CN104495990B - 集电电渗析处理污水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种集电电渗析处理污水的方法，包括如下步骤：（1）将圆筒形铜电极放置在需要处理的污水储液池中；（2）、在所述铜电极的外圆周间隔设置圆筒形无机膜，将铜电极沿外圆周包围；（3）、在无机膜的外圆周间隔设置圆筒形铁电极，所述铁电极与无机膜之间构成环形流通通道；（4）、在无机膜和铁电极上连通有污水通道管；（5）、往储液池中灌满清水，待处理的污水经过粗滤后，通无机膜进入圆筒形铜电极的外侧，在水压的作用下，经过无机膜后的清水流入无机膜外侧，完成污水处理。本发明在处理能力相等的前提下，减少膜的用量，降低设备投资和处理成本，使之能被污水处理市场大规模接受。
Description
技术领域
本发明涉及环保污水处理领域，具体涉及一种集电电渗析处理污水的方法。
技术背景
美国麦格劳——希尔图书公司出版的《科学技术百科全书》1977节四版第9卷293页：“外加电场使离子电泳通过渗析膜，可以大大地提高低分子量离子溶质的渗析速率。这种以渗析和电泳迁移通过膜的联合过程称为电渗析。”
“膜孔带与离子同号的电荷，那么这种离子就不容易通过。而带有与膜的电荷符号相反的离子却无阻地通过膜。让膜带电使离子先择渗透，已用来提高电渗效率。”
“电渗和离子交换膜相结合，已较大规模地应于从海水脱盐”，“可使溶液中扩散溶质的浓度降低到接近零”，但这项技术用于环保还很少，从1977年至今依然如此，用膜量大，设备投资高，处理费用也高，一般企业难承受。
发明内容
本发明的目的就是要克服上述技术缺陷，提供一种集电电渗析处理污水的方法，在处理能力相等的前提下，减少膜的用量，降低设备投资和处理成本，使之能被污水处理市场大规模接受。
为实现上述目的，本发明所设计的集电电渗析处理污水的方法，包括如下步骤：
（1）、将圆筒形铜电极放置在需要处理的污水储液池中；
（2）、在所述铜电极的外圆周间隔设置圆筒形无机膜，将铜电极沿外圆周包围；
（3）、在无机膜的外圆周间隔设置圆筒形铁电极，所述铁电极与无机膜之间构成环形流通通道；
（4）、在无机膜和铁电极上连通有污水通道管，污水通道管的入水孔设置在无机膜上，污水通道管的出水孔设置在铁电极上，在储液池外将铜电极与铁电极相接；
（5）、往储液池中灌满清水，待处理的污水经过粗滤后，通无机膜进入圆筒形铜电极的外侧，在水压的作用下，经过无机膜后的清水流入无机膜外侧，完成污水处理。
在上述技术方案中，无机膜内侧的杂质都被截留下来定时抽走。
在上述技术方案中，所述铁电极表面积：无机膜表面积=10：1。
在上述技术方案中，所述环形流通通道由粗滤膜制成。
在上述技术方案中，所述粗滤膜外壁与铁电极内壁的距离为1厘米，粗滤膜周长L=铁电极周长-3厘米，粗滤膜高度h与铁电极高度相等。
上述的铁电极和铜电极通电后旋转。
本发明采用上述技术方案，具有以下显著技术进步和有益效果：
本发明铜电极位于中心，与铁电极、膜同为共轴曲面。通电时，铁为正极，铜为负极。电场强度方向越来越强，电力线截面越来越小。膜的形状、大小与电力线截面一致。增大的场强增加了膜的带电面密度，增大了离子穿过膜的速率，而整个电场的电通量始终未变。摆在起点的大膜与摆在终点的小膜，穿过它们的离子数相等。只用小膜，不用大膜，就做到了不减效率、减膜。大膜腾出的空间用于繁殖微生物去污。环形渠道两边的溶液特别利于微生物的生长繁殖优于暴气法。将环形渠道两边的溶液处理干净更易保证渠内溶液达标。刚溶解的铁，比市场售聚合硫酸铁有更强的絮凝沉淀作用。这一改进，把电渗析里各部份的功能都发挥出来了。工作时原液从入水孔进入，在渠内流一圈，从出水孔流出就是达到国家排放标准的水。
做环形渠道所用的粗滤膜原本对正负离子没有选择性。工作一段时间后，靠铁电极的一边繁殖出了带正电荷的微生物，在电场力的作用下，它们附着在膜上，使膜有了选择性。靠铜电极那边也一样，附着在膜上的是带负电荷的微生物。使得膜上的带电量也是随着场强的增大而增加让场强达到了比值为10的最大场强的10倍，电渗析效力依然随着场强的增加成正比例地增加。
本发明采用铜电极提高电子输出量的空间也大，并且通过增大表面积和让电极旋转提高电渗析的效力。
以下是现有技术和本发明分别处理百吨重金属成本对照：
| 设备投资 | 年消耗膜计价 | 年维修费 | 年耗总计 | |
| 现有技术：电渗析 | 300万元 | 200万元 | 10万元 | 210万元 |
| 本发明：集电电渗析 | 30万元 | 2万元 | 1万元 | 3万元 |
现有技术中的用生物膜的量与本发明的用生物膜的量为10：1，本发明集电电渗析处理污水有非常突出的规模效应，在处理污水的规模较大时，现有技术与本发明处理同样量的污水所用生物膜的量之比更大，成本差距还会更大。现有电渗析技术用的是有机膜使用寿命平均只有一年，本发明集电电渗析用的是无机膜，使用寿命十年以上，节约了污水处理成本，易于推广实现。
附图说明
图1为本发明方法的集电电渗析的结构示意图；
图2是图1的纵向截面图；
图中：1—铜电极；2--无机膜；3—环形流通渠道；4—铁电极；5--污水通道管。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
集电电渗析处理污水的方法，包括如下步骤：
（1）、将圆筒形铜电极1放置在需要处理的污水储液池中；
（2）、在铜电极1的外圆周间隔设置圆筒形无机膜2，将铜电极1沿外圆周包围；
（3）、在无机膜2的外圆周间隔设置圆筒形铁电极4，铁电极4与无机膜之间构成环形流通通道3；
（4）、在无机膜4和铁电极4上连通有污水通道管5，污水通道管5的入水孔设置在无机膜2上，污水通道管5的出水孔设置在铁电极3上，在储液池外将铜电极1与铁电极4相接，铁电极4和铜电极1通电后旋转，以增大铁电极4和铜电极1之间的场强；
（5）、往储液池中灌满清水，待处理的污水经过粗滤后，通无机膜2进入圆筒形铜电极1的外侧，在水压的作用下，经过无机膜2后的清水流入无机膜2外侧，完成污水处理，无机膜2内侧的杂质都被截留下来定时抽走。
环形流通通道3粗滤膜制成，粗滤膜外壁与铁电极4内壁的距离为1厘米，粗滤膜周长L=铁电极周长-3厘米，粗滤膜高度h与铁电极高度相等。
本发明的工作原理：
本发明不改变电极电压，而是通过改变铁电极4和铜电极1的形状和位置，从而达到改变电场强度的大小和方向的目的。现有电渗析技术里的匀强电场，改变成非匀强电场，如图1所示：铁电极4和无机膜2做成圆桶形，套装成共轴圆桶，铁电极4表面积：无机膜2表面积=10：1，环形流通通道3由粗滤膜制成。外壁距铁电极4内壁1厘米。周长L=铁电极周长减3厘米，高h与铁电极相等。两壁间距依据这个公式确定的间距，保证环形流通通道3内流体任一截面，流一周所用时间=正、负离子漂移出渠壁所用的时间，流量为理论透膜量的两倍。
铜电极1位于中心，与铁电极4、无机膜2同为共轴曲面。通电时，铁电极4为正极，铜电极1为负极。，电场强度方向越来越强，电力线截面越来越小。无机膜2的形状、大小与电力线截面一致。增大的场强增加了无机膜2的带电面密度，增大了离子穿过无机膜2的速率，而整个电场的电通量始终未变，摆在起点的大无机膜2与摆在终点的小无机膜2，穿过它们的离子数相等。只用小的无机膜2，不用大的无机膜2，就做到了不减效率、减膜。大无机膜2腾出的空间用于繁殖微生物去污。环形流通通道3两边的溶液特别利于微生物的生长繁殖优于暴气法。将环形流通通道3两边的溶液处理干净更易保证渠内溶液达标。刚溶解的铁，比市场售聚合硫酸铁有更强的絮凝沉淀作用。这一改进，把电渗析里各部份的功能都发挥出来了。工作时原液从入水孔进入，在环形流通通道3内流一圈，从出水孔流出就是达到国家排放标准的水。环形流通通道3所用的粗滤膜对正负离子没有选择性，工作一段时间后，靠铁电极1的一边繁殖出了带正电荷的微生物，在电场力的作用下，它们附着在粗滤膜上，使粗滤膜有了选择性。靠铜电极4那边也一样，附着在粗滤膜上的是带负电荷的微生物。使得粗滤膜上的带电量也是随着场强的增大而增加让场强达到了比值为10的最大场强的10倍，电渗析效力依然随着场强的增加成正比例地增加，比值还可提高到100甚至更高。铜电极1提高电子输出量的空间也大。
开始处理污水时，无机膜2外灌清水作引子，以后不再加清水。原液源源不断地灌入无机膜2内。始终使液面维持在最大高度差的1.5倍。无机膜2内就有清水流入无机膜2外。共他杂质都被截留下来定时抽走。
下表是现有技术与本发明集电电渗析方法处理污水的区别以及发明具有的突出优点：
Claims (3)
1.一种集电电渗析处理污水的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)、将圆筒形铜电极放置在需要处理的污水储液池中；
(2)、在所述铜电极的外圆周间隔设置圆筒形无机膜，将铜电极沿外圆周包围；
(3)、在无机膜的外圆周间隔设置圆筒形铁电极，所述铁电极与无机膜之间构成环形流通通道，所述铁电极表面积：无机膜表面积＝10：1；所述环形流通通道由粗滤膜制成，粗滤膜外壁与铁电极内壁的距离为1厘米，粗滤膜周长L＝铁电极周长-3厘米，粗滤膜高度h与铁电极高度相等；
(4)、在无机膜和铁电极上连通有污水通道管，污水通道管的入水孔设置在无机膜上，污水通道管的出水孔设置在铁电极上，在储液池外将铜电极与铁电极相接；
(5)、往储液池中灌满清水，待处理的污水经过粗滤后，通无机膜进入圆筒形铜电极的外侧，在水压的作用下，经过无机膜后的清水流入无机膜外侧，完成污水处理。
2.根据权利要求1所述的集电电渗析处理污水的方法，其特征在于：无机膜内侧的杂质都被截留下来定时抽走。
3.根据权利要求1所述的集电电渗析处理污水的方法，其特征在于：所述铁电极和铜电极通电后旋转。
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