齿均匀固定连接于柔性圈带的内表面，且副齿位于横杆的一侧。
14.进一步的，所述被动杆包括杆体和多个主齿，所述主齿均匀固定连接于杆体的外表面，所述主齿与副齿啮合连接。
15.进一步的，所述杆体和主动杆之间还固定连接有副引动绳，所述主引动绳和副引动绳均缠绕于主动杆和杆体的外端，所述副引动绳位于主引动绳和主齿之间。
16.进一步的，所述主引动绳在主动杆和杆体上的缠绕方向相反，所述副引动绳在主动杆和杆体上的缠绕方向相反，所述主引动绳和副引动绳在主动杆上的缠绕方向相反。
17.3．有益效果相比于现有技术，本发明的优点在于：（1）本方案通过设置集光催化降解和微生物降解于一体的填料线圈，对污水同步进行双道降解净化过程，在降解过程中，采用间隔性的方式，对填料线圈进行一定距离的回路移动过程，不仅可以改变各个双效填料在污水中的深度位置，接受不同位置的光线照射，同时，部分双效填料在位置变换过程中，会自动调整自身状态，对附着生物膜的弹性覆膜网产生拉扯带动作用，促进老化生物膜脱落，从而同时提高光催化和生物膜降解效果。
18.（2）裹磁球在自重作用下会处于空腔的内底面，即受光杆的下端位置，同时，多个裹磁球之间具有相互吸引的磁力，从而使得多个受光杆的下端相互靠近，逐渐聚集，整个双效填料在污水中呈现上粗下细的锥形状态。
19.（3）一对双效填料原始形态为上粗下细，裹磁球位于受光杆下端区域，当其随着挂绳移至另一侧后，上下颠倒，形态为上细下粗，裹磁球也随之位于受光杆上端区域，但此状
态为不稳定状态，因裹磁球在自重作用下会沿着空腔下滑至受光杆下端区域，在裹磁球磁引力下，多个裹磁球的下端再次靠近聚集，使得双效填料再次自动调整为上粗下细的状态。
20.（4）撑型框对齿条带和填料线圈起到定型作用，使二者左右两侧具有一定的间隔，两侧的双效填料不易过于靠近，既使双效填料可以受到充足的光线照射，同时使两侧的双效填料的磁力不易发生相互影响，有效保持双效填料上粗下细的状态，挡片对齿条带和填料线圈起到限位作用，使二者在一对挡片之间稳定移动。
附图说明
21.图1为本发明的立体图一；图2为本发明的填料线圈的侧面结构示意图；图3为本发明的双效填料的立体图；图4为本发明的中心盘的立体图；图5为本发明的受光杆的侧面结构示意图；图6为本发明的双效填料的侧面结构示意图一；图7为本发明的双效填料的侧面结构示意图二；图8为本发明的双效填料在移动时的结构变化示意图；图9为本发明的立体图二；图10为本发明的主引动绳和副引动绳处的局部立体图；图11为本发明的被动杆和齿条带连接处的局部正面结构示意图；图12为本发明的双效填料的侧面结构示意图三。
22.图中标号说明：1主动杆、2被动杆、21杆体、22主齿、3齿条带、31柔性圈带、32副齿、4横杆、5挂绳、6双效填料、61中心盘、62受光杆、6201空腔、63连杆绳、64弹性绳、65挂膜纤维丝、66裹磁球、7主引动绳、8副引动绳、91撑型框、92挡片。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。
24.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
25.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体
情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
26.实施例：请参阅图1和图2，一种基于光催化和微生物降解的高效水处理组合填料，包括主动杆1和一对被动杆2，一对被动杆2相互靠近的一端均啮合连接有齿条带3，一对齿条带3之间设有填料线圈，填料线圈包括多个横杆4、多个挂绳5和多个双效填料6，横杆4固定连接于一对齿条带3之间，且多个横杆4在齿条带3上呈均匀分布，多个挂绳5之间相互平行，且挂绳5贯穿多个横杆4的内部并与其固定连接，多个双效填料6固定连接于挂绳5的外端，同一挂绳5上的多个横杆4和多个双效填料6之间呈间隔均匀分布，被动杆2和主动杆1之间固定连接有主引动绳7。
27.在使用时，将本发明以主动杆1朝上的方式安装在污水池中，污水池内部设有紫外灯，提供紫外线照射，填料线圈沉浸在污水内部，对污水同时进行光催化降解和微生物降解作用，当转动被动杆2时，可带动齿条带3和填料线圈进行回路移动，一方面实现各个双效填料6在污水中的深度位置发生变换，使双效填料6可充分全面接收紫外线的照射，提高双效填料6的光催化降解效率，另一方面，双效填料6在变化位置的同时，可自动调整自身状态，促进自身老化生物膜的脱落，进而提高微生物降解效率。
28.请参阅图3-5，双效填料6包括固定连接于挂绳5外端的中心盘61，中心盘61的侧端固定连接有多个均匀分布的连杆绳63，连杆绳63的外端固定连接有表面涂设光催化剂层的受光杆62，连杆绳63连接于受光杆62的中部位置，且连杆绳63贯穿受光杆62内部并与其固定连接，因连杆绳63的柔性松弛状态，使得连杆绳63具有一定的活动能力，可向外侧倾斜一定角度；请参阅图6，中心盘61的上下两侧均设有弹性覆膜网，弹性覆膜网包括弹性绳64和多个挂膜纤维丝65，弹性绳64固定连接于多个受光杆62之间，多个挂膜纤维丝65均匀交错缠绕于弹性绳64的表面，弹性绳64采用弹性纤维制成，挂膜纤维丝65采用醛化维纶丝，挂膜纤维丝65为微生物提供附着生长繁殖的载体，当弹性绳64进行弹性拉伸或收缩时，会带动挂膜纤维丝65进行相应的移动，使挂膜纤维丝65的间隙发生变化，多个受光杆62均为竖直状态时，弹性绳64为正常拉直状态，请参阅图7，受光杆62的内部开设有空腔6201，空腔6201的内部放置有裹磁球66。
29.裹磁球66在自重作用下会处于空腔6201的内底面，即受光杆62的下端位置，同时，多个裹磁球66之间具有相互吸引的磁力，从而使得多个受光杆62的下端相互靠近，逐渐聚集，整个双效填料6在污水中呈现上粗下细的锥形状态（如图2所示）；因在实际使用过程中，即使污水池中均匀设置有多个紫外灯，但不同区域的光线强度仍存在一定区别，使得不同部位的受光杆62所受的光线照射强度存在一定差异，其催化效果也不一样，因此，在使用一段时间后，通过被动杆2的转动，带动齿条带3和填料线圈进行同步移动，如图2所示，直至下一个相邻横杆4移至最上端位置，即完成一个回路移动过程，在此过程中：右侧双效填料6的位置升高，且右侧最上方的双效填料6移至左侧最上方；左侧双效填料6的位置下降，且左侧最下方的双效填料6移至右侧最下方，以此状态净化污水一段时间后，再以同样的操作继续完成一个回路移动过程。
30.通过上述间隔性进行一个回路移动过程，一方面使得各个双效填料6位置间断性进行改变，接受不同位置的光线照射，使各个双效填料6的催化效率不易产生较大的差距，
具有一定的均衡性，进而提高对污水的光催化降解效果；另一方面，请参阅图8，在一个回路移动过程中，左右位置变换的一对双效填料6的自身形态也会随之变化：一对双效填料6原始形态为上粗下细，裹磁球66位于受光杆62下端区域，当其随着挂绳5移至另一侧后，上下颠倒，形态为上细下粗，裹磁球66也随之位于受光杆62上端区域，但此状态为不稳定状态，因裹磁球66在自重作用下会沿着空腔6201下滑至受光杆62下端区域，在裹磁球66磁引力下，多个裹磁球66的下端再次靠近聚集，使得双效填料6再次自动调整为上粗下细的状态。
31.因此，在上述双效填料6自动调整状态这一过程中，受光杆62发生倾斜，使得双效填料6的粗端逐渐聚集变细，该区域的弹性绳64进行收缩，挂膜纤维丝65间隙减小，双效填料6的细端逐渐外扩变粗，该区域的弹性绳64发生弹性拉伸，挂膜纤维丝65因弹性绳64拉扯作用造成间隙增大，进而对附着在挂膜纤维丝65表面的生物膜具有一定的拉扯带动作用，使得生物膜局部破裂，间隙增大，降低其附着能力，促进老化生物膜脱落，进而提高生物膜降解效果。
32.请参阅图9，还包括一对撑型框91，一对撑型框91分别位于一对齿条带3的内侧，且齿条带3滑动连接于撑型框91的外端，填料线圈位于一对撑型框91之间，撑型框91位于被动杆2的下侧，撑型框91的外端固定连接有挡片92，一对齿条带3相互远离的一端分别与一对挡片92相接触，撑型框91对齿条带3和填料线圈起到定型作用，使二者左右两侧具有一定的间隔，两侧的双效填料6不易过于靠近，既使双效填料6可以受到充足的光线照射，同时使两侧的双效填料6的磁力不易发生相互影响，有效保持双效填料6上粗下细的状态，挡片92对齿条带3和填料线圈起到限位作用，使二者在一对挡片92之间稳定移动。
33.请参阅图11，齿条带3包括柔性圈带31和多个副齿32，副齿32均匀固定连接于柔性圈带31的内表面，且副齿32位于横杆4的一侧，被动杆2包括杆体21和多个主齿22，主齿22均匀固定连接于杆体21的外表面，主齿22与副齿32啮合连接，通过二者的配合实现被动杆2和齿条带3的啮合连接，使被动杆2的转动可以带动齿条带3进行同步移动，进而实现齿条带3和填料线圈的回路移动。
34.请参阅图10-11，杆体21和主动杆1之间还固定连接有副引动绳8，主引动绳7和副引动绳8均缠绕于主动杆1和杆体21的外端，副引动绳8位于主引动绳7和主齿22之间，主引动绳7在主动杆1和杆体21上的缠绕方向相反，副引动绳8在主动杆1和杆体21上的缠绕方向相反，主引动绳7和副引动绳8在主动杆1上的缠绕方向相反，因在污水处理过程中，齿条带3和填料线圈是沉浸在污水中的，因此通过主动杆1方便操作人员在污水池外实现被动杆2的转动，如图10所示，顺时针转动主动杆1时，主引动绳7在主动杆1和被动杆2上分别进行收线和放线操作，从而带动被动杆2可以进行与主动杆1同方向的转动；副引动绳8的作用为：使主动杆1在反方向（逆时针）转动时，通过副引动绳8的收线和放线同样可带动被动杆2转动，从而方便实现填料线圈进行不同方向的回路移动。
35.中心盘61一侧的弹性覆膜网的个数可设置单个（如图7所示），也可设置多个（如图12所示），本领域技术人员可根据受光杆62的长度进行最佳设置，注意多个弹性覆膜网之间具有合适的间隙，方便其与污水充分接触。
36.本发明通过设置集光催化降解和微生物降解于一体的填料线圈，对污水同步进行双道降解净化过程，在降解过程中，采用间隔性的方式，对填料线圈进行一定距离的回路移
动过程，一方面实现各个双效填料6在污水中的深度位置发生变换，接受不同位置的光线照射，使各个涂设光催化剂层的受光杆62的催化效率不易产生较大的差距，提高对污水的光催化降解效果，另一方面，部分双效填料6在位置变换过程中，会自动调整自身状态，对附着生物膜的弹性覆膜网产生拉扯带动作用，使生物膜局部破裂，间隙增大，降低其附着能力，促进老化生物膜脱落，进而提高生物膜对污水的降解效果。
37.以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种基于光催化和微生物降解的高效水处理组合填料，包括主动杆（1）和一对被动杆（2），其特征在于：一对所述被动杆（2）相互靠近的一端均啮合连接有齿条带（3），一对所述齿条带（3）之间设有填料线圈，所述填料线圈包括多个横杆（4）、多个挂绳（5）和多个双效填料（6），所述横杆（4）固定连接于一对齿条带（3）之间，且多个横杆（4）在齿条带（3）上呈均匀分布，多个所述挂绳（5）之间相互平行，且挂绳（5）贯穿多个横杆（4）的内部并与其固定连接，多个所述双效填料（6）固定连接于挂绳（5）的外端，同一所述挂绳（5）上的多个横杆（4）和多个双效填料（6）之间呈间隔均匀分布，所述被动杆（2）和主动杆（1）之间固定连接有主引动绳（7）；所述双效填料（6）包括固定连接于挂绳（5）外端的中心盘（61），所述中心盘（61）的侧端固定连接有多个均匀分布的连杆绳（63），所述连杆绳（63）的外端固定连接有表面涂设光催化剂层的受光杆（62），所述中心盘（61）的上下两侧均设有弹性覆膜网，所述受光杆（62）的内部开设有空腔（6201），所述空腔（6201）的内部放置有裹磁球（66）。2.根据权利要求1所述的一种基于光催化和微生物降解的高效水处理组合填料，其特征在于：所述连杆绳（63）连接于受光杆（62）的中部位置，且连杆绳（63）贯穿受光杆（62）内部并与其固定连接。3.根据权利要求1所述的一种基于光催化和微生物降解的高效水处理组合填料，其特征在于：所述弹性覆膜网包括弹性绳（64）和多个挂膜纤维丝（65），所述弹性绳（64）固定连接于多个受光杆（62）之间，多个所述挂膜纤维丝（65）均匀交错缠绕于弹性绳（64）的表面。4.根据权利要求3所述的一种基于光催化和微生物降解的高效水处理组合填料，其特征在于：所述弹性绳（64）采用弹性纤维制成，多个所述受光杆（62）均为竖直状态时，所述弹性绳（64）为正常拉直状态。5.根据权利要求1所述的一种基于光催化和微生物降解的高效水处理组合填料，其特征在于：还包括一对撑型框（91），一对所述撑型框（91）分别位于一对齿条带（3）的内侧，且齿条带（3）滑动连接于撑型框（91）的外端，所述填料线圈位于一对撑型框（91）之间，所述撑型框（91）位于被动杆（2）的下侧。6.根据权利要求5所述的一种基于光催化和微生物降解的高效水处理组合填料，其特征在于：所述撑型框（91）的外端固定连接有挡片（92），一对所述齿条带（3）相互远离的一端分别与一对挡片（92）相接触。7.根据权利要求1所述的一种基于光催化和微生物降解的高效水处理组合填料，其特征在于：所述齿条带（3）包括柔性圈带（31）和多个副齿（32），所述副齿（32）均匀固定连接于柔性圈带（31）的内表面，且副齿（32）位于横杆（4）的一侧。8.根据权利要求7所述的一种基于光催化和微生物降解的高效水处理组合填料，其特征在于：所述被动杆（2）包括杆体（21）和多个主齿（22），所述主齿（22）均匀固定连接于杆体（21）的外表面，所述主齿（22）与副齿（32）啮合连接。9.根据权利要求8所述的一种基于光催化和微生物降解的高效水处理组合填料，其特征在于：所述杆体（21）和主动杆（1）之间还固定连接有副引动绳（8），所述主引动绳（7）和副引动绳（8）均缠绕于主动杆（1）和杆体（21）的外端，所述副引动绳（8）位于主引动绳（7）和主齿（22）之间。10.根据权利要求9所述的一种基于光催化和微生物降解的高效水处理组合填料，其特
征在于：所述主引动绳（7）在主动杆（1）和杆体（21）上的缠绕方向相反，所述副引动绳（8）在主动杆（1）和杆体（21）上的缠绕方向相反，所述主引动绳（7）和副引动绳（8）在主动杆（1）上的缠绕方向相反。

技术总结
本发明公开了一种基于光催化和微生物降解的高效水处理组合填料，属于水处理组合填料领域，通过设置集光催化降解和微生物降解于一体的填料线圈，对污水同步进行双道降解净化过程，并且，采用间隔性的方式，对填料线圈进行一定距离的回路移动过程，一方面实现各个双效填料在污水中的深度位置发生变换，接受不同位置的光线照射，使各个涂设光催化剂层的受光杆的催化效率不易产生较大的差距，提高对污水的光催化降解效果，另一方面，部分双效填料在位置变换过程中，会自动调整自身状态，对附着生物膜的弹性覆膜网产生拉扯带动作用，使生物膜局部破裂，间隙增大，降低其附着能力，促进老化生物膜脱落，进而提高生物膜对污水的降解效果。进而提高生物膜对污水的降解效果。进而提高生物膜对污水的降解效果。


技术研发人员：丘小芳
受保护的技术使用者：南通鑫铭环保技术有限公司
技术研发日：2022.04.22
技术公布日：2022/5/25