[发明专利]养鱼水体的光催化-植物协同净水方法

说明书

技术领域

本发明涉及循环水养鱼的水体污染处理方法，尤指采用光催化反应降解水中有机污染物并协同植物营养吸收的连续性净水工艺。 

背景技术

由于水生动物蛋白的营养、健康价值逐渐被认识，水产品需量不断增加，养鱼业得到迅速发展。然而，高密度养殖会产生大量有机污染物，败坏水体，严重时危及饲养动物生命。同时，污水排放，也影响周边水生态环境。尤其在封闭式循环水的高密度养殖中，及时有效的水处理更至关重要。目前工厂化循环水养鱼的水体污染处理方法是采用包括微滤机、蛋白分离器、生物包、增氧机、紫外线臭氧杀菌和给排水系统等在内的成套净水设施装备和工艺，流程长，设备多，电耗大，运行成本高。其中核心技术的生物包是通过微生物硝化作用，将水中有机污染物逐步降解成氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐，以维持适合鱼类正常生长的水质环境。但存在微生物对水质变异敏感，菌群初建时间长，净水效果响应慢的问题；稳定性也受环境温度影响，温度低时净水效果明显下降；另外，封闭式循环水养鱼条件下的生物降解过程会有末端产物-硝酸盐的积累，目前大多采用日交换部份新鲜水的办法降低硝酸盐积累溶度，这既消耗水资源，同样也影响外界水域环境，而且对冬季加温水体还存在热能浪费的问题。其它如活性碳吸附、斜发沸石离子交换等净水方法，存在吸附容易饱和、使用寿命短的局限性。 

光催化氧化(还原)技术，由于能耗低、净化彻底、可杀菌、无二次污染，被认为是最具发展潜力的新型环保技术，发展迅速，其主要依靠TiO₂系半导体材料吸收自然光源(或人工光源)的能量，激发材料表面产生具有极高氧化能力的光生空穴和还原能力的光生电子，再通过光生空穴(电子)与污染物接触反应，使污染物降解为对环境无害的无机物，光催化反应在常温下就能进行深度反应，将多种有机污染物彻底矿化去除，特别是在生物难以降解的有毒有害物质(包括有些重金属)的去除方面表现出突出的能力。已成功应用于空气杀菌抑菌、水体抑藻和含藻毒素有机物、染料、有机卤化物、杀虫剂或人工合成的有毒、难降解有机废水的处理，以及饮用水的深度处理。TiO₂光催化反应装置目前有悬浮体和固定床两种，悬浮体反应器中TiO₂以粉末态悬浮作用，比表面积大，传质效率高， 但用后分离困难，易凝聚失活，造成二次污染，导致运行费用高；固定床反应器采用表面固定TiO₂粉末催化剂的惰性载体填充结构，通过太阳光或紫外灯光的照射实现光催化反应，避免了TiO₂粉状催化剂分离回收难的问题，可连续工作，但也存在反应器内容易形成固物堵塞，影响光照和流量的缺陷。 

综合相关背景技术，针对低浓度有机污染特性的养鱼水体光催化处理少见报道，采用光催化协同植物的净水方法还未见报道。 

发明内容

本发明的目的是，针对现有技术中存在的不足和缺陷，提出一种利用光催化反应将养鱼水中的有机污染物降解成小分子的无机氮和矿化物，并通过系统中串联的植物营养吸收，使水质得到连续净化的工艺方法，并可应用于环保、市政和景观绿地等场合的低浓度水质处理。 

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种养鱼水体的光催化-植物协同净水方法，其特征在于， 

1)由潜水泵将养鱼池中的污水抽至过滤槽，通过泡沫海绵过滤固相杂质，截留的固相杂质通过排污阀排放； 

2)经泡沫海绵过滤后的清水跌入垂直悬挂过滤槽侧壁的玻璃珠光催化反应帘与光催化材料接触反应；玻璃珠光催化反应帘由表面烧镀TiO₂光催化材料的玻璃珠串并联组成； 

3)经光催化处理的水体落进植物栽培槽；水中污染物得到减量后再流回鱼池。 

本发明的循环系统工作原理是，由潜水泵将养鱼池中的污水抽出，送达过滤槽泡沫海绵的下层空间，在不断补水的上溢过程中，由泡沫海绵过滤固相杂质，提高了水的透明度。过滤后截留的固相杂质通过排污阀定期排放。经泡沫海绵过滤后的水继续上涨溢出过滤槽，顺着过滤槽侧壁悬挂的玻璃珠光催化反应帘跌落，在玻璃珠表面形成连续不断的水膜，整体成为动态的光催化接触反应；在太阳光线或紫外灯光线的照射下，玻璃珠表面的TiO₂系光催化材料被激发，产生的高氧化能力将水中有机污染物降解成小分子的无机氮和矿化物。经光催化处理的水体下落，流进植物栽培槽，小分子无机矿化物正好是水栽植物所需要的，一般植物不直接吸收大分子态有机物，中间需有微生物的小分子、矿化降解转化过程，经植物营养吸收，水中污染物得到相应的减量而流回鱼池，通过系统的不断循环，实现鱼类和植物的生态平衡。