CN104591351A - 一种处理化工生产废水的离子膜电解槽装置 - Google Patents
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Abstract
本发明创造提供一种处理化工生产废水的离子膜电解槽装置,包括废水室,以及位于所述废水室两侧的第一淡水室和第二淡水室,所述废水室与第一、二淡水室间由阴/阳离子膜分隔,该电解槽的阳极板位于靠近阴离子膜一侧的淡水室内,该电解槽的阴极板位于靠近阳离子膜一侧的淡水室内。本发明创造的积极效果是:本发明利用膜电解技术处理含盐化工废水电解槽采用三室结构,阴/阳离子膜安装于一个电解槽内,较于现有的两室结构大大缩短了设备处理时间,增加了污水处理效率。
Description
技术领域
本发明创造涉及污水处理技术领域,具体涉及一种处理化工生产废水的离子膜电解槽装置。
背景技术
化工生产废水处理具有色度高、毒性大、污染物成分复杂等特点,其COD值通常在数万mg/L范围内,BOD/COD值较低、通常不高于0.1,此外,其氨氮含量及含盐量均较高,从而造成此类废水难以处理。现有技术中,企业一般通过传统方法处理(芬顿、微电解、絮凝沉淀法及生化法)后很难达到国家所要求的排放标准,往往须再增加臭氧氧化法、渗透膜法、活性炭吸附法等多种后续组合方法处理,工艺复杂、流程长、成本较高,且处理效果不尽理想。
利用高效电氧化技术处理化工废水属于现有技术,该技术是三维电极电化学技术与催化氧化技术的藕合,从电化学原理出发,以炭基材料作载体,符合引发剂,组成电化学性能高效的颗粒电极催化材料。以电场激发,电源为脉冲直流电。在较低的安全直流电压(<48V)下,通过一系列的化学反应分解产生具有极强氧化性的羟基自由基(·OH)。大部分微生物难降解的有机物都是分子内电子云密度分布不均匀的多环或杂环芳烃类,正是由于羟基自由基具有“攻击”有机物分子内电子云密度高处的特点,羟基自由基可迅速氧化使之被降解为易被微生物进一步分解的小分子有机物,甚至往往会被羟基自由基彻底氧化为CO2和H2O2。但是,由于化工废水的COD较高、污染物成分复杂等因素,现有技术中单纯利用利用氧化絮凝复合床技术对化工废水进行理的效果并不理想,即使对废水连续施以多次氧化絮凝复合床处理步骤,其色度仍然得不到有效降低。
除此之外,现有的基础处理方法还包括臭氧氧化法、芬顿法、湿式氧化法等。由于臭氧与有机物的反应是选择性的,因此不能将有机物彻底分解为二氧化碳和水。经过臭氧处理后的产物往往成为羧酸类有机物,要提高臭氧的氧化速率和效率,达到彻底矿化水中有机物,还必须采用其他技术使臭氧分解而产生氧化性能更强的羟基自由基才能达到目的。而芬顿法尽管具有反应条件温和、氧化能力强的优点,但是其缺陷更为突出,包括:处理成本高,反应时间长,连续处理时所加入药剂用量难于准确控制,反应前后的Fe2+、Fe3+离子需要经过沉淀去除,过程中需消耗大量碱、还产生大量的Fe(OH)2和Fe(OH)3污泥,同时还会给所处理的废水带入大量的盐份。
在现有的针对化工生产废水进行处理的工艺中,涉及以上多种基础处理方法的共同使用,但普遍是在保持各自独立处理原理的基础上进行简单叠加。
膜电解技术是在离子交换树脂的基础上发展起来的一项现有技术。针对含盐化工废水的特点:含有大量的无机盐,化学需氧量(COD)高,色度深,难以直接用传统的化学或生物方法处理,利用电渗析离子交换膜具备良好的去离子效应,和分解大分子有机物的特性,将电渗析离子交换膜和电解技术结合,设计出一套适用于含盐高污染化工废水的极性膜处理反应器。其中在离子膜电渗析的作用下,化工废水中的高浓度大分子有机物或被断链、或被开环,在很短的时间内降低COD,同时被分解为可被微生物利用的小分子有机物,便于微生物生长。之后在传统生化系统的作用下,进一步分解为CO2等小分子化合物,达到COD去除的效果。传统的利用膜电解技术处理含盐化工废水电解槽为两室结构,阴阳膜分开在两个设备上,污水分别经过阴阳膜设备,这样就增加了污水处理的时间,处理效率低,急需改进。
发明内容
本发明创造为解决背景技术中所述产品存在的问题,提供一种处理化工生产废水的离子膜电解槽装置,该电解槽使用方便,成本易于控制,具有突出的规模化应用前景
为解决上述技术问题,本发明创造采用的技术方案是:一种处理化工生产废水的离子膜电解槽装置,包括废水室,以及位于所述废水室两侧的第一淡水室和第二淡水室,所述废水室与第一、二淡水室间由阴/阳离子膜分隔,该电解槽的阳极板位于靠近阴离子膜一侧的淡水室内,该电解槽的阴极板位于靠近阳离子膜一侧的淡水室内;
所述第一淡水室、第二淡水室及废水室均固定设有曝气管、进水管、排污管及出水管,所述曝气管的进气口、进水管的进水口及排污管的出水口在上述三室的侧壁上由上至下依次设置,所述出水管的出水口与所述进水管的进水口相对设置。
进一步,所述阴/阳离子膜靠近废水室的一侧设有回字形隔挡,靠近淡水室的一侧由内至外依次设有胶垫框和隔板框,所述回字形隔挡、阴/阳离子膜、胶垫框及隔板框由螺栓固定连接,所述回字形隔挡与电解槽槽体一体连接。
进一步,所述进水管、出水管及排污管位于槽体内的管体端口处均设有T字型管,所述进水管、出水管及排污管位于槽体内的管体部分及T字型管上均布有钻孔,所述T字型管两端口为封闭式。
进一步,位于所述废水室内的曝气管包括一段垂直弯管及与该垂直弯管底端连通的H型管,所述H型管所在水平面高于所述排污管所在水平面。
进一步,位于所述第一、二淡水室内的曝气管包括一段垂直弯管及与该垂直弯管底端连通的一字型管,所述一字型管所在水平面高于所述排污管所在水平面。
进一步,所述第一淡水室、第二淡水室、废水室、曝气管、进水管、排污管、出水管及T字型管均为PVC材料制成。
进一步,所述第一、二淡水室相对的侧面内侧设有固定电极板的凹槽和隔离肋条。
进一步,所述第一淡水室、废水室和第二淡水室的大小比例为1:2:1。
本发明创造具有的优点和积极效果是:
1、本专利利用膜电解技术处理含盐化工废水电解槽采用三室结构,阴/阳离子膜安装于一个电解槽内,较于现有的两室结构大大缩短了设备处理时间,增加了污水处理效率;
2、本专利进水管上钻孔的作用是将进入槽体内的液体分流,促进槽体内的液体流动,有利于离子反应的进程,出水管和排污管上的钻孔可以有效将各种沉淀或催化填料挡在钻孔外,防止其进入管内将管口堵塞;
3、本专利进水管端头T字型管的设置,给进入进水管的液体提供了一个较大的缓冲空间,减小了水流对管体端口的压力,并增加了进水管内液体的流出面积,出水管和排污管端头T字型管的设置增加了槽体内液体流入出水管和排污管的面积,有效提高槽体内液体流动速度,有利于离子反应的进程;
4、曝气装置与膜电解技术相结合,有利于电解装置内的催化填料与溶液充分混合,加快离子反应进程;
5、阴/阳离子膜连同位于其一侧的隔板框及胶垫框一起固定在槽体内的回字形隔挡内,该固定方式牢固可靠,其中,胶垫框的作用是防渗漏,胶垫的材质是普通硅胶,耐酸碱腐蚀,隔板框用于固定离子膜,防止离子膜晃动;
6、电极板安装于凹槽内,肋板可以防止电极板接触电解槽槽体,使得电场更稳定。
附图说明
图1是本发明创造的俯视结构示意图;
图2是图1的A-A向截面示意图;
图3是本发明创造的侧视结构示意图;
图4是图2的局部放大结构示意图;
图5是图4的局部放大结构示意图;
图6是阴/阳离子膜固定方式示意图;
图7是废水室内部结构示意图;
图8是第一、二淡水室内部结构示意图;
图9(a)是T字型管的结构示意图;
图9(b)是左视结构示意图;
图10本发明创造工作状态示意图。
图中:1、第一淡水室,2、第二淡水室,3、废水室,4、阳离子膜,5、胶垫框,6、隔板框,7、阴离子膜,8、曝气管,9、进水管,10、排污管,11、出水管,12、T字型管,13、钻孔,14、螺栓,15、凹槽,16、肋板,17、槽体,18、回字形隔挡。
具体实施方式
下面结合附图对本发明创造的具体实施例做详细说明。
如图1~图10所示,一种处理化工生产废水的离子膜电解槽装置,该电解槽装置为三室结构,包括废水室3,以及位于所述废水室两侧的第一淡水室1和第二淡水室2,所述废水室3与所述第一淡水室1间由阳离子膜4分隔,所述阳离子膜4靠近废水室3的一侧设有回字形隔挡18,靠近第一淡水室1的一侧由内至外依次设有胶垫框5和隔板框6,所述回字形隔挡18、阳离子膜4、胶垫框5及隔板框6由螺栓14固定连接,所述回字形隔挡18与电解槽槽体17一体连接,如图1、2所示;所述废水室3与所述第二淡水室2间由阴离子膜7分隔,所述阴离子膜7靠近废水室3的一侧设有回字形隔挡18,靠近第二淡水室2的一侧由内至外依次设有胶垫框5和隔板框6,所述回字形隔挡18、阴离子膜7、胶垫框5及隔板框6由螺栓14固定连接,所述回字形隔挡18与电解槽槽体17一体连接,如图1、2所示;该电解槽的阳极板位于所述第二淡水室2内,阴极板位于所述第一淡水室1内,如图10所示;
所述第一淡水室1、第二淡水室2及废水室3均设有催化填料(图中未示出);
所述第一淡水室1、废水室3和第二淡水室2的大小比例为1:2:1;
所述第一淡水室1、第二淡水室2及废水室3均固定设有曝气管8、进水管9、排污管10及出水管11,所述曝气管8的进气口、进水管9的进水口及排污管10的出水口在上述三室的侧壁上由上至下依次设置,如图3所示,所述出水管11的出水口与所述进水管9的进水口相对设置,如图7、8所示;所述进水管9、出水管11及排污管10位于槽体17内的管体端口处均设有T字型管12,所述进水管9、出水管11及排污管10位于槽体内的管体部分及T字型管12上均布有钻孔13,所述T字型管12两端口为封闭式,如图9所示,所述钻孔13的孔径小于催化填料的粒径,以防止填料的流失;
位于废水室3的所述曝气管8包括一段垂直弯管及与该垂直弯管底端连通的H型管,如图1所示,所述H型管所在水平面高于所述排污管所在水平面;位于所述第一淡水室1和第二淡水室2的所述曝气管8包括一段垂直弯管及与该垂直弯管底端连通的一字型管,如图1所示,所述一字型管所在水平面高于所述排污管所在水平面。
本实施例的实验原理是,将电源正极接在靠近阴离子膜的阳极板上,电源负极接在靠近阳离子膜的阴极板上,该阴/阳离子膜均是选择透过性膜,本专利涉及的离子膜在制作过程中添加了一种全氟化碳聚合物,可以在不用清洗的情况下连续使用2~3年,减少了酸碱或是食盐的再生清洗,不会再用到再生液,降低了生产成本。本离子膜能选择透过离子,阴离子膜能通过废水中的阴离子,例如Cl-,SO4 2-,OH-,所以在反应过后,有阴离子膜一侧的第二淡水室内的淡水显酸性,反应时间越长,酸浓度就越大;阳离子膜可以通过废水中的阳离子,例如Na+,Mg2+,K+,H+,所以在反应过后,有阳离子膜一侧的第一淡水室内的淡水显碱性,反应时间越长,碱浓度就越大。
本实施例的具体使用方法是:将已经曝气除油的染料废水由进水管通入废水室,将自来水由进水管通入第一、二淡水室,废水总量与淡水总量的比例是1:0.2左右,同时把电源正负极连接到设备的石墨电极板,本实施例所涉及的石墨电极板为优质的石墨碳素材料,并添加耐酸性极强的有机复合物,经高压成型、真空浸渍、高温热处理制得,阳极石墨电极板固定放置于第二淡水室2侧壁上的凹槽内,阴石墨电极板固定放置于第一淡水室1侧壁上的凹槽内,接通电源,调节电压(小于48V)后即可进行电解处理,如图10所示,在电解过程中,空气泵给三室内的曝气管供气。
本实施例中所述三室中放置的填料是同一种填料,该催化填料可自制或市购,且不会参与化学反应,所以在污水处理中没有任何的损耗,节省成本。该填料的作用是在通电后,产生羟自由基,加快离子反应。
本实施例采用的电解槽装置为三室结构,阴阳膜安装于一个电解槽内,较于现有的两室结构大大缩短了设备处理时间,增加了处理效率。表1是在处理时间30min的情况下,两室结构和三室结构处理同种废水的处理效果的对比:
表1
处理时间min | COD含量mg/l | 色度 | |
原水 | -- | 100000 | 20000 |
两室 | 30 | 5600 | 95 |
三室 | 30 | 3680 | 10 |
表2是处理同种废水到同种效果处理时间的对比:
表2
COD含量mg/l | 色度 | 处理时间min | |
原水 | 100000 | 20000 | -- |
两室 | 10000 | 50 | 50 |
三室 | 10000 | 50 | 35 |
本实施例将曝气装置与膜电解技术结合,这种组合在一般废水处理中应用较少,曝气装置能加快废水处理反映速度,减少废水的处理时间,提高处理效率,表3是在处理时间30min的情况下,有无曝气设施对同种废水处理效果的对比:的比较。
表3
COD含量mg/l | 色度 | 处理时间min | |
原水 | 100000 | 20000 | -- |
有曝气 | 10000 | 50 | 30 |
无曝气 | 80000 | 15000 | 30 |
本实施例的电解槽装置在使用时与气体检测装置配合使用,气体检测仪是一种气体泄露浓度检测的仪器仪表工具,主要是指便携式/手持式气体检测仪。利用气体传感器来检测环境中存在的气体种类,气体传感器是用来检测气体的成份和含量的传感器。将气体检测仪安装在设备的上方0.5m以内,当产生气体时,检测装置的传感器发生变化,并用废气收集装置收集气体,防止产生气体污染。
以上对本发明创造的一个实施例进行了详细说明,但所述内容仅为本发明创造的较佳实施例,不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等,均应仍归属于本发明创造的专利涵盖范围之内。
Claims (8)
1.一种处理化工生产废水的离子膜电解槽装置,其特征在于,包括废水室,以及位于所述废水室两侧的第一淡水室和第二淡水室,所述废水室与第一、二淡水室间由阴/阳离子膜分隔,该电解槽的阳极板位于靠近阴离子膜一侧的淡水室内,该电解槽的阴极板位于靠近阳离子膜一侧的淡水室内;
所述第一淡水室、第二淡水室及废水室均固定设有曝气管、进水管、排污管及出水管,所述曝气管的进气口、进水管的进水口及排污管的出水口在上述三室的侧壁上由上至下依次设置,所述出水管的出水口与所述进水管的进水口相对设置。
2.如权利要求1所述的一种处理化工生产废水的离子膜电解槽装置,其特征在于,所述阴/阳离子膜靠近废水室的一侧设有回字形隔挡,靠近淡水室的一侧由内至外依次设有胶垫框和隔板框,所述回字形隔挡、阴/阳离子膜、胶垫框及隔板框由螺栓固定连接,所述回字形隔挡与电解槽槽体一体连接。
3.如权利要求1所述的一种处理化工生产废水的离子膜电解槽装置,其特征在于,所述进水管、出水管及排污管位于槽体内的管体端口处均设有T字型管,所述进水管、出水管及排污管位于槽体内的管体部分及T字型管上均布有钻孔,所述T字型管两端口为封闭式。
4.如权利要求1所述的一种处理化工生产废水的离子膜电解槽装置,其特征在于,位于所述废水室内的曝气管包括一段垂直弯管及与该垂直弯管底端连通的H型管,所述H型管所在水平面高于所述排污管所在水平面。
5.如权利要求1所述的一种处理化工生产废水的离子膜电解槽装置,其特征在于,位于所述第一、二淡水室内的曝气管包括一段垂直弯管及与该垂直弯管底端连通的一字型管,所述一字型管所在水平面高于所述排污管所在水平面。
6.如权利要求3所述的一种处理化工生产废水的离子膜电解槽装置,其特征在于,所述第一淡水室、第二淡水室、废水室、曝气管、进水管、排污管、出水管及T字型管均为PVC材料制成。
7.如权利要求1所述的一种处理化工生产废水的离子膜电解槽装置,其特征在于,所述第一、二淡水室相对的侧面内侧设有固定电极板的凹槽和隔离肋条。
8.如权利要求1所述的一种处理化工生产废水的离子膜电解槽装置,其特征在于,所述第一淡水室、废水室和第二淡水室的大小比例为1:2:1。
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |