CN106006855A - 一种水处理系统 - Google Patents
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Abstract
一种水处理装置，包括：反应器以及直流电源；反应器为双层塔体结构，包括内塔体和外塔体；内塔体与外塔体之间设置棒形阳极，阳极与直流电源正极相连；内塔体内填充铁屑形成铁屑阴极，铁屑阴极与直流电源负极相连；内塔体的侧面靠近底部位置设置进水口，用于将待处理废水排入反应器；内塔体底部设置曝气装置，用于驱动废水向上流动；外塔体侧面靠近顶部位置设置出水口，用于排出处理后的废水；内塔体侧面设置导流孔，用于形成外塔体与内塔体之间的流动；铁屑阴极包括从顶部到底部相互连接的多个部分，该多个部分之间的位置能够互相交换。
Description
技术领域
本发明涉及一种水处理装置，尤其是涉及一种利用电芬顿法处理有机废水的装置。
背景技术
目前，日益严重的水环境污染困扰着经济与社会的发展，也成为制约社会经济可持续发展的主要因素。目前我国有机废水污染的问题日益严重，对人类、动物健康和生态环境造成巨大的危害。尤其是印染行业等产生的废水，具有水量大、有毒且难生物降解等特点，用传统的废水处理方法不能达到理想的处理效果。因此，高级氧化技术作为一种绿色环保技术，因为其反应迅速、彻底，没有二次污染等优点被广泛关注。均检测到抗生素的存在。
高级氧化技术中，芬顿技术产生的羟基自由基是一种有效净化污染物的物质，氧化无选择性，而且能通过化合物的加成、取代、开环和电子转移等化学作用，使污染物分解为CO2和H2O，最终达到无害化、资源化的目的。水处理中，高级氧化技术的机理就是羟基自由基的产生过程，羟基自由基形成以后，接着发生链式自由基反应，直接把水体中的污染物氧化降解成CO2、H2O和无机盐。
电芬顿技术是芬顿技术的一种，通过电化学方法产生Fe2+、Fe3+或过氧化氢，由芬顿反应生成强氧化性羟基自由基，使污染物得到氧化，彻底矿化为二氧化碳、水及无机盐的过程。电芬顿系统通电以后，阴阳两极同时发生化学反应，阴极还原生成过氧化氢，阳极氧化生成铁离子，在无隔膜的电解系统中形成回路，或者在有隔膜的电解系统中通过盐桥或者其他导电装置形成回路系统。
电芬顿技术具有操作简单、反应快速的特点，越来越多的研究人员采用这种方法处理有机废水。
现有技术中，201110112527.x的发明公开了一种电芬顿反应装置，其利用本发明利用掺硼金刚石膜电极在含二价铁离子的废水体系中持续产生氧化能力极强的羟基自由基，同时借助微波的热效应和非热效应原位活化掺硼金刚石膜电极，增加电极的活性，并且促进了有机污染物在降解过程中的传质过程，因而强化了电芬顿反应的氧化能力，有效地加快了矿化反应速率。但是其采用常规的电解槽式结构，其极板多，质量传递效果差，曝气效果不理想。
201110061257.4的发明公开了一种双塔式结构的电芬顿反应装置，其通过使废水在内塔与外塔之间流动，提高反应器中的质量传递效果以及电机效率。但是，201110061257.4还存在如下缺点：一方面，随着反应的进行，被还原的有机物会附着在阴极表面，影响还原效果；而废水中有机物的浓度从下往上随着被净化逐渐降低，这样系统运行一段时间后，内塔内阴极的还原效果随着高度降低而变差，从而导致需要更换整个阴极；另一方面，由于其在内塔和外塔之间设置导流孔，废水可能在内塔底部就通过导流孔流到外塔，并且从出水口流出，而未充分经过内塔内的阴极，导致其处理效果不佳。本发明作为201110061257.4的改进，能够解决上述缺陷。在此，将201110061257.4的发明专利全文引用。
发明内容
作为本发明的一个方面，提供了一种废水处理装置，包括：反应器以及直流电源，所述反应器为双层塔体结构，包括内塔体和外塔体；所述内塔体与外塔体之间设置棒形阳极，所述阳极与所述直流电源正极相连；所述内塔体内填充铁屑形成铁屑阴极，所述铁屑阴极与直流电源负极相连；所述内塔体的侧面靠近底部位置设置进水口，用于将待处理废水排入反应器；所述内塔体底部设置曝气装置，用于驱动废水向上流动；所述外塔体侧面靠近顶部位置设置出水口，用于排出处理后的废水；所述内塔体侧面设置导流孔，用于形成外塔体与内塔体之间的流动；所述内塔体分为上半部分以及下半部分，所述导流孔设置于所述内塔体的上半部分，所述内塔体下半部分为封闭侧面。
作为本发明的另外一个方面，提供了一种废水处理装置，包括：反应器以及直流电源，所述反应器为双层塔体结构，包括内塔体和外塔体；所述内塔体与外塔体之间设置棒形阳极，所述阳极与所述直流电源正极相连；所述内塔体内填充铁屑形成铁屑阴极，所述铁屑阴极与直流电源负极相连；所述内塔体的侧面靠近底部位置设置进水口，用于将待处理废水排入反应器；所述内塔体底部设置曝气装置，用于驱动废水向上流动；所述外塔体侧面靠近顶部位置设置出水口，用于排出处理后的废水；所述内塔体侧面设置导流孔，用于形成外塔体与内塔体之间的流动；所述导流孔的开口面积从低部到顶部逐渐增大。
优选的，上述技术方案中，所述铁屑阴极包括从顶部到底部相互连接的多个部分，所述多个部分之间的位置能够互相交换。
优选的，上述技术方案中，所述导流孔为截面从导流体内侧到外侧逐渐增大的圆台形。
优选的，上述技术方案中，所述导流孔与所述内塔体底面成大于5度的特定夹角。
优选的，上述技术方案中，还包括设置于外塔体顶部的紫外光源，所述紫外光源用于向所述废水照射紫外光。
优选的，上述技术方案中，所述铁屑阴极与所述内塔体内侧面之间设置有间隙，所述间隙大小为内塔体半径的1/5~1/4之间。
优选的，上述技术方案中，所述间隙设置于内塔体的上半部分，所述铁屑阴极与所述内塔体的下半部分之间没有间隙。
作为本发明的另外一个方面，提供一种废水处理装置，包括：反应器以及直流电源，所述反应器为双层塔体结构，包括内塔体和外塔体；所述内塔体与外塔体之间设置棒形阳极，所述阳极与所述直流电源正极相连；所述内塔体内设置阴极，用于通过抱起形成过氧化氢；所述内塔体的侧面靠近底部位置设置进水口，用于将待处理废水排入反应器；所述内塔体底部设置曝气装置，用于驱动废水向上流动；所述外塔体侧面靠近顶部位置设置出水口，用于排出处理后的废水；所述内塔体侧面设置导流孔，用于形成外塔体与内塔体之间的流动。优选的，所述阴极为螺旋形。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的示意图。
图2是本发明一个实施例的内塔体的侧面示意图。
具体实施方式
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
参见图1，本发明的废水处理装置包括反应器1以及直流电源2。反应器1为双层塔体结构，包括内塔体11和外塔体12。内塔体11与外塔体12之间设置棒形阳极13，棒形阳极13与直流电源2的正极相连。内塔体11内填充铁屑形成铁屑阴极17，铁屑阴极17与直流电源2的负极11相连。铁屑阴极17是以金属加工产生的废铁屑为材料，采用10%质量浓度稀盐酸清洗20分钟去除表面油污，再用清水冲洗至洗后水pH值为6-8，然后在其表面化学沉积金属Ag或者Ti，以形成电芬顿双金属阴极。将其填充于内塔之中，堆密度为2.0T/ m3～2.5T/ m3。 并用导线将铁屑阴极17与直流供电器10负极相连。阴极17通过曝气生成过氧化氢，同时阴极17表面还原Fe3+为Fe2+，在阴极17附近形成电芬顿反应区，使废水中的有机物发生断链或开环，而被迅速氧化分解。
内塔体11的侧面靠近底部位置设置进水口14，用于将待处理废水经过预处理后排入反应器1。其中，优选的，预处理条件为达到：pH值为2～4，总溶解性固体可为400mg/L～600mg/L，亚铁离子浓度为0.2mmol/L～0.4mmol/L。
内塔体11底部设置曝气装置15，用于驱动废水向上流动。外塔体12侧面靠近顶部位置设置出水口16，用于排出处理后的废水。内塔体11分为上半部分111以及下半部分112。内塔体的上半部分111设置导流孔1111，内塔体11与外塔体12之间的流体通过导流孔111形成外塔体与内塔体之间的流动。内塔体的下半部分112为封闭侧面，从而废水无法从内塔体的下半部分111流入内塔体11和外塔体12之间的空间。通过这样的设置，使废水在经过内塔体的下半部分解处理后，才能够进入内塔体11和外塔体12之间的空间，从而避免了废水从内塔底部就通过导流孔流到外塔，并且从出水口流出，而未充分经过内塔内的阴极，导致其处理效果不佳的问题。
优选的，如图2所示，可以将内塔体侧面的导流孔1111为截面从导流体内侧到外侧逐渐增大的圆台形，从而可以增加流体在内外塔之间的流动，提高处理效率。更进一步优选的，可以将导流孔与所述内塔体底面成大于5度的特定夹角。
铁屑阴极17包括从顶部到底部相互连接的三个部分171、172以及173，这三个部分之间的位置能够互相交换，这样在系统运行一段时间后，可以将处理效果低的位置与处理效果高的位置互换，例如，将173部分的位置与171部分的位置互换，从而使得铁屑阴极17的各个位置之间的性能下降保持一致，延长铁屑阴极17的使用寿命。
优选的，可以在外塔体12的顶部设置紫外光源，所述紫外光源用于向废水照射紫外光，从而提高废水的处理性能。由于内塔体内由铁屑阴极填充，导致其内部用于分解废水的空间不足，影响其处理性能。优选的，可以在铁屑阴极17与内塔体11内侧面之间设置有间隙，间隙大小为内塔体11半径的1/5~1/4之间，从而一方面可以提高内塔体11内的水容纳空间，另一方面，不至于因为距离铁屑阴极过远无法形成电芬顿反应。优选的，间隙设置于内塔体的上半部分，所述铁屑阴极与所述内塔体的下半部分之间没有间隙。
作为本发明的另一个实施例，提供了一种废水处理装置，包括：反应器以及直流电源，所述反应器为双层塔体结构，包括内塔体和外塔体；所述内塔体与外塔体之间设置棒形阳极，所述阳极与所述直流电源正极相连；所述内塔体内填充铁屑形成铁屑阴极，所述铁屑阴极与直流电源负极相连；所述内塔体的侧面靠近底部位置设置进水口，用于将待处理废水排入反应器；所述内塔体底部设置曝气装置，用于驱动废水向上流动；所述外塔体侧面靠近顶部位置设置出水口，用于排出处理后的废水；所述内塔体侧面设置导流孔，用于形成外塔体与内塔体之间的流动；所述导流孔的开口面积从低部到顶部逐渐增大。通过这样的设置，能够使从内塔体底部流出的废水尽可能的少，从而提高系统的处理效果。
上述实施例中的仅用于示范性的表示本发明的内容。另外，本领域技术人员还可于本发明精神内做其它变化，只要其不偏离本发明的技术效果均可。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
Claims (3)
1.一种废水处理装置，包括：反应器以及直流电源，所述反应器为双层塔体结构，包括内塔体和外塔体；所述内塔体与外塔体之间设置棒形阳极，所述阳极与所述直流电源正极相连；所述内塔体内填充铁屑形成铁屑阴极，所述铁屑阴极与直流电源负极相连；所述内塔体的侧面靠近底部位置设置进水口，用于将待处理废水排入反应器；所述内塔体底部设置曝气装置，用于驱动废水向上流动；所述外塔体侧面靠近顶部位置设置出水口，用于排出处理后的废水；所述内塔体侧面设置导流孔，用于形成外塔体与内塔体之间的流动；其特征在于：所述铁屑阴极包括从顶部到底部相互连接的多个部分，所述多个部分之间的位置能够互相交换。
2.根据权利要求1所述的废水处理装置，其特征在于：所述铁屑阴极与所述内塔体内侧面之间设置有间隙，所述间隙大小为内塔体半径的1/5~1/4之间。
3.根据权利要求１-2所述的废水处理装置，其特征在于：所述间隙设置于内塔体的上半部分，所述铁屑阴极与所述内塔体的下半部分之间没有间隙。
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