CN1081167C - 连续吸附－电解再生污水处理设备 - Google Patents
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Abstract
连续吸附—电解再生污水处理设备将吸附材料与电极材料相结合，将吸附器与电解反应器相结合，组成了一个连续吸附—电解再生的污水处理装置。其吸附材料包括各类活性炭、沸石、焦炭等，其再生电解电压为36伏以下的安全电压。该技术可用于处理各类工业污水(高浓度预处理及低浓度深度处理)，生活污水及给水中微量有机物的脱除。具有设备体积小，占地面积小，处理效率高，电耗低，易于操作，便于维护等特点。
Description
本发明属于利用连续吸附—电解再生工艺过程开发的一种高效污水处理装置。
在各类污水物化处理过程中，吸附工艺起着重要的作用，各类吸附材料具有不同的吸附性能，可以适应吸附各类不同的污染物，从而有效地脱除不同的污染物，净化污水。但吸附过程是一个物理化学过程，污染物从水相转移到固相(吸附材料)后，需要一个再生过程—即解吸，将吸附后的物质再脱附下来，进一步处理利用。所以吸附过程的效率不仅与吸附过程有关，也与再生过程有关，再生效率直接影响到再吸附的能力。就吸附与再生两个过程而言，再生是耗能过程，吸附是自发过程，因此再生过程能耗的大小直接决定了该处理过程的可行性与经济性。就最常见的活性炭吸附为例，其再生过程可用化学试剂再生，水蒸汽再生，高温分解热再生等方法，其能耗及试剂消耗均较高。同时这些方法使活性炭的损失率也提高，更增加了吸附处理成本，致使我们在污水处理中不能经济地有效地利用具有优良吸附性能的活性炭。
电化学过程是一个污水处理中的常见过程，它利用电极表面的化学反应过程可以氧化或还原各类污染物质，它可以在电场作用下直接裂解某些化合物，它也可以在电场作用下使某些化合物聚合成大分子化合物，它还可以使产生的气态氧化剂，还原剂在液相进行氧化还原反应，它又可以利用产生的气体作为气浮载气使污染物分离。因此，电解、电浮选等污水处理工艺应运而生，在污水处理中起到了重要的作用。
将吸附过程与电解过程相结合是本发明的基本思路。其目标是将常规的吸附设备通过改变吸附材料的组成和配比，增设电极及电源，使其具有通常意义上的吸附能力，然后，利用电源及引入的电极使吸附设备同时也是一种电解设备，在吸附过程的同时，电解过程也同时进行，使吸附表面不断地更新，在宏观上没有再生“时间段”而实现连续的吸附过程。
本发明的目的是给出一种基于连续吸附—电解再生原理的可用于污水处理，给水净化，中水回用等过程的设备，使其实现连续高效地脱除各类污染物，达到水质净化的目的。
本发明的构成如下：
本发明依据吸附材料不同及电极引入方式不同，可以有各种结构形式，现将一种最基本的结构形式(同心圆电极)描绘如下：
该类型的吸附—电解再生污水处理设备的基本组成为：设备支架(1)和(2)，进水口(3)，出水口(4)，反冲洗水入口(5)，反冲洗水出口(6)，下填料支撑板(7)，电极筒(8)，电极(9)，设备主体(10)，填料(11)，上法兰(12)，下法兰(13)，上支撑板(14)，上封头(15)，下封头(22)，电极密封机构(17)(18)(19)(20)组成。其它还包括电极引线固定螺栓(16)。
此结构的阳极为中心柱形电极，当设备直径较小时(直径1米-2米)阴极为设备主体，当设备直径较大时(直径大于2米)，阳极与阴极均制成棒状，交替地呈同心圆形式分布，分多层形式，以便于在低电压(36伏)下工作，使电场强度在1～10伏/厘米(见附图2)。电极材料可用惰性材料石墨、贵重金属材料或普通碳钢，视使用场合和电流密度大小而定，一般阴极材料可采用普通钢材，阳极采用惰性电极，如石墨和惰性金属。
其中填料(11)由吸附材料，导电材料，电绝缘材料混合而成，其中某些材料可具有双重功能，常用材料包括沸石、石英砂、活性炭、石墨、泥炭、焦炭、硅胶，交换树脂等，其装填混合比例随处理水质不同而异，也随处理深度要求不同而变化。一般填料按导体材料/绝缘体材料＝1/1～1/10装填，其粒径在10目到100目之间。待处理污水从进水口(3)流入设备，穿过填料层(11)发生吸附一电解反应，净化水从出水口(4)排出。当需要反冲洗设备时，将水从反冲洗进水口(5)引入，从反冲出水口(6)排出，反冲洗视处理对象而决定使用频率，一般每1～3天反冲洗一次。
本发明所述的设备，主体(10)为圆柱形，其直径大小可根据水量大小和水力停留时间来确定，其水力停留时间可在0.5～3.0小时内变化，主要取决于原水污染物浓度，高浓度时停留时间较长，低浓度时停留时间较短，同时也与所需要的处理水平有关，水平越高，停留时间越长。
本发明所述的设备，其电源配备可用稳压直流电源，脉动直流电源或高频脉冲直流电源，视处理对象和水质不同而异，电源电压宜采用36伏以下的安全电压。
本发明所能达到的效果是：
1.适用范围广，该工艺可用于脱除各类有机污染物，包括城市生活污水，饭店宾馆生活及洗浴污水，油田采油污水，石油炼制污水，油品船运压舱水，石油化工厂污水，基本合成有机污水，农副产品综合利用加工(木糖醇生产等)废水，染料生产废水，印染污水，机械加工污水等等。给水处理中微量有机物的脱除也可采用。
2.适用处理污水浓度范围广，对于高浓度有机污水处理(化学需氧量COD大于1000mg/l时)，该工艺可作预处理工序，除了可脱除一部分COD外，还可以提高其可生化性，以利于后序处理过程。对于低浓度有机污水处理(COD小于500mg/l时)，特别是采用生化处理后残留生物不可降解物的脱除，本工艺特别有效，可以使排水污染物浓度进一步降低，达到排放标准。该工艺的应用还可用于轻度污水的深度处理(COD小于200mg/l)，以达到回用水水质要求。
3.处理成本低，该工艺的处理成本主要取决于污染物的浓度和无机盐的浓度，只要无机盐浓度不高，电导率不大，漏电电流较低，以处理COD在1000mg/l以下的污水为例，电耗在0.2～0.8KWH/吨水。
4.处理过程简单，可实现连续操作、自动控制，基本不需要人工维护与操作。
图1为采用同心圆电极时的结构及外形图。
图2为采用多层交替同心圆分布电极时的A-A截面图。
实施例：
1.油田采油污水的深度处理用该工艺进行。原始含油污水经除油罐去除浮油，再经砂滤工序处理后，油含量在100mg/l以下，采用同心圆电极式吸附—电解再生设备可深度除油，所用设备的阳极为石墨，阴极为碳钢，电源为直流电源，填料为活性炭/沸石的混合物，混合比为活性炭/沸石＝1/3，粒度为10目，设备直径1.5米。工作时污水由水泵连续向设备供水，经计量后的污水进入吸附—电解再生设备，水力停留时间1小时，将石油类分解、氧化，排水得到净化，出水油含量在2～3mg/l，低于国家排放标准5mg/l以下，电耗为0.6KWH/吨水。该水可经脱盐后回注于油田，二次利用，既减轻环境污染，又节约了淡水资源。
2.生活污水的深度处理达到中水回用的目的。综合生活污水COD500mg/l经沉降，生化处理后，一般COD在100mg/l左右，采用吸附—电解再生设备(结构同上)处理时，污水由水泵连续向设备供水，经计量后的污水进入设备后，水力停留时间1小时，将残余生物难降解物质吸附—电解从而脱除，出水COD小于50mg/l，达到国家中水回用水标准，电耗0.5KWH/吨水。
Claims (3)
1、连续吸附—电解再生污水处理设备，包括进水口(3)、出水口(4)、反冲洗水入口(5)、反冲洗水出口(6)、电极(9)和填料(11)，其特征在于，还包括支架(1)、支架(2)、下填料支撑板(7)、电极筒(8)、设备主体(10)、上法兰(12)、下法兰(13)、上支撑板(14)、上封头(15)、下封头(22)、电极密封机构(17)、电极密封机构(18)、电极密封机构(19)、电极密封机构(20)和电极引线固定螺栓(16)，阳极与阴极均制成棒状，阳极与阴极交替地呈同心圆形式分布，分多层形式；电极材料用惰性材料石墨、贵重金属材料、普通碳钢；填料(11)是吸附材料，包括沸石、石英砂、活性炭、石墨、泥炭、焦炭、硅胶，交换树脂；填料按导体材料/绝缘体材料＝1/1～1/10装填，其粒径在10目到100目之间；电源为直流电源，电解电压采用36伏以下的安全电压。
2、根据权利要求书1所述的连续吸附-电解再生污水处理设备，其特征在于具有同心圆电极分布和多层交替同心圆分布两种电极分布方式。
3、根据利要求书1所述的连续吸附-电解再生污水处理设备，其特征在于无论具有同心圆电极分布还是多层交替同心圆电极分布都利用设备外壳作阴极。
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1997
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