CN109231375A - 聚能电极净化水装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种聚能电极净化水装置，装置由氧气溶解装置压力罐(1)、射流泵氧气输入口管(2)、压力表(3)、钛曝气板(4)、射流泵进水口管(5)、中出水口管(6)、水力缓冲器(7)、弹簧压力阀(8)、出水口管(9)等部件组成氧气溶解装置；聚能电极裂解装置由容器(10)、聚能电极(11)、电源输入线接线端口(12)、射流泵溶氧水进水口管(13)、射流泵氧气输入口管(14)，排水口管(15)等部件组成聚能电极裂解装置；由氧气溶解装置和聚能电极裂解装置构成一种聚能电极净化水装置，适用于处理各种高浓度、难降解有机污水治理、防垢、去除水体氨氮和磷及重金属、水体富营养化的防治、自来水净化杀菌消毒、海水淡化防垢杀菌消毒，不用向水体投加任何化学药剂就能达到水体净化的目的。

Description

聚能电极净化水装置
技术领域
本发明涉及一种聚能电极净化水装置，由氧气溶解装置、聚能电极裂解装置构成，并使用了聚能电极的制备方法。利用氧气溶解装置使氧在水中充分溶解，并利用聚能电极产生的高能量声能、高效电化学能对水中的溶解氧转化生成自由基等活性物质降解水中的污染物，使水体得到净化的作用。
背景技术
怎样经济高效地处理高浓度、难降解有机污水问题，一直是国内外从事污水处理研究者们长期研究探讨的难题之一。本发明提出了一种经济安全高效的处理高浓度、难降解有机污水“聚能电极高能量裂解”水中污染物的新方法。
目前高污染浓度难降解的水用传统的水处理方法很难达到治理目标，而在水体污染的净化治理技术设备方面的应用中研究涉及的技术设备都是通过曝气机曝气增加水体中的溶解氧方法来达到降解水中污染物的目的，这是一种大能耗的水体污染的净化治理方法；用常规的化学絮凝方法进行水体污染净化不仅产生大量污泥外，还会造成水体的二次化学污染，而且也无法达到预期效果。电化学是水体污染净化的最佳的环境友好的治理方法，但由于耗电量大、电极易失效，处理成本高而难以推广，只有利用高能量的声能和高效率的电化学能结合起来实现水体污染的净化方法才是最佳的方法。
至今还没有见到由溶解氧气装置、高能量的聚能电极裂解装置组成一体化的水体净化装置，利用高能量的声能、高效率的电化学能和压力联合使氧充分溶解在水中，结合高能量的声能和高效率的电化学能装置使水中的溶解氧转化生成自由基等活性物质降解水中的污染物质，使污染的水体得到净化的作用的设备装置，实现了污染水体一体化的声电化学净化目标。
众多的研究表明，现有研究的水体污染净化方法分为三大类：一类物理的方法，是利用大能耗的机械曝气机增加水体中的溶解氧来达到防治水体净化目的；还有是通过电化学生成氧化性物质或是通过直接电解功能来降解水中污染物达到水体净化的目的。另一类是化学方法，即向水体中投加大量的化学药剂来达到治理水体污染的目的。第三类是生物化学，这类方法对于生物有毒害作用的污染水体，是难以凑效的，该法而且占地面积大浪费大量土地资源。以上这些公知的水体污染的净化治理技术和设备都存在效率非常低、能耗大、基建投资大、操作管理难，而投加化学药剂效果差和易形成水体二次污染等问题。
上述问题的存在，使得传统的物理和化学及生物化学法对水体污染的净化和防治技术应用范围受到限制。
本发明的目的是提供一种低能耗、效果好的聚能电极净化水装置。
发明内容
基于上述传统的物理和电化学方法、生物化学法难以处理高浓度、难降解有机污水和向水体投加化学药剂的水体污染净化防治技术之不足，本发明提供了一种聚能电极净化水装置。
聚能电极净化水装置，由氧气溶解装置、聚能电极裂解装置构成。氧气溶解装置压力罐内设有钛曝气板、氧气输入射流泵、中出水口和水力缓冲器组成的溶氧水排水器，并使用了聚能电极的制备方法。利用氧气溶解装置使氧在高能量的声能、高效率的电化学能和压力联合使氧充分溶解在水中，并利用聚能电极产生的声能、电化学能对水中的溶解氧转化生成自由基等活性物质降解水中的污染物，使水体得到净化的作用。
由于水体有丰富的溶解氧，在高能量声能和高效电化学能的结合作用下加速水体中氮、磷、有机污染物的降解速率，抑制或消除藻类的繁殖，降低了水体污染物负荷，从而达到水体富营养化的防治和提高水体自洁净的作用。
由于聚能的作用形成了高能量的声能和高效能的电化学能的结合，可使水体硬度消除，达到防垢的目的。
装置使用了高能量的声能和高效能的电化学能综合水处理系统，水处理深度可调节及自控系统等先进技术，大大增加了系统应用于不同水体、不同时段的适应能力，具有非常好的经济性，该聚能电极净化水装置较好的解决了技术与应用成本之间的关系，符合当前水体污染防治的实际需求，一次性投入后无需承担
沉重的运行费用，不用向水体投加任何化学药剂就能达到水体净化的目的。因而在水体净化与水体防治技术领域具有较强的推广及应用价值。
本聚能电极净化水装置与其他常规水处理设备相比，其优势在于：能适用于不同污染水质的水环境治理工程中使用，自来水和海水的净化、杀菌消毒，是净化水体效果显著的新方法。
聚能电极裂解装置中的聚能电极主要包括聚能电极材料的配制，聚能电极材料为贵金属材料铂、钌经熔炼压制成聚能电极片，用环状空芯钛棒制成聚能电极变幅杆；聚能电极由中央压电陶瓷片、前后金属盖板、预应力螺栓、聚能电极片、以及聚能电极变幅杆等组成。
聚能电极净化水装置，由氧气溶解装置、聚能电极裂解装置构成。氧气溶解装置压力罐内设有钛曝气板、压力罐外接氧气输入射流泵和压力表，由中出水口管和水力缓冲器组成溶氧水排水器，排水器内设弹簧压力阀。聚能电极裂解装置容器内设有聚能电极，聚能电极设有电源输入线接线端口，容器外接溶氧水输入射流泵，并使用了聚能电极的制备方法。
为了达到上述发明目的，下面将通过实施例对本发明进行详细描述。
附图说明
图1为聚能电极净化水装置中的氧气溶解装置结构图，装置部件名称为：氧气溶解装置压力罐(1)，射流泵氧气输入口管(2)，压力表(3)，钛曝气板(4)，射流泵进水口管(5)，中出水口管(6)，水力缓冲器(7)，弹簧压力阀(8)，出水口管(9)。
图2为聚能电极净化水装置中的聚能电极裂解装置结构图，装置部件名称为：聚能电极裂解装置容器(10)，聚能电极(11)，电源输入线接线端口(12)，射流泵溶氧水进水口管(13)，射流泵氧气输入口管(14)，排水口管(15)。
图3为聚能电极净化水装置中的聚能电极结构图，聚能电极部件名称为：聚四氟乙烯外壳(16)，电极中央压电陶瓷片(17)，电源输入线接线端口(18)，聚能钛棒预应力螺栓(19)，聚能电极片(20)，聚能电极变幅杆(21)，后金属盖(22)，前金属盖(23)。
具体实施方式
实施例一
图1为聚能电极净化水装置中的氧气溶解装置结构图，装置由氧气溶解装置压力罐(1)、射流泵氧气输入口管(2)、压力表(3)、钛曝气板(4)、射流泵进水口管(5)、中出水口管(6)、水力缓冲器(7)、弹簧压力阀(8)、出水口管(9)等部件组成；氧气溶解装置压力罐(1)由不锈钢板制成，内衬聚四氟乙烯。
实施例二
图2为聚能电极净化水装置聚能电极裂解装置结构图，装置由聚能电极裂解装置容器(10)、聚能电极(11)、电源输入线接线端口(12)、射流泵溶氧水进水口管(13)、射流泵氧气输入口管(14)、排水口管(15)等部件组成；聚能电极裂解装置容器(10)由不锈钢板制成，内衬聚四氟乙烯。
实施例三
聚能电极片的制备方法：称取9999.9％含量的铂粉81-105g，9999.9％含量的钌粉15-35g，分析纯硼砂5g，放入万能粉碎机中搅拌均匀，再放入用氩气除氧的等离子体熔炼电炉中，在氩气保护下升温至1500-1600℃，保温1小时，再在氩气保护的手套箱中浇铸成直径5cm厚度0.1mm的聚能电极片。
实施例四
聚能电极变幅杆的制备方法：用含钛量99％的钛棒上车床车成直径7cm、长50cm、壁厚1cm的环状空芯钛棒，在棒的一端车上1cm长的连接螺纹，由此工艺制成聚能电极变幅杆。
实施例五
图3为聚能电极净化水装置中的聚能电极结构图，聚能电极部件名称为：聚四氟乙烯外壳(16)，电极中央压电陶瓷片(17)，电源输入线接线端口(18)，聚能钛棒预应力螺栓(19)，聚能电极片(20)，聚能电极变幅杆(21)，前金属盖(22)。后金属盖(23)。
实施例六
聚能电极的装配方法：先将中央压电陶瓷片(17)装在预应力螺栓(19)中，再在中央压电陶瓷片(17)上放聚能电极片(20)，再在聚能电极片(20)上放中央压电陶瓷片(17)，再在中央压电陶瓷片(17)上放聚能电极片(20)，再在聚能电极片(20)上放中央压电陶瓷片(17)，再将聚能电极变幅杆(21)与前金属盖(22)连接，再将前金属盖(22)与预应力螺栓(19)前端连接并旋紧，再将后金属盖(23)与预应力螺栓(19)后端连接并旋紧，再将聚四氟乙烯外壳(16)罩上并用螺栓固定，电源输入线接口端(18)固定在聚四氟乙烯外壳(16)上端。
实施例七
图1为聚能电极净化水装置中的氧气溶解装置结构图，装置的各部件的连接方法：射流泵氧气输入口管(2)连接在氧气溶解装置压力罐(1)的顶部中间，压力表(3)连接在氧气溶解装置压力罐(1)的顶上右侧，钛曝气板(4)连接在氧气溶解装置压力罐(1)内顶部中间与射流泵进水口管(5)连接，射流泵氧气输入口管(2)与射流泵进水口管(5)连接，进水口管(5)与射流泵氧气输入口管(2)相连，中出水口管(6)焊接在氧气溶解装置压力罐(1)外底部中心和水力缓冲器(7)内，水力缓冲器(7)焊接在氧气溶解装置压力罐(1)底外部中心及在中出水口管(6)外，弹簧压力阀8装在出水口管(9)内与射流泵进水口管(5)用螺纹连接。
实施例八
图2为聚能电极净化水装置中的聚能电极裂解装置结构图，装置的各部件的连接方法：聚能电极(11)装在聚能电极裂解装置容器(10)顶部的左侧并将聚能电极变幅杆(21)伸入聚能电极裂解装置容器(10)内，电源输入线接口端(12)与聚能电极(11)上端连接，射流泵溶氧水输入口管(13)装在聚能电极裂解装置容器(10)的底部左侧与射流泵氧气输入口管(14)相连，排水口管(15)装在聚能电极裂解装置容器(10)外顶部中间。
实施例九
聚能电极净化水装置的总装连接方法：将聚能电极净化水装置中的氧气溶解装置出水口管(9)与聚能电极净化水装置中的聚能电极裂解装置射流泵溶氧水输入口管(13)相连，组成聚能电极净化水装置。
实施例十
聚能电极净化水装置工艺方法：其工艺过程是，污染的水由射流泵进水口管(5)进入，氧气由射流泵氧气输入口管(2)输入，再经钛曝气板(4)输入氧气溶解装置压力罐(1)内，氧气溶解装置能使氧在一定压力下在水中充分溶解，当氧气溶解装置压力罐(1)内的压力达到压力表3显示压力为0.4MPa时弹簧压力阀(8)释放压力，溶解大量氧的水从经由中出水口管(6)和水力缓冲器(7)从出水口管(9)和聚能电极净化水装置中的聚能电极裂解装置中射流泵溶氧水输入口管(13)和射流泵氧气输入口管(14)进入聚能电极净化水装置中的聚能电极裂解装置，在聚能电极产生的高能量声能和高效率的电化学能共同作用下使水中的溶解氧转化生成自由基等活性物质降解水中的污染物，使水体得到净化的作用，净化的水经由聚能电极裂解装置排水口管(15)中排出。
因此，聚能电极净化水装置适用于处理各种高浓度、难降解有机污水治理、防垢、去除水体氨氮和磷及重金属、水体富营养化的防治、自来水净化杀菌消毒、海水淡化装置的防垢杀菌消毒。

Claims (1)

1.一种聚能电极净化水装置，其特征在于：
(1)聚能电极片的制备方法：称取9999.9％含量的铂粉81-105g，9999.9％含量的钌粉15-35g，分析纯硼砂5g，放入万能粉碎机中搅拌均匀，再放入用氩气除氧的等离子体熔炼电炉中，在氩气保护下升温至1500-1600℃，保温1小时，再在氩气保护的手套箱中浇铸成直径5cm厚度0.1mm的聚能电极片；
(2)聚能电极变幅杆的制备方法：用含钛量99％的钛棒上车床车成直径7cm、长50cm、壁厚1cm的环状空芯钛棒，在棒的一端车上3cm长的连接螺纹；
(3)聚能电极的装配方法：先将中央压电陶瓷片(17)装在预应力螺栓(19)中，再在中央压电陶瓷片(17)上放聚能电极片(20)，再在聚能电极片(20)上放中央压电陶瓷片(17)，再在中央压电陶瓷片(17)上放聚能电极片(20)，再在聚能电极片(20)上放中央压电陶瓷片(17)，再将聚能电极变幅杆(21)与前金属盖(22)连接，再将前金属盖(22)与预应力螺栓(19)前端连接并旋紧，再将后金属盖(23)与预应力螺栓(19)后端连接并旋紧，再将聚四氟乙烯外壳(16)罩上并用螺栓固定，电源输入线接口端(18)固定在聚四氟乙烯外壳(16)上端；
(4)聚能电极净化水装置中的氧气溶解装置各部件的连接方法：射流泵氧气输入口管(2)连接在氧气溶解装置压力罐(1)的顶部中间，压力表(3)连接在氧气溶解装置压力罐(1)的顶上右侧，钛曝气板(4)连接在氧气溶解装置压力罐(1)内顶部中间与射流泵进水口管(5)连接，射流泵氧气输入口管(2)与射流泵进水口管(5)连接，进水口管(5)与射流泵氧气输入口管(2)相连，中出水口管(6)焊接在氧气溶解装置压力罐(1)外底部中心和水力缓冲器(7)内，水力缓冲器(7)焊接在氧气溶解装置压力罐(1)底外部中心及在中出水口管(6)外，弹簧压力阀8装在出水口管(9)内与射流泵进水口管(5)用螺纹连接；
(5)聚能电极净化水装置中的聚能电极裂解装置各部件的连接方法：聚能电极(11)装在聚能电极裂解装置容器(10)顶部的左侧并将聚能电极变幅杆(21)伸入聚能电极裂解装置容器(10)内，电源输入线接口端(12)与聚能电极(11)上端连接，射流泵溶氧水输入口管(13)装在聚能电极裂解装置容器(10)的底部左侧与射流泵氧气输入口管(14)相连，排水口管(15)装在聚能电极裂解装置容器(10)外顶部中间；
(6)聚能电极净化水装置的总装连接方法：将聚能电极净化水装置中的氧气溶解装置出水口管(9)与聚能电极净化水装置中的聚能电极裂解装置射流泵溶氧水输入口管(13)相连，组成聚能电极净化水装置；
(7)聚能电极净化水装置工艺方法：污染的水由射流泵进水口管(5)进入，氧气由射流泵氧气输入口管(2)输入，再经钛曝气板(4)输入氧气溶解装置压力罐(1)内，氧气溶解装置能使氧在一定压力下在水中充分溶解，当氧气溶解装置压力罐(1)内的压力达到压力表3显示压力为0.4MPa时弹簧压力阀(8)释放压力，溶解大量氧的水从经由中出水口管(6)和水力缓冲器(7)从出水口管(9)和聚能电极净化水装置中的聚能电极裂解装置中射流泵溶氧水输入口管(13)和射流泵氧气输入口管(14)进入聚能电极净化水装置中的聚能电极裂解装置，在聚能电极产生的高能量声能和高效率的电化学能共同作用下使水中的溶解氧转化生成自由基等活性物质降解水中的污染物，使水体得到净化的作用，净化的水经由聚能电极裂解装置排水口管(15)中排出。
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