CN101314508A - 染色废水处理用连续内电解装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种处理染色后废水的装置，它包括在毛发过滤器隔板上设置有滤芯，在毛发过滤器壁体上设有负压吸管与出水管，负压吸管的出口端与出液管的进口端之间设有滤芯，出液管的出口端连接水泵的进水管，水泵的出水管伸入内电解塔内与盘式反向布水管连接，中央提升管顶端设有逆向反洗装置，逆向反洗装置连接于架设在内电解塔内的隔板下表面，在该隔板的上表面设有出污水装置，出污水装置的出污管伸出内电解塔外，在内电解塔内隔板上方的壁体上设有出液管，在调节塔内设有缠绕式喷淋装置，调节塔的出口端通过管体与活性炭过滤器的进口端相接，活性炭过滤器设有出水管。本发明工作时废水处理效果好，无需更换填料，避免造成铁泥二次污染。

Description

染色废水处理用连续内电解装置

技术领域

本发明涉及一种处理染色后废水的装置，尤其是一种利用铁-碳微电解技术进行染色废水处理的连续内电解装置。

背景技术

目前，要让铁碳床有分解有机大分子能力，一般需要加入过氧化氢，利用微电解产生的亚铁离子催化，生成羟基自由基才有可能分解转化有机污染物。同样，反应要在酸性的条件下才能进行。根据工程试验，铁碳床微电解刚开始的效果很理想，特别是处理酸性的有机废水，但运行两个月后，效果急剧下降。一方面，铁泥堵塞，另一方面降解产物包裹铁炭表面而使铁炭无法有效接触，不能形成原电池了，微电解的主要作用无法进行，导致效果下降。反冲洗可减缓铁泥堵塞，但解决不了效果下降问题，往往需要更换填料，而在在实际工程中更换填料工作量很大。并且铁泥造成二次污染，无法处理。

微电解大都是采用固定式的铁碳床工艺，而铁碳床的板结是一个非常令人头痛的问题。说有的微电解技术可解决板结问题，但只要用固定床，板结迟早会发生.曝气也没多大用。

要解决板结必须打破固定床，避免铁泥堵塞。但问题是一旦打破固定床，铁-碳两种颗粒物接触减弱，铁氧化失去的电子难以流向碳，致使H离子在铁颗粒得电子，产生的H₂包着铁颗粒，使其难于继续氧化溶解。没有铁的溶解，用微电解预处理废水也不可能实现。有的开始试用流化床代替固定床的微电解，但流化床铁和碳难以紧密接触，微电池回路差，反应速度慢。因此，如果能解决流化床中铁失去的电子流向的问题，就不必用固定床，板结问题也就不会存在，铁屑补充也方便。，但在以后的时间内会造成COD“反弹”的现象，其主要原因是经过一段时间后，降解产物逐渐包裹铁炭表面而使铁炭无法有效接触，不能形成原电池了，微电解的主要作用无法进行，导致处理效果越来越差。

运行成本相对生物处理较高，虽然相对来说初次投资较低，但在实际运行中由于需要不停的处理铁泥、更换铁屑和碳颗粒，人力的劳动强度非常的大，并且也增加了处理的人工成本。

从现在实际的运用看铁-碳微电解还局限于某些行业废水处理中有一定的优势，但在实际使用中仍有许多的问题需要解决，这也是我们水处理研究者需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种废水处理效果好、无需更换填料、避免造成铁泥二次污染的染色废水处理用连续内电解装置。

按照本发明提供的技术方案，染色废水处理用连续内电解装置，包括在毛发过滤器内架设有隔板，隔板上设置有滤芯，在毛发过滤器壁体上设有负压吸管与出水管，负压吸管的出口端与出液管的进口端之间设有滤芯，出液管的出口端连接水泵的进水管，水泵的出水管伸入内电解塔内与盘式反向布水管连接，内电解塔内填充有电解料颗粒，盘式反向布水管套在倒置的喇叭吸口上方并向下喷水，喇叭吸口与中央提升管相接，中央提升管顶端设有逆向反洗装置，逆向反洗装置连接于架设在内电解塔内的隔板下表面，在该隔板的上表面设有出污水装置，出污水装置的出污管伸出内电解塔外，在内电解塔外部设有空气压缩机，它的空气进气阀伸入内电解塔内的喇叭吸口下方位置，在内电解塔内隔板上方的壁体上设有出液管，该出液管与紫外线管进口端相接，紫外线管的出口端连接紫外线臭氧发生器的进口端，紫外线臭氧发生器的出口端与水泵的进水管相接，水泵的出水管与调节塔进口端相接，在调节塔内设有缠绕式喷淋装置，调节塔的出口端通过管体与活性炭过滤器的进口端相接，活性炭过滤器设有出水管。

紫外线臭氧发生器与水泵之间的管路与酸碱储罐的出液管相接。盘式反向布水管设置在底层电解料颗粒的下方。

本发明的设备工作时废水处理效果好，无需更换填料，避免造成铁泥二次污染，使得操作工人劳动强度大大降低。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图所示：它包括在毛发过滤器1内架设有隔板，隔板上设置有滤芯3，在毛发过滤器1壁体上设有负压吸管2与出水管，负压吸管2的出口端与出液管的进口端之间设有滤芯3，出液管的出口端连接水泵6的进水管，水泵6的出水管伸入内电解塔22内与盘式反向布水管7连接，内电解塔22内填充有电解料颗粒，盘式反向布水管7套在倒置的喇叭吸口8上方并向下喷水，喇叭吸口8与中央提升管9相接，中央提升管9顶端设有逆向反洗装置10，逆向反洗装置10连接于架设在内电解塔22内的隔板下表面，在该隔板的上表面设有出污水装置11，出污水装置11的出污管伸出内电解塔22外，在内电解塔22外部设有空气压缩机13，它的空气进气阀12伸入内电解塔22内的喇叭吸口8下方位置，在内电解塔22内隔板上方的壁体上设有出液管，该出液管与紫外线管16进口端相接，紫外线管16的出口端连接紫外线臭氧发生器15的进口端，紫外线臭氧发生器15的出口端与水泵20的进水管相接，水泵20的出水管与调节塔17进口端相接，在调节塔17内设有缠绕式喷淋装置18，调节塔17的出口端通过管体与活性炭过滤器21的进口端相接，活性炭过滤器21设有出水管。

紫外线臭氧发生器15与水泵20之间的管路与酸碱储罐19的出液管相接。盘式反向布水管7设置在底层电解料颗粒的下方。

连续内电解染色废水处理装置的工作原理如下：

连续内电解染色废水处理装置，首先考虑到所有废水产生都会存在一定的固体颗粒和纤维，必须首先进行去除，让固体颗粒和纤维含量比较少的液体进入连续内电解塔重点处理，连续内电解塔22的进水位置是从机器顶端向下，从连续内电解塔22内的电解料颗粒下面均匀布水，随着水位在内电解塔内慢慢升高，水面接触位于最底层的电解料颗粒，然后水沿着电解料颗粒从下向上作规则布朗迷宫运动(速度m/100him)，充分和电解料接触，经过充分电解脱色，处理后的干净水从内电解塔22顶部出水，由于重力沉降的原理，电解料颗粒向下运动，而气提又将污染的电解料从中央提升管9(洗砂区)提升，经过反洗后向下沉降，反复循环，在内电解塔22的底布设计一个倒置形喇叭吸口8和中央提升管9，利用内电解塔22外部的空气压缩机13送出经过调节的压缩空气，将分解的固体和小纤维，从中央提升管9向上提升，经过内电解塔22上部的逆向反洗装置10(洗砂区)洗涤，干净的电解料颗粒回到内电解塔22内，废物质从出污水装置11溢出内电解塔22外，周而复始，连续循环，在泵输送的外动力和压缩空气的内动力相互作用下，电解料颗粒相互撞击，上下升降，解决板结、铁泥堵塞、解决降解产物逐渐包裹铁炭表面，而使铁炭无法有效接触，不能形成原电池的弊病。同时电解塔外部供气，又解决了充氧的目的。

废水的内电解法的原理非常简单，就是利用铁-碳颗粒之间存在着电位差而形成了无数个细微原电池。铁-碳微电解是将铁屑和碳颗粒浸没在酸性废水中时，由于铁和碳之间的电极电位差，废水中会形成无数个微原电池。这些细微电池是以电位低的铁成为阴极，电位高的碳做阳极，在含有酸性电解质的水溶液中发生电化学反应的。反应的结果是铁受到腐蚀变成二价的铁离子进入溶液。由于铁离子有混凝作用，它与污染物中带微弱负电荷的微粒异性相吸，形成比较稳定的絮凝物(也叫铁泥)而去除，为了增加电位差，促进铁离子的释放，在铁-碳床中加入一定比例的铜矿渣、镍矿渣、铅矿渣等(因为以上物质都带有正电荷，而染色为负离子)。其中电位低的铁成为阳极，电位高的碳成为阴极，在酸性充氧条件下发生电化学反应，其反应过程如下：

阳极(Fe)：Fe-2e→Fe²⁺，阴极(C)：2H⁺+2e→2[H]→H₂，反应中，产生的了初生态的Fe²⁺和原子H，它们具有高化学活性，能改变废水中许多有机物的结构和特性，使有机物发生断链、开环等作用。

连续内电解塔内有连续曝气，即充氧和防止铁屑板结。还会发生下面的反应：O₂+4H⁺+4e→2H₂O；O₂+2H₂O+4e→4OH^-；2Fe²⁺+O₂+4H⁺→2H₂O+Fe³⁺。反应中生成的OH^-是出水pH值升高的原因，而由Fe²⁺氧化生成的Fe³⁺逐渐水解生成聚合度大的Fe(OH)₃胶体絮凝剂，可以有效地吸附、凝聚水中的污染物，从而增强对废水的净化效果。

技术中关键的装置是连续内电解塔，连续内电解塔是一个高位塔。是将废铁屑与惰性碳(如石墨、焦炭、活性炭、煤、铜矿渣、镍矿渣、铅矿渣等)颗粒按一定的质量比或者体积比作为填料装入连续内电解塔内对废水进行处理。

目前在发明过程中，各种实验研究中主要做了pH值、停留时间、铁碳比、曝气时间、进水COD浓度、温度对处理效果的影响，对铁碳微电解进行分析有以下因素影响：

1、废水酸碱度对处理效果的影响

pH值对铁-碳处理有很大影响，进水的pH值越低，CODCr去除率越高。结论是进水pH值一般为2到4之间。原因是低pH能提高氧的电极电位，加大微电解的电位差，促进电极反应。

2、停留时间对处理效果的影响

结论是停留时间从30min到120min，CODCr去除率逐步升高，其后再延长停留时间对出水效果影响不大。

经过连续内电解塔22的电解处理，可以进行脱色和去除COD等不稳定杂质，本发明采用紫外线臭氧发生器15，将它串联在出水管路上，通过紫外线臭氧发生器内同时产生的光降解和臭氧作用，彻底去除了水中的染色体、COD和细菌等，紫外线臭氧发生器15的沿面放电陶瓷片是臭氧发生器的核心部件。采用沿面放电陶瓷片，制造出性能优良的紫外线臭氧发生器15，沿面放电陶瓷片是利用陶瓷绝缘介质表面上的沿面放电，产生低温等离子体来实现臭氧发生功能的器件。

正面为放电电极(一般为线状)，背面为感应电极(通常为板状)，并接地。将不十分高的电压作用在两极上时，由于陶瓷基片的良好绝缘，很难出现放电通道。只有两极间的电压大于某临界值，并以高频正弦交流电作用时，在放电电极附近有限的表面上进行电晕放电。这时，陶瓷绝缘介质表面相当于一个极板，在高频高压正弦交流电的作用下，放电电极附近表面处不断地俘获和发射电荷。当电压达到正半周临界起晕电压Uth时，开始放电，正电荷聚向放电极附近的介质表面，即电子被加速到很高能量从介质表面传输到放电电极。随着电压升高，放电继续，更多的正电荷被束缚在介质表面，这一过程一直持续到峰值电压U。放电过程停止，介质表面正电荷并不消失。当电压开始下降时，介质表面正电荷仍不动，放电并不发生，一直持续降到负半周临界起晕电压-Uth，这时放电开始，介质表面的正电荷离开，负电荷积聚于表面，即电子被加速到很高能量从放电电极传输到介质表面，这一过程持续到负半周峰值电压-Up，放电过程停止。当电压再次升高到正半周临界起晕电压Uth时，正电晕放电又开始，整个放电过程就是这样交替进行的，因此，沿面放电过程就是介质表面的静电平衡状态反复建立和破坏，表面气体的反复击穿而介质表面上反复充放异性电荷的过程。沿面放电器件的材料选用钨电极和Al₂O₃陶瓷基片，因为钨的热膨胀系数与Al₂O₃陶瓷相近，受热后电极不会与陶瓷脱开，同时，陶瓷基片具有较好的绝缘性和机械强度。所以，这种沿面放电器件有良好的电、机械、热和化学性能。

由于陶瓷片放电时能量密度较高，温升快，会使臭氧产率迅速下降。本发明采用通过式水冷，紫外线沿面放电陶瓷片应用于水处理中，要求臭氧产量大、浓度高的臭氧发生器，因此，采用多片沿面放电陶瓷片的组合，封闭在小体积容器中，使气源气体沿陶瓷片放电表面通过，取得高产量高浓度的臭氧气。这种形式的臭氧发生器，其效率高、功耗低，因此，采用气体串联进入各陶瓷片，能在保证臭氧浓度的前提下，明显提高臭氧产量。经过处理的废水，如果能够同回用水的要求相同，经过处理的中水可以直接回用。如果处理以后的水需要达到国家一级排放标准，后面必须经过反应塔调整pH值和活性炭吸附微颗粒和去毒。

Claims (3)

1、一种染色废水处理用连续内电解装置，包括在毛发过滤器(1)内架设有隔板，隔板上设置有滤芯(3)，在毛发过滤器(1)壁体上设有负压吸管(2)与出水管，负压吸管(2)的出口端与出液管的进口端之间设有滤芯(3)，出液管的出口端连接水泵(6)的进水管，其特征是：水泵(6)的出水管伸入内电解塔(22)内与盘式反向布水管(7)连接，内电解塔(22)内填充有电解料颗粒，盘式反向布水管(7)套在倒置的喇叭吸口(8)上方并向下喷水，喇叭吸口(8)与中央提升管(9)相接，中央提升管(9)顶端设有逆向反洗装置(10)，逆向反洗装置(10)连接于架设在内电解塔(22)内的隔板下表面，在该隔板的上表面设有出污水装置(11)，出污水装置(11)的出污管伸出内电解塔(22)外，在内电解塔(22)外部设有空气压缩机(13)，它的空气进气阀(12)伸入内电解塔(22)内的喇叭吸口(8)下方位置，在内电解塔(22)内隔板上方的壁体上设有出液管，该出液管与紫外线管(16)进口端相接，紫外线管(16)的出口端连接紫外线臭氧发生器(15)的进口端，紫外线臭氧发生器(15)的出口端与水泵(20)的进水管相接，水泵(20)的出水管与调节塔(17)进口端相接，在调节塔(17)内设有缠绕式喷淋装置(18)，调节塔(17)的出口端通过管体与活性炭过滤器(21)的进口端相接，活性炭过滤器(21)设有出水管。

2、如权利要求1所述的染色废水处理用连续内电解装置，其特征是：紫外线臭氧发生器(15)与水泵(20)之间的管路与酸碱储罐(19)的出液管相接。

3、如权利要求1所述的染色废水处理用连续内电解装置，其特征是：盘式反向布水管(7)设置在底层电解料颗粒的下方。

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