CN109607702A - 一种提高污水可生化性的装置及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种提高污水可生化性的装置，包括中空的罐体和电源，所述罐体内顶面中部设有正电极，所述正电极与电源的正极连接，所述罐体内顶面设有数个紫外线灯管，所述罐体内紧贴其内侧壁设有负电极，所述负电极与电源的负极连接，所述罐体内从上到下还设有数个横向设置的粒状电极材料层，所述紫外线灯管和粒状电极材料层与罐体之间形成数个处理腔，所述罐体内底面设有与其内部连通的螺旋升流布水器，所述螺旋升流布水器远离罐体的一端通过进水管设有扩散混合器，所述扩散混合器外侧壁靠近顶部的位置设有与其内部连通的双氧水混合管，所述罐体外侧壁靠近顶部的位置设有与其内部连通的出水管。本发明还公开了一种提高污水可生化性的工艺。
Description
技术领域
本发明属于污水处理领域，具体涉及一种提高污水可生化性的装置及工艺。
背景技术
化工合成制药废水、有机化工废水、印染废水等污水，污染物复杂、污染物浓度高、可生化性较差且具有生物毒性，是比较难处理的废水类型。目前，常见的处理方式为多维电解处理方式。但是，常见的多维电解方式，很难降低废水的生物毒性和去除废水的CODcr，以提高废水的可生化性。因此，需要一款设计，同时兼顾两种功能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题便是针对上述现有技术的不足，提供一种提高污水可生化性的装置及工艺，降低废水的生物毒性和提高废水的可生化性，同时去除废水的大部分CODcr。
本发明所采用的技术方案是：一种提高污水可生化性的装置，包括中空的罐体和电源，所述罐体内顶面中部设有正电极，所述正电极与电源的正极连接，所述罐体内顶面设有数个纵向设置的紫外线灯管，所述罐体内紧贴其内侧壁设有负电极，所述负电极与电源的负极连接，所述罐体内从上到下还设有数个横向设置且与罐体内侧壁密封连接的粒状电极材料层，所述紫外线灯管和粒状电极材料层与罐体之间形成数个处理腔，所述罐体内底面设有与其内部连通的螺旋升流布水器，所述螺旋升流布水器远离罐体的一端通过进水管设有扩散混合器，所述扩散混合器外侧壁靠近顶部的位置设有与其内部连通的双氧水混合管，所述罐体外侧壁靠近顶部的位置设有与其内部连通的出水管。
其中一个实施例中，所述电源电压为12v-24v，电流为20A-30A。
其中一个实施例中，所述紫外线灯管波长为254nm或365nm。
其中一个实施例中，两相邻紫外线灯管之间间隔为15cm-20cm。
其中一个实施例中，所述粒状电极材料层为铁碳填料层。
其中一个实施例中，所述粒状电极材料层体积为罐体体积的50％-60％。
其中一个实施例中，所述罐体外侧壁通过超声波管道设有与其内部连通的超声波清洗机。
本发明还公开了一种提高污水可生化性的工艺，包括以下步骤：
a、在污水中加入1‰-3‰的双氧水并充分混合；
b、通过螺旋升流布水方式将污水送入反应装置；
c、通电，污水在双氧水的催化和紫外光辐射下，与粒状电极材料层发生反应；
d、反应1h-1.5h后排出。
其中一个实施例中，步骤a中，在污水中加入2‰的双氧水。
其中一个实施例中，步骤c中，反应时pH值≤6。
本发明的有益效果在于：
1、可分解废水中的复杂有机物，从而降低废水的生物毒性和提高废水的可生化性，同时去除废水的大部分CODcr；
2、多维电解产生的新生态氢使某些显色基团脱色，从而达到降低色度的作用；
3、多维电解产生一定量的新生态氧和羟基自由基具有很强的氧化性，可将一部分有机物直接氧化成二氧化碳、水，同时将一部分顽固的大分子、长链结构的有机物氧化成小分子、短链的可生化的有机物。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明俯视图。
图中：1、罐体；2、电源；3、正电极；4、紫外线灯管；5、负电极；6、粒状电极材料层；7、处理腔；8、螺旋升流布水器；9、进水管；10、扩散混合器；11、双氧水混合管；12、出水管；13、超声波管道；14、超声波清洗机。
具体实施方式
下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
如图1和图2所示，一种提高污水可生化性的装置，包括中空的罐体1和电源2，所述罐体1内顶面中部设有正电极3，所述正电极3与电源2的正极连接，所述罐体1内顶面设有数个纵向设置的紫外线灯管4，所述罐体1内紧贴其内侧壁设有负电极5，所述负电极5与电源2的负极连接，所述罐体1内从上到下还设有数个横向设置且与罐体1内侧壁密封连接的粒状电极材料层6，所述紫外线灯管4和粒状电极材料层6与罐体1之间形成数个处理腔7，所述罐体1内底面设有与其内部连通的螺旋升流布水器8，所述螺旋升流布水器8远离罐体1的一端通过进水管9设有扩散混合器10，所述扩散混合器10外侧壁靠近顶部的位置设有与其内部连通的双氧水混合管11，所述罐体1外侧壁靠近顶部的位置设有与其内部连通的出水管12。
本实施例中，所述电源2电压为12v-24v，电流为20A-30A。
本实施例中，所述紫外线灯管4波长为254nm或365nm。
本实施例中，两相邻紫外线灯管4之间间隔为15cm-20cm。
本实施例中，所述粒状电极材料层6为铁碳填料层。
本实施例中，所述粒状电极材料层6体积为罐体1体积的50％-60％。
本实施例中，所述罐体1外侧壁通过超声波管道13设有与其内部连通的超声波清洗机14。
本发明还公开了一种提高污水可生化性的工艺，包括以下步骤：
步骤一、在污水中加入1‰的双氧水并充分混合；
步骤二、通过螺旋升流布水方式将污水送入反应装置；
步骤三、通电，在双氧水的催化和紫外光辐射下，与粒状电极材料层发生反应，反应时pH值≤6；
步骤四、反应1h后排出。
实施例2：
如图1和图2所示，一种提高污水可生化性的装置，包括中空的罐体1和电源2，所述罐体1内顶面中部设有正电极3，所述正电极3与电源2的正极连接，所述罐体1内顶面设有数个纵向设置的紫外线灯管4，所述罐体1内紧贴其内侧壁设有负电极5，所述负电极5与电源2的负极连接，所述罐体1内从上到下还设有数个横向设置且与罐体1内侧壁密封连接的粒状电极材料层6，所述紫外线灯管4和粒状电极材料层6与罐体1之间形成数个处理腔7，所述罐体1内底面设有与其内部连通的螺旋升流布水器8，所述螺旋升流布水器8远离罐体1的一端通过进水管9设有扩散混合器10，所述扩散混合器10外侧壁靠近顶部的位置设有与其内部连通的双氧水混合管11，所述罐体1外侧壁靠近顶部的位置设有与其内部连通的出水管12。
本实施例中，所述电源2电压为12v-24v，电流为20A-30A。
本实施例中，所述紫外线灯管4波长为254nm或365nm。
本实施例中，两相邻紫外线灯管4之间间隔为15cm-20cm。
本实施例中，所述粒状电极材料层6为铁碳填料层。
本实施例中，所述粒状电极材料层6体积为罐体1体积的50％-60％。
本实施例中，所述罐体1外侧壁通过超声波管道13设有与其内部连通的超声波清洗机14。
本发明还公开了一种提高污水可生化性的工艺，包括以下步骤：
步骤一、在污水中加入2‰的双氧水并充分混合；
步骤二、通过螺旋升流布水方式将污水送入反应装置；
步骤三、通电，在双氧水的催化和紫外光辐射下，与粒状电极材料层发生反应，反应时pH值≤6；
步骤四、反应1.2h后排出。
实施例3：
如图1和图2所示，一种提高污水可生化性的装置，包括中空的罐体1和电源2，所述罐体1内顶面中部设有正电极3，所述正电极3与电源2的正极连接，所述罐体1内顶面设有数个纵向设置的紫外线灯管4，所述罐体1内紧贴其内侧壁设有负电极5，所述负电极5与电源2的负极连接，所述罐体1内从上到下还设有数个横向设置且与罐体1内侧壁密封连接的粒状电极材料层6，所述紫外线灯管4和粒状电极材料层6与罐体1之间形成数个处理腔7，所述罐体1内底面设有与其内部连通的螺旋升流布水器8，所述螺旋升流布水器8远离罐体1的一端通过进水管9设有扩散混合器10，所述扩散混合器10外侧壁靠近顶部的位置设有与其内部连通的双氧水混合管11，所述罐体1外侧壁靠近顶部的位置设有与其内部连通的出水管12。
本实施例中，所述电源2电压为12v-24v，电流为20A-30A。
本实施例中，所述紫外线灯管4波长为254nm或365nm。
本实施例中，两相邻紫外线灯管4之间间隔为15cm-20cm。
本实施例中，所述粒状电极材料层6为铁碳填料层。
本实施例中，所述粒状电极材料层6体积为罐体1体积的50％-60％。
本实施例中，所述罐体1外侧壁通过超声波管道13设有与其内部连通的超声波清洗机14。
本发明还公开了一种提高污水可生化性的工艺，包括以下步骤：
步骤一、在污水中加入3‰的双氧水并充分混合；
步骤二、通过螺旋升流布水方式将污水送入反应装置；
步骤三、通电，在双氧水的催化和紫外光辐射下，与粒状电极材料层发生反应，反应时pH值≤6；
步骤四、反应1.5h后排出。
上述三个实施例中，紫外线灯管4波长为254nm或365nm，每种波长的紫外线灯管4数量由实际情况设置。处理时，污水从进水管9进入螺旋升流布水器8。进水管9上设置扩散混合器10，可在污水进入罐体1前，从双氧水混合管11加入双氧水，以实现双氧水与废水的混合。混合双氧水的污水进入罐体1内，在紫外线灯管4、正电极3、负电极5和粒状电极材料层6的处理后，通过出水管12排出罐体1。其中，粒状电极材料层6通过填料支架或其他填料固定支架设置于罐体1内部；其主要材料为铁碳，但其它粒状电极材料也可满足需求。紫外线灯管4外侧设有用于防护的灯管防护罩，灯管防护罩与紫外线灯管4连接处进行密封处理。同时，时间一长，灯管防护罩41上会产生污染，导致透光不够，从而效率下降。因此设置超声波清洗机14用以清洗灯管防护罩，确保灯管防护罩的透明度。其中，超声波清洗机14为现有技术，其结构和驱动方式本申请不再单独赘述。
由于紫外线反应需要时间，因此本工艺采用螺旋升流方式布水，确保废水与紫外线灯管4有足够的反应时间，同时满足紫外光与废水充分接触；紫外线灯管4的波长的选择，由于每种有机物在色谱带上都有一个峰值，只有紫外线灯管4的波长与之对应才能发挥效应，因此本工艺中的紫外线灯管4波长为254nm或365nm。
污水进入罐体1后，在双氧水催化及光辐射的作用下，产生大量的羟基自由基和高能态的氧，通过羟基自由基和高能态的氧的强氧化性来氧化分解废水中的复杂有机物，从而降低废水的生物毒性和提高废水的可生化性，同时去除废水的大部分CODcr。
多维电解是在传统二维电解槽电极间装填粒状或其他碎屑状工作电极材料并使装填粒状电极材料表面带电，成为新的一极(第三极)，在工作电极材料表面能发生电化学反应。多维电极处理废水的基本原理是电催化氧化还原反应，它能够增加电解槽的面体比，提高电流效率和处理效果。本装置及工艺中，粒状电极材料层6代替了平板电极，极大地提高了电极比表面积和传质速率，电极反应器中溶液的电势分布比较均匀，溶液主体具有均匀的电场及温度场，为电解反应提供了一个良好的场所，同时为难降解有机物的降解提供了良好的降解场所。
接通电源后，废水在PH≤6的环境下，发生如下两种反应：
第一种反应：
微阳极：X-2e→X2+(X2+代表正极)
E0(X2+/X)＝-12.0～-24V
微阴极：
2H++2e→2[H]→H2(弱酸性溶液中，PH≤5.5)
E0(H+/H2)＝0.00V
O2+4H++4e→2H2O(弱酸性溶液中，PH≤5.5)
E0(O2/H2O)＝12-24V
第二种反应：
O2+H2O+2e(通电)→HO2－+OH－+HO.
HO2－→OH－+[O]
2OH－-2e→H2O+[O]
其中，羟基自由基(HO.)的氧化还原电位极高，远远超过双氧水及次氯酸根的氧化还原电位，甚至比氟的氧化还原电位都高。因此它的氧化性极强，能氧化分解绝大多数复杂有机物。
因此，多维电解产生的新生态氢使某些显色基团脱色，从而达到降低色度的作用，具有还原作用；多维电解产生一定量的新生态氧和羟基自由基具有很强的氧化性，可将一部分有机物直接氧化成二氧化碳、水，同时将一部分顽固的大分子、长链结构的有机物氧化成小分子、短链的可生化的有机物，产生氧化作用。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种提高污水可生化性的装置，其特征在于，包括中空的罐体和电源，所述罐体内顶面中部设有正电极，所述正电极与电源的正极连接，所述罐体内顶面设有数个纵向设置的紫外线灯管，所述罐体内紧贴其内侧壁设有负电极，所述负电极与电源的负极连接，所述罐体内从上到下还设有数个横向设置且与罐体内侧壁密封连接的粒状电极材料层，所述紫外线灯管和粒状电极材料层与罐体之间形成数个处理腔，所述罐体内底面设有与其内部连通的螺旋升流布水器，所述螺旋升流布水器远离罐体的一端通过进水管设有扩散混合器，所述扩散混合器外侧壁靠近顶部的位置设有与其内部连通的双氧水混合管，所述罐体外侧壁靠近顶部的位置设有与其内部连通的出水管。
2.根据权利要求1所述的一种提高污水可生化性的装置，其特征在于，所述电源电压为12v-24v，电流为20A-30A。
3.根据权利要求1所述的一种提高污水可生化性的装置，其特征在于，所述紫外线灯管波长为254nm或365nm。
4.根据权利要求1所述的一种提高污水可生化性的装置，其特征在于，两相邻紫外线灯管之间间隔为15cm-20cm。
5.根据权利要求1所述的一种提高污水可生化性的装置，其特征在于，所述粒状电极材料层为铁碳填料层。
6.根据权利要求5所述的一种提高污水可生化性的装置，其特征在于，所述粒状电极材料层体积为罐体体积的50％-60％。
7.根据权利要求1所述的一种提高污水可生化性的装置，其特征在于，所述罐体外侧壁通过超声波管道设有与其内部连通的超声波清洗机。
8.一种提高污水可生化性的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
a、在污水中加入1‰-3‰的双氧水并充分混合；
b、通过螺旋升流布水方式将污水送入反应装置；
c、通电，污水在双氧水的催化和紫外光辐射下，与粒状电极材料层发生反应；
d、反应1h-1.5h后排出。
9.根据权利要求8所述的一种提高污水可生化性的工艺，其特征在于，步骤a中，在污水中加入2‰的双氧水。
10.根据权利要求8所述的一种提高污水可生化性的工艺，其特征在于，步骤c中，反应时pH值≤6。
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| CN (1) | CN109607702A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111170531A (zh) * | 2019-12-25 | 2020-05-19 | 重庆市中润化学有限公司 | 一种nmp合成过程中的废水处理工艺 |
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2019
- 2019-01-23 CN CN201910064330.XA patent/CN109607702A/zh active Pending
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