CN108675405A - 一种三维电极脉冲式电化学洗衣废水回用装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种三维电极脉冲式电化学洗衣废水回用装置，主要由脉冲电源、多组三维电极极板、刮渣装置、排泥装置以及过滤装置组成；洗衣废水流入装置内部，通过脉冲式三维电极电化学技术对洗衣废水进行降解，同时顶部进行刮渣工作；当电化学反应结束后打开出水阀开启出水泵，净化后的洗衣废水受到负压抽吸作用的流进过滤装置，从而去除水体中残留的絮状悬浮物，最后，开启排泥阀，排放箱体底部的沉淀污泥；本发明结合脉冲电化学和三维电极技术能有效的去除洗衣废水中的表面活性剂和其他污染物达到洗衣废水回用的要求，改善了出水水质，实现废水回用，并且延长了极板使用寿命。

Description

一种三维电极脉冲式电化学洗衣废水回用装置
技术领域
本发明涉及一种洗衣废水净化回用装置，具体涉及一种三维电极脉冲式电化学洗衣废水回用装置。
背景技术
随着生活水平的提高，洗衣机已经普及千家万户，每年会产生大量的洗衣废水，而且该类废水中含有较多的各种污染物，其中含有大量阴离子表面活性剂。目前大多数洗涤废水都是未经处理或者回用直接排入市政管网，导致水环境恶化情况较为严峻；并且，我国的水资源较为缺乏，只有节能减排才能从源头上改善这种严峻局面。目前关于洗衣废水的处理方法较多，但同时都存在不可避免的缺点，譬如：混凝法分离表面活性剂的效果较好，但混凝剂的用药量大，污泥量多；吸附法出水水质好，但投资高，吸附再生困难；光催化法虽然氧化彻底，但氧化剂较为昂贵，不适宜大规模应用；泡沫分离法工艺较简单，需与其他方法连用；生物氧化法经济可行，无二次污染，但也需驯化培养，处理周期较长。
电化学技术是在外加电压的作用下，利用可溶解阳极电解废水，阳极产生胶体絮凝剂和氧化剂，同时在阴极产生微小气泡，把絮凝物上浮到水面，形成浮渣。电化学技术主要包括电解絮凝、电解气浮和电解氧化还原三方面的机理。
电解絮凝是通过可溶解阳极发生电化学反应，在电极表面连续的产生金属阳离子，经过水解、聚合作用生成多核羟基络合物和氢氧化物，作为絮凝剂对废水中悬浮物和有机污染物进行凝聚，可以有效的吸附水中的悬浮物、油类以及可溶性有机污染物。电解气浮是由于水的离解和其它物质的电解氧化作用，在阳极和阴极表面会分别产生如O2、H2等微小气泡，可以吸附电絮凝过程中产生的凝聚絮团和水中的悬浮物等颗粒上升到水面，从而达到分离的效果。电解氧化还原指的是废水在电解时，在电絮凝过程中产生活性氧和其它一些强氧化剂，比如·OH和OCl-。这些物质对废水中的可溶性有机污染物产生氧化作用使污染物降解。电解还原是由于水的离解在阴极上产生了新生态的[H]，其还原能力很强，可以和废水中具有氧化性的无机物或者有机物发生还原反应，从而降低水体的微生物耗氧量（COD）。
电化学技术具有反应时间快、结构紧凑、操作便捷的优势，然而针对阴离子表面活性剂（LAS）含量、浊度均较高的洗衣废水，该类技术在使用过程中电极钝化现象比较严重，形成的氧化膜降低了处理效率；而且随着反应的进行，阳极极板损耗较大增加了设备成本，另外，电化学技术在净化洗衣废水过程中将会产生大量的浮渣和污泥，废水经处理后水体中依然存在着一定量的絮状悬浮物。目前，如何延长极板使用寿命，减少极板钝化效果，并廉价便捷的去除悬浮物质得到干净的回用水是亟需解决的难题。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种极板使用寿命较长，具有刮渣、除泥、过滤功能的一体式净化回用装置来解决上述问题，提高电化学反应的净化效果，实现水资源的循环利用，同时减少洗衣机的用水开销，达到节能减排的目的。
为了实现上述目的，本发明提供了一种三维电极脉冲式电化学洗衣废水回用装置。本发明三维电极脉冲式电化学洗衣废水回用装置的结构特点是通过喷涂法在传统金属电极极板的任意一侧负载氧化石墨烯材料形成三维电极，并用定时周期换向的脉冲电源供电；装置的顶部增设自动刮除浮渣装置，其中，导轨安装在箱体顶部的两边，滑块安放在导轨上且中间增设刮板，刮板通过横向往复滑动，将浮渣刮进排渣槽；排渣槽设置在箱体顶部的两侧，并在箱体顶部添加传送电机、传送带，在装置的底部增设排泥系统，在过滤装置和箱体之间增设出水阀，并在过滤装置出口处添加出水泵。
进水阀与洗衣机排水管连接，当洗衣机洗涤程序结束后开启进水阀，洗衣废水流入箱体内部，通过脉冲式三维电极电化学技术对洗衣废水进行降解，同时顶部进行刮渣工作，刮板通过横向往复滑动，将浮渣刮进排渣槽；当电化学反应结束后打开出水阀开启出水泵，净化后的洗衣废水受到负压抽吸作用的流进过滤装置，从而去除水体中残留的絮状悬浮物，最后，开启排泥阀，排放箱体底部的沉淀污泥。
所述的多组三维电极极板采用单极联结方式、双极式或混合式连接连接。
所述的多组三维电极极板内部采用金属复合材料作为支撑板材。
所述的金属复合材料为可溶性金属复合材料，包括铁和铝。
所述的氧化石墨烯材料通过喷涂法负载于金属复合极板的任意一侧形成三维电极。
所述的过滤装置内部增设吸附填料，包括无烟煤、活性炭、石英砂、火山岩、珊瑚砂和沸石中的一种或几种。
所述的过滤装置两端添加微孔滤网，微孔滤网的孔径为100~400目。
本发明采用的电源为可定时周期换向的脉冲电源。
本发明有益效果体如下：
（1）本发明采用的脉冲电化学技术可以有效缓解电极钝化现象，提高电源利用效率，而且降低能耗。
（2）本发明在传统金属电极极板表面增设氧化石墨烯材料，通电后产生大量的导电颗粒，形成三维电极，有效增加电极有效面积，提高了电解效率。
（3）本发明针对洗衣废水在电絮凝过程中浮渣产量过多、出水絮状悬浮物沉淀较为困难的问题增设自动刮渣除泥装置和过滤装置，达到保障出水水质的目的。
附图说明
图1为本发明三维电极脉冲式电化学洗衣废水回用装置的俯视图。
图2为图1的A-A剖视图。
图3为图1的B-B剖视图。
图4为三维电极极板的结构示例图。
图1、图2和图3中标号：1 进水阀、2 箱体、3 脉冲电源、4 多组三维电极极板、5 导轨、6 滑块、7 刮板、8 传送带、9 传送电机、10 排渣槽、11 排泥阀、12 出水阀、13 过滤装置、14 出水泵、15 金属复合极板和16 氧化石墨烯材料。
具体实施方式
如图1所示，进水阀1的一端与箱体2相连另一端与洗衣机排水管相连，当洗衣机完成洗涤工作后打开进水阀1将水输送至箱体内部，当水位到达一定高度后关闭进水阀1并将多组三维电极极板4的两端极板连接脉冲电源3的正负极，进行电化学反应。
多组三维电极极板4在传统铁电极板或铝电极板的基础上在其表面负载氧化石墨烯材料16，该类材料具有较高的吸附容量，通电后当电压达到污染物分解电压后发生电解反应，污染物分解后自动脱落，整体形成吸附-电解-脱附的动态三维电极电解过程。
多组三维电极极板4采用脉冲电源3进行供电，首先，脉冲电源可以提高电源的利用效率降低电源的造价成本；其次，周期换向的脉冲电源可以缓解传统电源电化学反应中产生的极板钝化结垢问题，通过阴阳两级的定时转换从而减少极板的钝化损耗等问题，有效延长了极板的使用寿命。
传送带8在传送电机9的带动下转动，并带动刮板7做同步横向平行运动，两侧的滑块6在导轨5上随着刮板7一起做横向运动，排渣槽10安放在箱体2内部两侧，排渣槽10靠近刮板7的壁面，高度低于刮板7，而且排渣槽10的底部设定一定倾斜坡度有利于浮渣的去除。
出水阀13一端与箱体2底部相连，另一端连接过滤装置14。当电絮凝反应结束后，打开出水阀13并开启出水泵15采用负压抽吸的方式进行出水。
实施例1：
利用自来水、生活衣物和常用洗衣粉制作水样，污水浊度为110 NTU，阴离子表面活性剂含量为297.24 mg/L，采用本发明的装置处理15 min后，残留阴离子表面活性剂含量3.6mg/L，去除率为98.8%，浊度为2.3 NTU。
实施例2：
利用自来水、生活衣物和常用洗衣液制作水样，污水浊度为85.8 NTU，阴离子表面活性剂含量为238.8 mg/L，采用本发明的装置处理15 min后，残留阴离子表面活性剂含量9.2mg/L，去除率为96%，浊度为4 NTU。
实施例3：
按照《GB T4288-2008家用和类似用途电动洗衣机》配置的污染布、洗涤剂制作水样，污水浊度为91 NTU，阴离子表面活性剂含量为273 mg/L，采用本发明的装置处理15 min后，残留阴离子表面活性剂含量1.68 mg/L，去除率为99.4%，浊度为3.2 NTU。

Claims (10)

1.一种三维电极脉冲式电化学洗衣废水回用装置，其特征在于，包括进水阀（1）、箱体（2）、多组三维电极极板（4）、刮板（7）、传送带（8）、传送电机（9）、排渣槽（10）、排泥阀（11）、出水阀（12）和出水泵（14）；所述的进水阀（1）一端与洗衣机排水管连通另一端与箱体（2）相连；在箱体（2）内横向垂直安装多组三维电极极板（4）；刮板（7）的两端分别与箱体（2）上部两侧滑动连接；所述的刮板（7）与传送带（8）连接，传送带（8）与传送电机（9）相连；所述的箱体（2）内部两侧设定排渣槽（10），传送带（8）带动刮板（7）往复滑动，将浮渣刮进排渣槽（10）；在箱体（2）底部出口处设置排泥阀（11）；在箱体（2）底部的一侧设置出水阀（12），所述出水阀（12）一端与箱体（2）的底部连接，另一端与出水泵（14）连接。
2.根据权利要求1所述的一种三维电极脉冲式电化学洗衣废水回用装置，其特征在于，所述的箱体（2）底部为四棱台状。
3.根据权利要求1所述的一种三维电极脉冲式电化学洗衣废水回用装置，其特征在于，还包括脉冲电源（3），脉冲电源（3）与多组三维电极极板（4）连接。
4.根据权利要求1所述的一种三维电极脉冲式电化学洗衣废水回用装置，其特征在于，还包括导轨（5）和滑块（6）；所述导轨（5）安装在箱体（2）顶端的两侧，滑块（6）安放在导轨（5）上，刮板（7）的两端分别与滑块（6）连接。
5.根据权利要求1所述的一种三维电极脉冲式电化学洗衣废水回用装置，其特征在于，还包括过滤装置（13），所述过滤装置（13）设置在出水阀（12）与水泵（14）连接的管道上。
6.根据权利要求5所述的一种三维电极脉冲式电化学洗衣废水回用装置，其特征在于，所述的过滤装置（13）两端添加微孔滤网。
7.根据权利要求6所述的一种三维电极脉冲式电化学洗衣废水回用装置，其特征在于，所述微孔滤网的孔径为100~400目。
8.根据权利要求1所述的一种三维电极脉冲式电化学洗衣废水回用装置，其特征在于，所述的多组三维电极极板（4）采用单极联结方式、双极式或混合式连接。
9.根据权利要求1所述的一种三维电极脉冲式电化学洗衣废水回用装置，其特征在于，所述多组三维电极极板（4）包括金属复合极板（15）和氧化石墨烯材料（16）。
10.根据权利要求9所述的一种三维电极脉冲式电化学洗衣废水回用装置，其特征在于，所述的氧化石墨烯材料（16）通过喷涂法负载于金属复合极板（15）的任意一侧形成三维电极。
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