CN105417641B - 一种高效仓式微电解发生器及其处理废水工艺 - Google Patents

一种高效仓式微电解发生器及其处理废水工艺 Download PDF

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Abstract

一种高效仓式微电解发生器，属于微电解装置领域，包括罐体，所述的罐体内部垂直方向上分多层设置承托板，每层承托板上都安装填料仓室，罐体内底部设置管式布水器，所述的管式布水器设置在最底层承托板以下，罐体内中间位置设置分层布气器；其特征在于，所述的填料仓室的建仓方法为：在每层承托板上铺设尼龙网，然后将多个PVC管紧密竖立排放，建成蜂窝状仓式反应区，或者由工厂预先分割制成蜂窝状柱状区，并在所述的PVC管建成的蜂窝状仓式反应区或所述的由工厂预先分割制成的蜂窝状柱状区内部填充微电解材料。本发明不仅可以填料容易钝化、板结的问题，还以独特的方法解决短流的问题，且效果非常好。

Description

一种高效仓式微电解发生器及其处理废水工艺
技术领域
本发明涉及一种处理有机废液的微电解装置，尤其适用于油田措施废液的处理。属于微电解装置领域。
背景技术
微电解技术是目前处理高浓度有机废水的一种工艺，又称内电解法。经常采用铁碳作为微电解材料，一般是将铁碳和碳颗粒浸没在酸性废水中，利用Fe-C两级之间形成的电位差，使电解装置中形成无数个微原电池。这些微原电池是以电位低的铁为阳极，电位高的碳为阴极，在酸性电解质水溶液中发生电化学反应，能形成1.2V左右的电位差。
其反应过程如下：
阳极(Fe):Fe-2e→Fe2+，
阴极(C)：2H+2e→2[H]→H2,
反应中，产生了初生态Fe2+和新生态原子H，它们均具有高化学活性，如[H]能与废水中许多组分发生氧化还原反应，破坏染料中间分子的发色基团(如偶氮基团)，使其脱色，还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，以达到提高废水可生化降解性，部分去除COD的目的。若同时采用曝气充氧措施，还发生下面反应：
O2+4H++4e→2H2O；Eo(O2)＝1.23V
O2+2H2O+4e→4OH-；Eo(O2/OH-)＝0.41V
4Fe2++O2+4H+→2H2O+4Fe3+。
因此，曝气充氧措施一方面可通过充气搅拌起到防止铁屑板结的作用；另一方面，通过铁碳曝气反应，即消耗了大量的H+，还能通过生成OH-使出水pH值升高，为后续催化氧化处理创造了条件；另外，由Fe2+氧化生成的Fe3+还可通过逐渐水解生成聚合度大的Fe(OH)3胶体絮凝剂(铁泥)，可有效的吸附、凝聚水中的污染物，从而增强对废水的净化效果。
为了增加电位差，促进Fe2+的释放，有时在铁-碳床中加入一定比例铜粉或铅粉。还有的研究在铁碳反应后加H2O2，使阳极生成Fe2+与H2O2构成Fenton氧化体系，从而生产催化氧化处理效果，加大提高废水有机物去除效果。
微电解工艺对废水脱色有良好的处理效果，且以废制废，运行费用低，因此在我国将具有良好的工业应用前景。最近几年，微电解处理工业废水发展十分迅速，现已用于石油化工、印染、电镀、制药、煤气洗涤、印刷电路板生产等工业废水及含砷、含氟废水的处理工程，并收到了良好的经济效益和环保效果。
目前国内外微电解设备多是采用固定床，其特点是结构简单，推流性好，但是，存在不少实用性方面的问题：一是填料床经过一段时间运行后，填料表面会形成钝化膜，另外废水中的悬浮颗粒也会部分沉积在填料表面，阻隔了填料与废水的有效接触，导致铁床处理效果降低，反应速度下降；二是床体流态差，易板结，传质效果不理想，容易造成短路和死区，形成沟流，使处理效果降低，同时也使填料更换难度大大增加；三是铁屑消耗快，补充劳动强度大。
为了解决这个问题，学者们采用了以下几种方法：一是通过填料定期活化来解决钝化的问题，铁床的运行周期应通过实际运行情况确定，一般为20d左右，填料浸洗活化时间可采用2-3h；二是通过在铁床填料中加入适当的辅料(如X50聚乙烯多面空心球等)来有效避免填料出现板结现象，同时也有利于气、液、固三相充分接触；三是采用流化床装置也能较好地解决铁床填料板结的问题，但投资费用及操作管理要求高使此种装置的应用受到一定限制。专利CN201120187007.0，CN201510128960.0，CN201320445974.1，CN201420428058.1，CN201020000374.0，都涉及了微电解装置，且都能在一定程度上解决填料容易钝化、板结的问题，本发明与以上专利相比，不紧解决了填料容易钝化、板结的问题，还以独特的方法解决短流的问题，且效果非常好。
发明内容
本发明有两个目的，目的一是公开一种以底部布水、分层建仓、分层布气的方式设计成的高效仓式微电解发生器。该微电解发生器能够充氧和使填料-废液-空气三相充分接触，不仅提高了微电解效果，而且还可呈现流化床工艺的特点，提高传质效果，从而解决填料钝化、板结的问题。该微电解发生器还可实现均匀布水，解决了传统技术难以解决的短流问题。
本发明的目的二是公开一种高效仓式微电解发生器处理废水的工艺。
本发明采用的具体方案为：
本发明所述的高效仓式微电解发生器，包括罐体，所述的罐体内部垂直方向上分多层设置承托板。
其中，罐体内部设置承托板的层数至少为7层，每两层承托板之间的距离优选为200-300mm。承托板可通过支撑环固定在罐体内部。承托板可采用不锈钢管栅状排列制成也可采用PVC板在其板面均匀布孔制成。
每层承托板上都安装填料仓室，填料仓室的建仓方法为：在每层承托板上铺设尼龙网，然后将多个PVC管紧密竖立排放，建成蜂窝状仓式反应区，或者由工厂预先分割制成蜂窝状柱状区，并在所述的PVC管建成的蜂窝状仓式反应区或所述的由工厂预先分割制成的蜂窝状柱状区内部填充微电解材料。
其中，优选的PVC管高为150mm,直径为50mm，微电解材料超出PVC管顶部50-100mm。微电解材料可以为Fe/C也可以为其他新型微电解材料，例如RE-Mg球墨铁铸废料屑-非晶，本发明并未对微电解材料有所限定。
罐体内底部设置管式布水器，所述的管式布水器设置在最底层承托板以下。
罐体内中间位置设置分层布气器，所述的分层布气器包括竖直主管道和主管道上分层以辐射状设置的6根穿孔曝气管。
高效仓式微电解发生器还包括多个加料口，加料口设置在罐体上，且在每两层承托板之间。
高效仓式微电解发生器还包括设置在罐体上的回流口、出口和设置在罐体底部的排空口和检修口。
高效仓式微电解发生器还包括设置在罐体上的溢流堰。
一种高效仓式微电解发生器处理废水的工艺，其工艺流程为：废水从高效仓式微电解发生器底部进入向上流动，然后逐层通过填料仓室，实现均匀布水，通过升流水流和分层布气器的作用，使得微电解内的填料呈流化态，使微电解材料与废水充分接触，完成对废水的电解处理过程。
本发明的优点是：
1、通过安装竖立排放的PVC管或由工厂预先分割制作成蜂窝状柱状区，将每层电解材料的反应区分割成不同柱状反应区，各区废水上升的阻力均匀，因此能较好的实现废水在各柱状区的均匀布水，从而解决了传统技术难以解决的短流问题。
2、通过分层布气器的使用，一方面使得填料能处于悬浮状态，增加了传质效果，同时还可将电解过程形成的铁泥全部带出，解决了填料钝化、堵塞的问题。
3、本发明可节约40％的填料和缩短1/3反应时间，提高反应效果。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中填料仓式的俯视结构示意图；
图3为本发明中管式布水器结构示意图；
图4为分层布气器结构示意图。
图1-4中，1柱形罐体，2承托板，3填料仓室，4管式布水器，5分层布气器，6加料口，7溢流堰，8出口，9回流口，10检修口，11排空口，12支撑环，5-1竖直主管道，5-2穿孔曝气管。
具体实施方式
如图1所示，本发明所述的高效仓式微电解发生器，包括柱形罐体1，柱形罐体1内部设置7层承托板2，每两层承托板2之间的距离为200mm。承托板2通过支撑环12固定在柱形罐体1内部。承托板2为PVC材质，板面均匀布孔。
每层承托板2上都安装填料仓室3。
柱形罐体1内底部设置管式布水器4，管式布水器4设置在最底层承托板2以下。其结构如图3所示。
柱形罐体1内中间位置设置分层布气器5。
高效仓式微电解发生器还包括6个加料口6，加料口6设置在柱形罐体1上，且在每两层承托板2之间。
高效仓式微电解发生器还包括设置在柱形罐体1上的回流口9、出口8和设置在柱形罐体1底部的排空口11和检修口10。
高效仓式微电解发生器还包括设置在柱形罐体1上的溢流堰7。
如图2所示，填料仓室3的建仓方法为：在每层承托板2上铺设尼龙网，然后将多个高为150mm,直径为50mm的PVC管紧密竖立排放，建成蜂窝状仓式反应区，并在PVC管建成的蜂窝状仓式反应区内部装满按比例掺加催化剂的RE-Mg球墨铁铸废料屑。
如图4所示，分层布气器5包括竖直主管道5-1和主管道上分层以辐射状设置的6根穿孔曝气管5-2。
本发明装置的废水处理流程为：废水(即电解液)从柱形罐体1底部管式布水器4进入装置向上流动，然后逐层通过填料仓室3，实现均匀布水，通过升流水流和分层布气器5的作用，使得微电解内的填料呈流化态，使微电解材料与废水充分接触，完成对废水的电解处理过程。
实施例1
利用本发明装置，处理油田中性措施废液，在原水水质COD为1032mg/L，粘度为10.98mPa.S情况下进行微电解处理，分别控制微电解时间为0、5、10、15、20、25、30min，反应结束后水样的COD分别为774、722、681、660、640、619mg/L，COD去除率分别为25.00％、30.04％、34.01％、36.05％、37.98％、40.02％；粘度分别为6.683、3.23、2.80、2.77、2.61、2.59mPa.S，综合考虑，电解时间为10-20min较适宜。
实施例2
利用本发明装置，处理油田中性措施废液，在原水水质COD为1032mg/L情况下进行微电解处理，分别控制微电解进水pH为1、2、3、4、5、6、7、8，反应结束后水样的COD分别为547、526、537、566、572、578、630、676mg/L，COD去除率分别为47.0％、49.0％、48.0％、45.2％、44.6％、44.0％、39.0％、34.5％，考虑酸性对装置的腐蚀性以及调节pH的难度等，电解pH为5-6较适宜。
实施例3
利用本发明装置，处理制药厂废水，在原水水质COD为1522mg/L情况下进行微电解处理，分别控制微电解时间为0、5、10、15、20、25、30min，反应结束后水样的COD分别为774、722、681、660、640、619mg/L，COD去除率分别为35.0％、38.2％、42.8％、46.5％、50.6％、54.3％，电解时间为10-20min较适宜。

Claims (8)

1.一种高效仓式微电解发生器，包括罐体，所述的罐体内部垂直方向上分多层设置承托板，每层承托板上都安装填料仓室，罐体内底部设置管式布水器，所述的管式布水器设置在最底层承托板以下，罐体内中间位置设置分层布气器；其特征在于，所述的填料仓室的建仓方法为：在每层承托板上铺设尼龙网，然后将多个PVC管紧密竖立排放，建成蜂窝状仓式反应区，或者由工厂预先分割制成蜂窝状柱状区，并在所述的PVC管建成的蜂窝状仓式反应区或所述的由工厂预先分割制成的蜂窝状柱状区内部填充微电解材料，所述的分层布气器包括竖直主管道和主管道上分层以辐射状设置的6根穿孔曝气管。
2.根据权利要求1所述的高效仓式微电解发生器，其特征在于，所述的PVC管高为150mm,直径为50mm，所述的微电解材料超出PVC管顶部50-100mm。
3.根据权利要求1所述的高效仓式微电解发生器，其特征在于，所述的罐体内部至少设置7层承托板，每两层承托板之间的距离为200-300mm。
4.根据权利要求1所述的高效仓式微电解发生器，其特征在于，所述的承托板通过支撑环固定在罐体内部。
5.根据权利要求1所述的高效仓式微电解发生器，其特征在于，所述的高效仓式微电解发生器还包括多个加料口，所述的加料口设置在罐体上，且在每两层承托板之间。
6.根据权利要求1所述的高效仓式微电解发生器，其特征在于，所述的高效仓式微电解发生器还包括设置在罐体上的回流口、出口和设置在罐体底部的排空口和检修口。
7.根据权利要求1所述的高效仓式微电解发生器，其特征在于，所述的高效仓式微电解发生器还包括设置在罐体上的溢流堰。
8.根据权利要求1所述的高效仓式微电解发生器处理废水的工艺，其特征在于，废水从高效仓式微电解发生器底部进入向上流动，然后逐层通过填料仓室，实现均匀布水，通过升流水流和分层布气器的作用，使得微电解内的填料呈流化态，使微电解材料与废水充分接触，完成对废水的电解处理过程。
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