CN107162119B - 一种全混流废水三维电解的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种全混流废水三维电解的方法和装置，废水连续进入、流出电解槽，电解槽中阴阳极板交叉布置，极板间填装炭与塑料球掺混的填料，电解槽底部设置曝气管。废水均匀从电解槽底部的布气布水装置进入槽中，在电解槽中进行曝气三维电解，电解后的废水从电解槽上部出水口流出。本发明采用的炭三维电极为固定床形式，三维电极分布更均匀、稳定，克服了传统三维电解炭悬浮分层导致的电极不均问题，同时，三维电极材料为炭和塑料球的混合物，塑料球起到了炭的分散剂作用，避免了传统三维电解依赖气体分散三维电极材料进而要消耗大量曝气能耗的缺点，所采用的装置结构简单，维护方便。

Description

一种全混流废水三维电解的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种全混流废水三维电解的方法和装置，属于废水处理领域。
背景技术
随着城市化进程的不断加快，水污染形势越来越严峻。含有机物、氨氮、COD、SS的大量未经处理的难降解废水不断的排入河流和湖泊，加重了水体的富营养化程度，水域污染严重，给政府和企业带来了沉重的经济负担，并给环境造成了严重的危害。
现代的废水处理技术，按其作用原理可分为物理法、化学法、物理化学法和生物处理法四大类，采用各种方法将污水中所含有的污染物质分离出来，或将其转化为无害和稳定的物质，从而使污水得以净化。我国目前主要采用厌氧-好氧法和活性污泥法等生化法处理，但是仍存在明显的不足，如基建造价和运行成本高，占地面积大，周期长处理效率有待提高等问题，更重要的是，很多难降解的污染物直接使用生化法处理很难去除，故将难降解的大分子有机物先降解为小分子有机物会是处理难降解废水的一大突破口。
电化学氧化法是处理难降解有机污染物的有效方法之一。即在阴阳电极间填充粒状或碎屑状粒子电极，通过阴阳极板间电场的复极化作用使填充粒子电极带电，使粒子工作电极之间形成许多小型的微电解槽并发生电化学反应。具有操作简单、设备占地面积小、处理效果好等优点，具有其他方法难以比拟的优越性。
目前对三维电解的实际应用较少，且主要是流化床式三维电解，即利用气体或者液体通过导电粒子而使导电粒子悬浮在阴阳极板之间，导电粒子被极化与阴阳电极共同作用降解污水。虽然该法可缩短污染物的迁移距离，但仍存在明显的局限性，如反应物以气泡形式通过床层，减少了气固相之间的接触机会，降低了反应转化率；由于剧烈的循环和搅动，气相和固相都存在着相当广的停留时间，降低了目的产物的收率；活性炭在气泡的高速爆裂和运动中，大量的导电粒子被带出，造成明显的粒子流失。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的上述不足，提供一种简单稳定、应用性强的全混流废水三维电解的方法和装置，尤其适用于养殖废水、垃圾渗滤液和高氨氮废水等的处理。
本发明的技术方案为：
一种全混流废水三维电解的方法，包括如下步骤：
废水连续进入、流出电解槽，在电解槽中进行三维电解，电解槽中阴阳极板交叉布置，阴阳极板间填装炭与塑料球掺混的填料。
进一步地，电解槽底部设置布气布水装置，废水均匀从布气布水装置进入槽中，在电解槽中进行曝气三维电解，电解后的废水从电解槽上部出水口流出。
进一步地，炭与塑料球掺混的填料中，炭与塑料球的质量比为0.4~1.2。
进一步地，还包括废水的pH调节， pH控制为7～10。
进一步地，还包括废水进入前的氯离子化合物的添加，优选氯化钠，添加的氯离子浓度为3～8g/L。
进一步地，电解采用的电压为10V～25V。
一种用于上述的全混流废水三维电解的方法的装置，包括电解槽和电解极板，电解槽内设置电解极板，所述的电解极板包括阴极板和阳极板，其特征在于，阴阳极板交叉布置，阴阳极板间填装炭与塑料球掺混的填料，电解槽底部设置布气布水装置。
进一步地，阴阳极板上开孔，开孔率为2～10%。
进一步地，还包括调节池，所述的调节池与布气布水装置连接。
进一步地，还包括出水槽，所述的出水槽与电解槽上端的出水管连接。
本发明的有益效果在于：
（1）本发明以活性炭与塑料球混合填料床层作为粒子电极即炭三维电极，由于是固定床形式，三维电极分布更均匀、稳定，克服了传统三维电解炭悬浮分层导致的电极不均问题，使炭质点分布均匀，能形成均匀稳定的电场，电解效率明显提高。
（2）与现有技术中依靠大量气体使导电粒子悬浮的三维电解相比，本发明采用的三维电极材料为炭和塑料球的混合物，塑料球起到了炭的分散剂作用，不需要消耗大量曝气能耗，仅需较小量气体即可供氧，减少了向外界空气散热的热损失，明显节约了能耗。
（3）本发明所采用的装置，结构简单，维护方便，配套用于本发明的方法，运行稳定，效率高。
附图说明
图1为本发明的结构示意图：1-电解槽、2-阴极极板、3-阳极极板、4-炭和塑料球掺混的填料、5-支承板、6-布气布水装置、7-曝气头、8-调节池、9-进水泵、10-出水槽。
具体实施方案
以下结合具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明并不限于此。
首先调节极板间距，在电解槽1中的阴极极板2和阳极极板3周围填充一定量的活性炭和塑料球掺混的填料4，废水在调节池8中用氢氧化钠或盐酸调节至适宜pH，并向废水中添加一定量的氯化钠后，经由进水泵9通过布气布水装置6的布水管均匀进入电解槽1中电解，阴极极板2和阳极极板3经由导线与直流稳压电源相连，布气布水装置6的布气管与空气压缩机相连，布水管与调节池8相接，电解后出水流至出水槽10。
实施例1
取某养猪废水，灰黑色，pH为6.51，NH3-N浓度为536.89mg/L，COD浓度为820.35mg/L，SS浓度为516.73mg/L。
阳极板为石墨板，阴极板为铁板，板上开孔率为5%，极板间距为5.0cm，炭含量为400g/L，炭与塑料球的质量比为0.5，电解电压为15V，电流密度为80mA/cm2，曝气量为0.04m3/h，pH为9，氯化钠4.5g/L，反应时间为180min，电解后滤纸过滤出水指标为：NH3-N浓度为113.73mg/L，COD浓度为204.33mg/L，SS浓度通常在36.65mg/L。
实施例2
取某垃圾渗滤液，棕灰色，pH值为6.22，COD浓度为1070.41mg/L，Cl-浓度为3486.21mg/L，NH3-N浓度为659.02mg/L，SS浓度为754.09mg/L。
阳极板为石墨板，阴极板为铁板，板上开孔率为10%，极板间距为3.0cm，炭含量为400g/L，炭与塑料球的质量比为1.0，电解电压为18V，电流密度为98mA/cm2，曝气量为0.06m3/h，pH为9，反应时间为180min，经滤纸过滤后取上清液检测出水指标：COD值238.20mg/L，NH3-N值为144.53mg/L,SS浓度为38.65mg/L。
实施例3
取某垃圾渗滤液，棕灰色，pH值为6.22，COD浓度为1070.41mg/L，Cl-浓度为3486.21mg/L，NH3-N浓度为659.02mg/L，SS浓度为754.09mg/L。
阳极板为石墨板，阴极板为铁板，板上开孔率为8%，极板间距为5.0cm，炭含量为400g/L，炭与塑料球的质量比为1.2，电解电压为15V，电流密度为72mA/cm2，曝气量为0.05m3/h，pH为8，反应时间为180min，经滤纸过滤后取上清液检测出水指标：COD值288.56mg/L，NH3-N值为164.09mg/L,SS浓度为41.85mg/L。

Claims (8)

1.一种全混流废水三维电解的方法，其特征在于，包括如下步骤：
废水连续进入、流出电解槽，在电解槽中进行三维电解，电解槽中阴阳极板交叉布置，阴阳极板间填装炭与塑料球掺混的填料；
电解槽底部设置布气布水装置，废水均匀从布气布水装置进入槽中，在电解槽中进行曝气三维电解，电解后的废水从电解槽上部出水口流出；
废水进入前添加氯离子化合物，添加的氯离子浓度为3～8g/L。
2.根据权利要求1所述的全混流废水三维电解的方法，其特征在于，炭与塑料球掺混的填料中，炭与塑料球的质量比为0.4~1.2。
3.根据权利要求1所述的全混流废水三维电解的方法，其特征在于，还包括废水的pH调节， pH控制为7～10。
4.根据权利要求1所述的全混流废水三维电解的方法，其特征在于，电解采用的电压为10V～25V。
5.一种用于权利要求1至4任一项所述的全混流废水三维电解的方法的装置，包括电解槽和电解极板，电解槽内设置电解极板，所述的电解极板包括阴极板和阳极板，其特征在于，阴阳极板交叉布置，阴阳极板间填装炭与塑料球掺混的填料，电解槽底部设置布气布水装置。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，阴阳极板上开孔，开孔率为2～10%。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括调节池，所述的调节池与布气布水装置连接。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括出水槽，所述的出水槽与电解槽上端的出水管连接。
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