申请日2018.10.17
公开(公告)日2019.01.11
IPC分类号C02F1/30
摘要
本发明公开了一种自供能式光催化降解污水系统，包括太阳能聚光分频装置、光催化反应装置和有机朗肯循环装置三大部分，通过太阳能聚光分频装置中设有的反射镜、分光镜、光伏光热接收器和二次聚光镜，实现对太阳光的全光谱的利用，实现光伏发电，且将一部分光能直接作为光催化反应装置的光源，并通过光伏光热接收器与有机朗肯循环装置耦合，实现对废热的有效的回收，将废热用于加热吸收液进而驱动有机朗肯循环发电，并将光伏以及有机朗肯循环产生的电能作为光催化反应装置的能量供给，能够有效地节约电量，降低了降解污水所需的成本。
权利要求书
1.一种自供能式光催化降解污水系统，其特征在于，包括太阳能聚光分频装置(1)、光催化反应装置(2)和有机朗肯循环装置(3)，所述太阳能聚光分频装置(1)包括反射镜(5)、分光镜(7)、光伏光热接收器(4)和二次聚光镜(8)，所述反射镜(5)将反射的太阳光线反射入分光镜(7)，所述分光镜(7)的下方设有二次聚光镜(8)，所述二次聚光镜(8)用于接受分光镜(7)反射的一部分太阳光线，并通过二次聚光镜(8)底部的光导纤维(19)传输到光催化反应装置(2);所述分光镜(7)的上方设有光伏光热接收器(4)，实现对太阳光线的分频吸收，所述光伏光热接收器(4)通过管道与有机朗肯循环装置(3)连接，同时光伏光热接收器(4)和有机朗肯循环装置(3)通过导线连接光催化反应装置(2)，将产生的电能输送到光催化反应装置(2)，实现对光催化反应装置(2)的供能。
2.根据权利要求1所述的一种自供能式光催化降解污水系统，其特征在于，所述光伏光热接收器(4)包括同轴设置的两层管子，内管和外管之间形成真空层(12)，内管内部为吸收液B流道(10)，在吸收液B流道(10)内水平放置固体分频器(11)，在外管外侧竖直方向平行设置两块金属反射壁(13)，且所述金属反射壁(13)贴壁嵌套在“U”型的壳体内侧，所述金属反射壁(13)的最顶端与光伏电池(9)两端接触，光伏电池(9)上表面设有散热肋片(16)，且光伏电池(9)与“U”型的壳体内侧之间为吸收液A流道(14)，且吸收液A流道(14)与吸收液B流道(10)之间通过连接管道形成回路，且通过该连接管道实现与有机朗肯循环装置(3)的耦合。
3.根据权利要求2所述的一种自供能式光催化降解污水系统，其特征在于，所述“U”型的壳体的外侧套有保温材料(15)。
4.根据权利要求2所述的一种自供能式光催化降解污水系统，其特征在于，所述金属反射壁(13)之间填充有硅胶填充剂(17)。
5.根据权利要求2所述的一种自供能式光催化降解污水系统，其特征在于，所述固体分频器(11)材料为半导体微晶掺杂玻璃。
6.根据权利要求2所述的一种自供能式光催化降解污水系统，其特征在于，所述吸收液A流道(14)和吸收液B流道(10)中的吸收液为丙二醇或乙二醇。
7.根据权利要求1所述的一种自供能式光催化降解污水系统，其特征在于，所述光催化反应装置(2)包括反应容器(20)，在反应容器(20)的底部设有一个磁力搅拌器(25)，将磁子(27)置于反应容器(20)内部，反应容器(20)的外部套装有冷凝管;所述反应容器(20)内部插有温度计(23)和取样管(22)，在反应容器(20)内装有光催化剂;整个光催化反应装置(2)还设有风扇(26)。
8.根据权利要求7所述的一种自供能式光催化降解污水系统，其特征在于，所述光催化剂为二氧化钛。
9.根据权利要求1所述的一种自供能式光催化降解污水系统，其特征在于，所述有机朗肯循环装置(3)包括换热器(28)、汽轮机(29)、发电机(30)、凝汽器(31)和给水泵(32)，通过管道将换热器(28)、汽轮机(29)、凝汽器(31)和给水泵(32)依次连接形成回路，所述汽轮机(29)连接发电机(30)，所述发电机(30)连接磁力搅拌器(25)和连接风扇(26)，所述管道中装有循环工质。
10.根据权利要求9所述的一种自供能式光催化降解污水系统，其特征在于，所述循环工质为卤代烃。
说明书
一种自供能式光催化降解污水系统
技术领域
本发明属于污水降解技术领域，尤其涉及一种自供能式光催化降解污水系统。
背景技术
随着世界的现代科技高速发展，煤，石油，天然气等传统能源储量逐渐减少，而能源是人类赖以生存的基础，这已成为现代科学家急切需要解决的一个重大问题。而太阳能作为一种可再生能源，取之不尽用之不竭，可免费使用，而且也无需运输，对环境无任何污染，太阳能的利用已成为人类发展史上十分重要的一个课题。太阳光光谱上不同波段的光具有不同的特征，所以相应的对太阳光的利用也会有不同的形式。
我国是世界上的印染大国之一，印染工业较发达，相应的会产生大量的染料工业废水，染料废水具有组分复杂、色度高，悬浮物多，是较难处理的工业废水，而且染料废水往往含有许多有毒物质，如重金属，酚类化合物等，如果这些废水直接排放到大自然中会给环境造成难以估量的巨大危害。目前污水处理的常用技术如物化化学法与生化化学法，这两种方法的缺点前者是能耗高，后者是处理效率低，所以我们急需一种高效率而且低能耗的一种污水处理的方法出现。
发明内容
本发明根据现有技术的不足与缺陷，提出了一种自供能式光催化降解污水系统，目的在于通过对太阳光的全光谱的利用，实现光伏发电，有机朗肯循环发电与光催化高效降解污水，实现了自供能。
一种自供能式光催化降解污水系统，包括太阳能聚光分频装置、光催化反应装置和有机朗肯循环装置，所述太阳能聚光分频装置包括反射镜、分光镜、光伏光热接收器和二次聚光镜，所述反射镜将反射的太阳光线反射入分光镜，所述分光镜的下方设有二次聚光镜，所述二次聚光镜用于接受分光镜反射的一部分太阳光线，并通过二次聚光镜底部的光导纤维传输到光催化反应装置;所述分光镜的上方设有光伏光热接收器，实现对剩余太阳光线的分频吸收，所述光伏光热接收器通过管道与有机朗肯循环装置连接，将光伏光热接收器中的内能转化成电能，同时光伏光热接收器和有机朗肯循环装置通过导线连接光催化反应装置，将产生的电能输送到光催化反应装置，实现对光催化反应装置的供能。
进一步，所述光伏光热接收器包括同轴设置的两层管子，内管和外管之间形成真空层，内管内部为吸收液B流道，在吸收液B流道内水平放置固体分频器，在外管的外侧竖直方向平行设置两块金属反射壁13，且两块金属反射壁贴壁嵌套在“U”型的壳体内侧，所述两块金属反射壁之间填充有硅胶填充剂，金属反射壁的最顶端与光伏电池的两端接触，光伏电池的上表面设有散热肋片，且光伏电池与“U”型的壳体内侧之间为吸收液A流道，且吸收液A流道的一端与吸收液B流道的一端之间通过管道连接，吸收液A流道的另外一端和吸收液B流道的另外一端通过管道连接，实现与有机朗肯循环装置的耦合;“U”型的壳体的外侧套有保温材料。
进一步，所述固体分频器材料为CdSxSe(1-x)半导体微晶掺杂玻璃。
进一步，所述吸收液A流道和吸收液B流道的吸收液为丙二醇或乙二醇。
进一步，所述光催化反应装置包括反应容器，在反应容器的底部设有一个磁力搅拌器，将磁子置于反应容器内部，反应容器的外部套装有冷凝管;所述反应容器内部插有温度计和取样管，在反应容器内装有光催化剂;整个光催化反应装置还设有风扇，所述磁力搅拌器和风扇连接光伏光热接收器中的光伏电池。
进一步，所述光催化剂为二氧化钛。
进一步，所述有机朗肯循环装置包括换热器、汽轮机、发电机、凝汽器和给水泵，通过管道将换热器、汽轮机、凝汽器和给水泵依次连接形成回路，所述汽轮机连接发电机，所述发电机连接磁力搅拌器和连接风扇，所述管道中装有循环工质。
进一步，所述的有机朗肯循环所用的循环工质为卤代烃，如R123、R245fa。
本发明的有益效果：
1.本设计将太阳光进行分频产生不同波段的光，将太阳光进行不同形式的利用，实现了太阳光谱的全利用，提高了太阳能的利用效率。
2.本装置有效的回收利用了废热，将废热用于加热吸收液进而驱动有机朗肯循环发电，节约了能源。
3.通过光伏发电与有机朗肯循环发电供给光催化反应，有效的节约了电量，降低了降解污水所需的成本。