本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种收卷持续性光催化纤维污水处理设备及其使用方法。
背景技术：
污水处理为使污水达到特定排放标准，或再次使用的水质要求对其进行净化的过程。随着水资源的日益短缺和水污染逐渐加剧，污水处理成为目前水资源保护的一种重要方式。
光催化剂是一种在光的照射下，自身不起变化，却可以促进化学反应的物质。光催化剂是将光能转换成为化学反应的能量，产生催化作用，使周围水分子及氧气激发成极具氧化力的羟基自由基和超氧离子自由基，其能够分解对人体和环境有害的有机物质和部分无机物质，加速反应，不造成资源浪费，且不形成新污染产物。
催化反应的过程为反应物在催化剂周围发生反应，同时外围的反应物不断向催化剂扩散(因为此处反应物不断被消耗而浓度降低)，生成物则不断向外围扩散，即该过程包括七个步骤：①原料分子自主气流中向催化剂扩散；②接近催化剂的原料分子向微孔内表面扩散；③靠近催化剂表面的原料分子被催化剂吸附；④被吸附的分子在催化剂的作用下进行化学反应；⑤生成的产品分子从催化剂上脱附下来；⑥脱附下来的产品分子从微孔内向外扩散；⑦产品分子从催化剂外表面再扩散到主气流中，然后离开反应器。
目前，由于光催化剂的无污染、可持续性，大量实践操作中将其运用在污水处理领域，但主要是采用直接将颗粒状光催化剂抛洒投入污水中，回收困难，增加成本，同时容易因回收不尽造成二次污染。因此，针对上述问题，有必要提出进一步地解决方案。
技术实现要素：
本发明旨在提供一种收卷持续性光催化纤维污水处理设备及其使用方法，以克服现有技术中存在的不足。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种收卷持续性光催化纤维污水处理设备，包括处理池和设置于所述处理池内的光催化纤维，所述处理池的底部和/或侧壁设置有紫外灯管，所述处理池内设置有拉伸组件，所述光催化纤维与所述拉伸组件连接；
所述拉伸组件包括释放辊筒、收卷辊筒以及位于两者之间的多个拉伸辊筒，多个所述拉伸辊筒分为两行，并且两行所述拉伸辊筒在纵向上间隔分布，至少一行所述拉伸辊筒和所述收卷辊筒能够主动旋转，并沿所述释放辊筒到所述收卷辊筒的排序依次加速；
所述光催化纤维至少包括成纤高聚物以及混入该成纤高聚物内的纳米二氧化钛颗粒，所述成纤高聚物混合所述纳米二氧化钛颗粒直接喷丝产生所述光催化纤维，所述光催化纤维的一端与所述释放辊筒固定并绕其缠卷，所述光催化纤维的另一端由一行所述拉伸辊筒向另一行所述拉伸辊筒往复交错绕行，并最终与所述收卷辊筒固定。
优选地，所述光催化纤维为皮芯结构，所述皮层至少包括成纤高聚物以及混入该成纤高聚物内的纳米二氧化钛颗粒。
优选地，还包括设置于所述处理池内的搅拌组件，所述搅拌组件包括旋转轴以及围绕所述旋转轴的轴线、轴向设置的若干叶片。
优选地，所述拉伸辊筒上设置有环绕所述拉伸辊筒的若干导向槽，若干所述导向槽沿所述拉伸辊筒的长度方向排列，所述光催化纤维设置于所述导向槽内。
优选地，多个所述拉伸辊筒和所述收卷辊筒的转速沿所述释放辊筒到所述收卷辊筒的排序依次增加50％-100％。
优选地，所述释放辊筒和所述收卷辊筒上均环绕设置有若干缠绕槽，所述光催化纤维绕在所述缠绕槽内。
优选地，所述光催化纤维的横截面最大长度为5-10cm。
优选地，所述光催化纤维的横截面为扁片结构。
本发明还提供了一种收卷持续性光催化纤维污水处理设备的使用方法，包括以下步骤：
安装光催化纤维：所述光催化纤维的一端与所述释放辊筒固定并绕其缠卷，所述光催化纤维的另一端由一行所述拉伸辊筒向另一行所述拉伸辊筒往复交错绕行，并最终与所述收卷辊筒固定；
启动所述紫外灯管；
定时或根据污水处理情况，启动或暂停所述拉伸辊筒和所述收卷辊筒转动，转动时，所述光催化纤维被拉伸，使所述光催化纤维表面产生龟裂结构。
优选地，定时或根据污水处理情况，间隔20-40min启动搅拌组件，所述搅拌组件设置于所述处理池内，并包括旋转轴以及围绕所述旋转轴的轴线、轴向设置的若干叶片。
优选地，安装所述光催化纤维时，使得所述光催化纤维绕行后处于非拉伸状态的距离。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明通过处理池内部设置的光催化纤维处理污水，催化剂回收简单，无催化剂固体残留污染问题，同时能够通过对光催化纤维的拉伸，使其表面龟裂暴露出新的催化面积，即提高二氧化钛颗粒裸露率，并通过逐个加速的辊筒实现对光催化纤维各段龟裂程度的逐步加深，通过一次设置光催化纤维能够持续处理污水。
(2)本发明通过成纤高聚物聚合纳米二氧化钛颗，并且采用直接喷丝产生，即无需经过预取向度拉伸，纤维生产成本低，同时由于未经预取向处理的纤维结构强度低、结构稳定性低，因此后续使用时容易拉伸产生形变，即以较小的拉力就可产生较高的龟裂度，降低了设备制造成本。
(3)本设备通过拉伸光催化纤维使其外表面龟裂，龟裂一方面使得覆盖在纤维表面的污物或反应物能够至少部分掉落，起到一定清洁作用，恢复裸露表面的二氧化钛颗粒，另一方面，由龟裂位置向内裸露出内部的二氧化钛颗粒，由此两点避免催化反应放缓或中止的现象，并且通过控制二氧化钛颗粒的裸露率也能够在一定程度上控制催化反应进程。
(4)本发明通过光催化纤维在释放辊筒和收卷辊筒之间移动，并上下交错绕行拉伸辊筒，实现对光催化纤维分段拉伸龟裂，进一步逐个加速的辊筒，使得拉伸龟裂程度由释放辊筒向收卷辊筒逐步增强，最大化暴露催化面积，并进一步通过导向槽，防止光催化纤维聚集造成裸露催化面积减小。
(5)本发明通过搅拌组件对处理池内的污水实现搅动，减少污水内有机物下沉聚集，使其充分与催化剂、紫外光接触，实现降解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的立体示意图；
图2为图1中去除拉伸组件以及光催化纤维后的透视示意图；
图3为本发明的释放辊筒或收卷辊筒的立体放大示意图；
图4为本发明的拉伸辊筒的立体放大示意图；
图5为图1的剖视示意图；
图6为本发明中光催化纤维的剖视示意图。
具体地，10-处理池，
20-紫外灯管，
30-拉伸组件，31-释放辊筒，311-缠绕槽，32-收卷辊筒，33-拉伸辊筒，331-导向槽，
40-光催化纤维，
50-搅拌组件，51-旋转轴，52-叶片。
具体实施方式
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。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
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”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1示出了一种收卷持续性光催化纤维污水处理设备的立体结构示意图。
如图1所示，一种收卷持续性光催化纤维污水处理设备，包括处理池10和设置于处理池10内的光催化纤维40，通过处理池10内部设置的光催化纤维40处理污水，催化剂回收简单，无催化剂固体残留污染问题，同时能够通过拉伸组件30对光催化纤维40的拉伸，使其表面龟裂暴露出新的催化面积，即提高二氧化钛颗粒的裸露率，并通过逐个加速的辊筒实现对光催化纤维40各段龟裂程度的逐步加深，通过一次设置光催化纤维40能够持续处理污水。
具体地，处理池10设置有进水口和出水口，进水口设置于处理池10一侧壁的上方，出水口设置于相对侧壁的下方，并且优选设置在侧壁的中间位置，以减小对设置在两侧部件的冲击，提高设备使用寿命。
光催化纤维50至少包括成纤高聚物以及混入该成纤高聚物内的纳米二氧化钛颗粒，成纤高聚物混合所述纳米二氧化钛颗粒直接喷丝产生所述光催化纤维。成纤高聚物可以为涤纶材料，当然不限于此。在制造过程中，涤纶纤维喷丝液中预先参入纳米二氧化钛颗粒，采用直接喷丝产生，即无需经过预取向度拉伸，只要喷丝工作后的初生纤维即可，对原料纤维的工艺需求仅限初步制备即可，因此纤维生产成本低。同时由于未经预取向处理的纤维中存在大量非有序排列的大分子链或链段，因此纤维结构强度低、结构稳定性低，因此后续使用时容易拉伸产生形变，即以较小的拉力就可产生较高的龟裂度，降低了设备制造成本。使用过程中，通过拉伸使光催化纤维40的外表面龟裂，龟裂一方面使得覆盖在纤维表面的污物或反应物能够至少部分掉落，起到一定清洁作用，恢复裸露表面的二氧化钛颗粒，另一方面，由龟裂位置向内裸露出内部的二氧化钛颗粒，由此两点避免催化反应放缓或中止的现象，并且通过控制二氧化钛颗粒的裸露率也能够在一定程度上控制催化反应进程。优选地，光催化纤维为皮芯结构，皮层至少包括成纤高聚物以及混入该成纤高聚物内的纳米二氧化钛颗粒，以参加催化反应并形成龟裂提高二氧化钛颗粒的裸露率，而芯层主要起到连接作用，一般不会产生龟裂，因此无需掺入二氧化钛颗粒，以降低纤维生产成本。进一步优选地，皮层厚度至少为芯层厚度的1倍，拉伸过程中，皮层首先延展产生初步龟裂，并随着进一步拉伸，由初步龟裂向内延伸为深度龟裂，皮层厚度逐步减少，最终皮层厚度能够减小至原始厚度的1/2左右。
为更好地响应光催化纤维，处理池10的底部和/或侧壁设置有紫外灯管20，用于照射光催化纤维，其波长范围优选为250-380nm。
拉伸组件30包括释放辊筒31、收卷辊筒32以及位于两者之间的多个拉伸辊筒33，多个拉伸辊筒33分为两行，并且两行拉伸辊筒33在纵向上间隔分布，至少一行拉伸辊筒33和收卷辊筒32能够主动旋转，并沿释放辊筒31到收卷辊筒32的排序依次加速。光催化纤维40的一端与释放辊筒31固定并绕其缠卷，光催化纤维40的另一端由一行拉伸辊筒33向另一行拉伸辊筒33往复交错绕行，并最终与收卷辊筒32固定。光催化纤维40在释放辊筒31和收卷辊筒32之间移动，并上下交错绕行拉伸辊筒33，实现对光催化纤维40分段拉伸龟裂。可以理解的是，释放辊筒31、收卷辊筒32以及位于两者之间的多个拉伸辊筒33分别连接有电机，由电机控制转动，电机的选择要根据实际情况灵活选择。
图2示出了一种收卷持续性光催化纤维污水处理设备的透视结构示意图，其中，省略拉伸组件以及光催化纤维。
根据本发明的一优选实施方式，如图2所示，该设备还包括设置于处理池10内的搅拌组件50，搅拌组件50包括旋转轴51以及围绕旋转轴51的轴线、轴向设置的若干叶片52。通过搅拌组件50对处理池10内的污水实现搅动，减少污水内有机物下沉聚集，使其充分与催化剂、紫外光接触，实现降解。优选地，每100平方米设置一搅拌组件，搅拌组件的高度在1米左右。可以理解的是，旋转轴51连接有电机，由电机控制转动，电机的选择要根据转速要求，旋转轴51上负载叶片52的数量，以及处理水量等因素灵活选择。
图3示出了一种收卷持续性光催化纤维污水处理设备中释放辊筒或收卷辊筒的立体放大示意图。
释放辊筒31与收卷辊筒32的结构相似，以释放辊筒31为例，根据本发明的一优选实施方式，如图3所示，释放辊筒31上设置有环绕释放辊筒31的若干缠绕槽311，若干缠绕槽311沿释放辊筒31的长度方向排列，光催化纤维40缠绕在缠绕槽311内，以实现对多根光催化纤维40的区分，防止团聚交错造成移动不畅。
图4示出了一种收卷持续性光催化纤维污水处理设备中拉伸辊筒的立体放大示意图。
根据本发明的一优选实施方式，如图4所示，拉伸辊筒33上设置有环绕拉伸辊筒33的若干导向槽331，若干导向槽331沿拉伸辊筒33的长度方向排列，光催化纤维40设置于导向槽331内，以防止光催化纤维40聚集造成裸露催化面积减小，并均匀分布于污水空间内。
图5示出了一种收卷持续性光催化纤维污水处理设备的剖视结构示意图。
根据本发明的一优选实施方式，如图5所示，释放辊筒31、收卷辊筒32以及位于两者之间的多个拉伸辊筒33呈两行排布，光催化纤维40的一端与释放辊筒31固定并绕其缠卷，光催化纤维40的另一端由一行拉伸辊筒33向另一行拉伸辊筒33往复交错绕行，并最终与收卷辊筒32固定。。具体在本实施例中，第一行由左至右依次设置了释放辊筒31、拉伸辊筒a1和收卷辊筒32，位于第一行下方的第二行由左至右依次设置了拉伸辊筒a2和拉伸辊筒a3，光催化纤维40的一端与释放辊筒31固定并绕其缠卷，光催化纤维40的另一端依次绕过拉伸辊筒a2、拉伸辊筒a1、拉伸辊筒a3，最终与收卷辊筒32固定。进一步地，拉伸辊筒a2、拉伸辊筒a1、拉伸辊筒a3和收卷辊筒32的转速依次增加50％-100％。一般缠绕槽311、导向槽331、光催化纤维40的的数量相同，优选多根光催化纤维40之间相互等距平行。
当然，本实施例以及附图中，为描述方便以及图示清楚，仅给出了个位数级别的光催化纤维数量，以及个位数级别的拉伸辊筒数量，但可以理解的是，为了实现更加高效的污水净化速率，可以是设置千位数级别的光催化纤维数量，甚至更多，通过控制排布的密集度来控制净化速率。为了配合更长的光催化纤维或者是对光催化纤维实现更精细的拉伸程度控制，可以设置更多的拉伸辊筒。
图6示出了一种收卷持续性光催化纤维污水处理设备中光催化纤维的剖视结构示意图。
根据本发明的一优选实施方式，如图6所示，光催化纤维40的横截面为扁片结构，以获得更大的比表面积。具体在本实施例中，光催化纤维40的横截面为近似矩形形状，其长边具有波浪起伏。
进一步优选地，光催化纤维40的横截面最大长度为5-10cm，以能够获得较大的龟裂深度。
本发明还提供一种光催化纤维污水处理设备的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
安装光催化纤维40：光催化纤维40的一端与释放辊筒31固定并绕其缠卷，光催化纤维40的另一端由一行拉伸辊筒33向另一行拉伸辊筒33往复交错绕行，并最终与收卷辊筒32固定；
启动紫外灯管20；
定时或根据污水处理情况，启动或暂停拉伸辊筒33和收卷辊筒32转动，转动时，光催化纤维40被拉伸，使光催化纤维40表面产生龟裂结构。
根据本发明的一优选实施方式，定时或根据污水处理情况，间隔20-40min启动搅拌组件50，搅拌组件50设置于处理池10内，并包括旋转轴51以及围绕旋转轴51的轴线、轴向设置的若干叶片52。
根据本发明的一优选实施方式，安装光催化纤维40时，使得所述光催化纤维40绕行后处于非拉伸状态的距离。
综上所述，本发明通过处理池内部设置的光催化纤维处理污水，回收简单，无催化剂固体残留污染问题，同时能够通过对光催化纤维的拉伸，使其表面龟裂暴露出新的催化面积，并通过逐个加速的辊筒实现对光催化纤维各段龟裂程度的逐步加深，通过一次设置光催化纤维能够持续处理污水。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
1.一种收卷持续性光催化纤维污水处理设备，包括处理池和设置于所述处理池内的光催化纤维，其特征在于，所述处理池的底部和/或侧壁设置有紫外灯管，所述处理池内设置有拉伸组件，所述光催化纤维与所述拉伸组件连接；
所述拉伸组件包括释放辊筒、收卷辊筒以及位于两者之间的多个拉伸辊筒，多个所述拉伸辊筒分为两行，并且两行所述拉伸辊筒在纵向上间隔分布，至少一行所述拉伸辊筒和所述收卷辊筒能够主动旋转，并沿所述释放辊筒到所述收卷辊筒的排序依次加速；
所述光催化纤维至少包括成纤高聚物以及混入该成纤高聚物内的纳米二氧化钛颗粒，所述成纤高聚物混合所述纳米二氧化钛颗粒直接喷丝产生所述光催化纤维，所述光催化纤维的一端与所述释放辊筒固定并绕其缠卷，所述光催化纤维的另一端由一行所述拉伸辊筒向另一行所述拉伸辊筒往复交错绕行，并最终与所述收卷辊筒固定。
2.根据权利要求1所述的收卷持续性光催化纤维污水处理设备，其特征在于，所述光催化纤维为皮芯结构，所述皮层至少包括成纤高聚物以及混入该成纤高聚物内的纳米二氧化钛颗粒。
3.根据权利要求1所述的收卷持续性光催化纤维污水处理设备，其特征在于，还包括设置于所述处理池内的搅拌组件，所述搅拌组件包括旋转轴以及围绕所述旋转轴的轴线、轴向设置的若干叶片。
4.根据权利要求1所述的收卷持续性光催化纤维污水处理设备，其特征在于，所述拉伸辊筒上设置有环绕所述拉伸辊筒的若干导向槽，若干所述导向槽沿所述拉伸辊筒的长度方向排列，所述光催化纤维设置于所述导向槽内。
5.根据权利要求1所述的收卷持续性光催化纤维污水处理设备，其特征在于，多个所述拉伸辊筒和所述收卷辊筒的转速沿所述释放辊筒到所述收卷辊筒的排序依次增加50％-100％。
6.根据权利要求1所述的收卷持续性光催化纤维污水处理设备，其特征在于，所述释放辊筒和所述收卷辊筒上均环绕设置有若干缠绕槽，所述光催化纤维绕在所述缠绕槽内。
7.根据权利要求1所述的收卷持续性光催化纤维污水处理设备，其特征在于，所述光催化纤维的横截面为扁片结构。
8.根据权利要求1-2、4-7任一所述的收卷持续性光催化纤维污水处理设备的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
安装光催化纤维：所述光催化纤维的一端与所述释放辊筒固定并绕其缠卷，所述光催化纤维的另一端由一行所述拉伸辊筒向另一行所述拉伸辊筒往复交错绕行，并最终与所述收卷辊筒固定；
启动所述紫外灯管；
定时或根据污水处理情况，启动或暂停所述拉伸辊筒和所述收卷辊筒转动，转动时，所述光催化纤维被拉伸，使所述光催化纤维表面产生龟裂结构。
9.根据权利要求8所述的收卷持续性光催化纤维污水处理设备的使用方法，其特征在于，定时或根据污水处理情况，间隔20-40min启动搅拌组件，所述搅拌组件设置于所述处理池内，并包括旋转轴以及围绕所述旋转轴的轴线、轴向设置的若干叶片。
10.根据权利要求8所述的收卷持续性光催化纤维污水处理设备的使用方法，其特征在于，安装所述光催化纤维时，使得所述光催化纤维绕行后处于非拉伸状态的距离。
技术总结