CN109704498A - 一种撞击流污水处理反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种撞击流污水处理反应器，包括：电絮凝反应管、高级氧化反应管、混合管和缸体；污水被泵入进水管，污水通过电絮凝反应管产生氢氧化物絮体，氧化剂注入高级氧化反应管，紫外光将污水消毒，在高级氧化反应管产生的氧氢自由基将有毒物质分解，污水通过混合管与氢氧化物絮体混合，经撞击流入射器进入缸体，旋转过程中形成大的固体至出泥口排出，油和溶解固体通过电絮凝电极产生的气泡溶解于水后所带来的溶气浮选上浮至上浮浮渣槽排出，经过处理的水穿过滤片的透水孔，流至出水流槽后排走。

Description

一种撞击流污水处理反应器

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种综合电化学反应例如电分解反应和电絮凝反应及高级氧化反应的撞击流污水处理反应器。

背景技术

污水处理(wastewater treatment)为使污水达到排放至某一水体或再次使用的水质要求对其进行净化的过程。按污水来源分类，污水处理一般分为生产污水处理、土壤污染水质处理和生活污水处理。生产污水包括工业污水、农业污水以及医疗污水等，而生活污水就是日常生活产生的污水，是指各种形式的无机物和有机物的复杂混合物，包括：悬浮及溶解固体；胶状和凝胶状扩散物；纯溶液。处理污水的方法有很多，一般可归纳为物理法、化学法和生物法等。

在实施本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在如下问题：

化学强化沉淀处理涉及加入药于污水以帮助悬浮固体沉淀，是其中一个处理污水的有效方法。然而，由于有一些国家禁用某些药例如聚丙烯酰胺，导致此方法的应用出现限制。另一方面，当污水出现高水溶性的有毒物质时，由于即使使用药仍难以形成絮状物，导致化学强化沉淀处理无法有效处理。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

针对上述问题，本发明实施方式的目的在于提供一种综合电化学反应例如电分解反应和电絮凝反应及高级氧化反应的撞击流污水处理反应器，能够有效的进行污水处理。

为实现上述目的，本发明实施方式提供一种撞击流污水处理反应器，所述反应器包括：箱体、位于箱体内的进水管、电絮凝反应管、高级氧化反应管、撞击流入射器、混合管、缸体和出水流槽，其中，所述电絮凝反应管的底部设有排泥孔，内设有电絮凝电极；所述高级氧化反应管的管壁上设有药注射口，底部设有排泥孔，内设有紫外光灯；所述混合管内设有混合片；所述缸体内设有滤片，上部设有上浮浮渣槽，底部设有出泥口，顶部设有出水盘，所述出水盘与所述出水流槽连接；未处理的污水被泵入进水管，污水在电絮凝反应管通过电絮凝电极产生氢氧化物絮体及金属离子，氧化剂经药注射口注入高级氧化反应管，高级氧化反应管的紫外光灯发出的紫外光将污水消毒，氧化剂与金属离子和紫外光灯发出的紫外光在高级氧化反应管起反应而产生氢氧自由基，氢氧自由基将有毒物质分解，污水通过药注射一侧的混合管与氢氧化物絮体混合，混合后的污水经撞击流入射器进入缸体的上部，撞击流入射器将水流导向缸体的圆周的切向方向，污水被迫沿圆周旋转，逐渐向中轴方向靠近，旋转过程中，由于重力和氢氧化物絮体作用，形成的大的固体下沉至出泥口排出，油和溶解固体则通过电絮凝电极产生的气泡溶解于水后所带来的溶气浮选而上浮至上浮浮渣槽排出，经过处理的水则由于水压差而穿过滤片的透水孔，向上流至出水盘并被出水盘引导至出水流槽，经出水流槽排走。

进一步地，所述进水管、电絮凝反应管、高级氧化反应管与混合管之间弯位连接，使水流在转弯时出现紊流，所述紊流促进氢氧化物絮体与污水之间的混合，并促进经电絮凝电极产生的气泡溶于污水。

进一步地，所述超声波反应管的异径管与电絮凝反应管的底部连接，当没有污水从超声波反应管进入时，污水从电絮凝反应管回流至进水管；所述出泥口的异径管与缸体的底部连接，其中所述异径管可拆卸，使固体更容易排出。

进一步地，所述反应器还包括：化学准备单元，所述化学准备单元内设有药桶、电动混合器、注药泵、发电机、控制电箱以及二级安全分隔厢；所述药桶装有氧化剂，用于提供反应物，注入于高级氧化反应管的氧化剂的剂量随化学需氧量増高和流量増加而増加；所述二级安全分隔厢载着药桶，避免当药桶漏药或倒药把药打翻时，药流到撞击流污水处理反应器的外面。

进一步地，所述发电机根据预先设置的间隔时间，控制电流方向为正转电流或反转电流；所述电絮凝反应管的电絮凝电极由多对金属条组成，电絮凝电极的阳极在外加电场作用下电解成为金属离子，同时阴极电解水产生氢氧离子，金属离子和氢氧离子在本体溶液中相互结合形成氢氧化物絮体，使得电絮凝电极在运行的过程中消耗；当正转电流或反转电流交替时，电絮凝电极的阳极变成阴极，同时阴极变成阳极，从而减小电絮凝电极之间的消耗速度差距，延长更换电絮凝电极的时间。

进一步地，所述高级氧化反应管内的紫外光灯发出的紫外光有两个波长，波长为185nm的紫外光用来催化氧气从而产生臭氧，波长为254nm的紫外光用来将污水消毒，并催化产生氢氧自由基进行高级氧化反应，将污水里面的有毒物质分解。

进一步地，所述混合管垂直安装，防止固体积聚于混合管内；所述混合管中的混合片为静态混合片，所述静态混合片的片数根据水流的雷诺数减少而增加；所述静态混合片具抽取式的设计，与其顶部的盲板连接，从盲板上的手柄把静态混合片抽出，方便清洗混合管。

进一步地，所述反应器还包括：分离器，所述分离器的滤片由多片迭连在一起的锥形聚氨酯片构成；最上面的锥形滤片中间的环沿没有设有透水孔，其余的锥形滤片中间的环沿设有多个透水孔；水和固体在所述分离器里旋转时，水往上流出，通过透水孔向上流至出水盘，固体碰到滤片的锥壁后落下，多层锥壁可使微粒改变方向及减速后落下。

进一步地，所述分离器的滤片、出水盘与导板连接在一起，当需要观察圆缸体的底部的状况时，在圆缸体的顶部将分离器抽起；所述分离器的导板位于出水盘装有撞击流入射器的一侧，用于将上浮浮渣导引至没有被覆盖的装有上浮浮渣槽的另一侧。

由上可见，本发明实施方式提供的撞击流污水处理反应器，能有效的将上浮浮渣、水和固体分离，在减少添加药的情况下进行污水处理，从而减少二次污染，以及将有毒物质的浓度降至环保标准要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图逐一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施方式提供的撞击流污水处理反应器的结构示意图；

图2为图1所示实施例中进水管的结构示意图；

图3为图1所示实施例中电絮凝反应管的结构示意图；

图4为图1所示实施例中高级氧化反应管的结构示意图；

图5为图1所示实施例中垂直混合管的结构示意图；

图6为图1所示实施例中静态混合片的形状示意图；

图7为图1所示实施例中锥形分离器的结构示意图；

图8为图1所示实施例中锥形分离器的俯视示意图。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

参阅图1所示本发明实施方式的综合声化学反应、电化学反应例如电分解反应和电絮凝反应及高级氧化反应的撞击流污水处理反应器，主要包括：箱体1、位于箱体1内的进水管3、电絮凝反应管4、高级氧化反应管5、混合管6、撞击流入射器7、缸体8和出水流槽10。

其中，

箱体1以国际标准化组织所制定的货柜的尺寸为标准的一体化、模块化设计，以及设置了供叉车使用的叉车孔1-1，如此可以使运输更方便。

未处理的污水被泵入进水管，污水在电絮凝反应管4通过电絮凝电极4-2(例如本实施例采用铁，当然还可以采用其他金属)产生氢氧化物絮体及铁离子，氧化剂(例如本实施例用过氧化氢，当然还可以采用其他氧化剂)经药注射口5-3注入高级氧化反应管5，高级氧化反应管的紫外光灯5-3发出的紫外光将污水消毒，过氧化氢与铁离子和紫外光灯5-3发出的紫外光在高级氧化反应管5起反应而产生氢氧自由基，氢氧自由基将有毒物质分解，污水通过药注射口5-2后面的垂直混合管6与氢氧化物絮体和过氧化氢混合，混合后的污水经撞击流入射器7进入锥形圆缸体8的上部，撞击流入射器7将水流导向锥形圆缸体8的圆周的切向方向，污水被迫沿圆周旋转，逐渐向中轴方向靠近，旋转过程中，由于重力和氢氧化物絮体的作用，形成的大的固体迅速下沉至出泥口11排出，另外油和溶解固体则通过电絮凝电极4-2产生的气泡溶解于水后所带来的溶气浮选而上浮至上浮浮渣槽12排出，而经过处理的水则由于水压差而穿过锥形滤片9-1的透水孔9-2，然后向上流至出水盘9-3，接着被出水盘9-3引导至出水流槽10，最后经出水流槽10排走。

进水管的管壁3-1、电絮凝反应管4的管壁4-1、高级氧化反应管5的管壁5-1与垂直混合管6的管壁6-1之间弯位连接，也能使水流在转弯时出现紊流。紊流促进氢氧化物絮体与污水之间的混合，并促进经电絮凝电极4-2产生的气泡溶于污水。当污水的溶气量愈高，溶气浮选的运作就愈高效率。

撞击流污水处理反应器还包括：化学准备单元2，该化学准备单元内设有药桶2-1、电动混合器2-2、注药泵2-3、发电机2-4、控制电箱2-5以及二级安全分隔厢2-6；药桶2-1装有过氧化氢。投入氧化剂，可为芬顿反应及紫外光催化反应提供反应物，例如可以是过氧化氢、臭氧，用于进行芬顿反应的是过氧化氢，注入于高级氧化反应管的氧化剂的剂量随化学需氧量增高和流量增加而增加。

二级安全分隔厢2-6载着药桶2-1，避免当药桶漏药的时候或倒药把药打翻的时候，药流到撞击流污水处理反应器的外面。

发电机2-4的控制电箱2-5能够控制电流的方向。由于电絮凝电极4-2会在运行的过程中消耗，因此需要通过观察出水的水质，以决定更换电絮凝电极4-2的时间。电絮凝电极4-2运行时，每隔一段时间，就会通过改变电力配置反转电流，使阳极变成阴极，同时使阴极变成阳极，此做法可以防止电絮凝电极4-2之间的消耗速度差距太大。另外，控制电箱2-5能够控制电动混合器2-2开关及注药泵2-3开关。在调制药时，需要通过电动混合器2-2将药桶2-1里面的药与水混合。当只靠电分解反应所产生的氧气及其它气体作为反应物而产生的氢氧自由基未能有效使有毒物质分解时，才需要通过注药泵2-3投入过氧化氢。

出泥口11的异径管11-1与缸体8的底部连接，清洗缸体的底部时可以卸下异径管，更大的开口能够使固体更容易排出。

图2为图1所示实施例中进水管的结构示意图。由于进水管的异径管3-4与电絮凝反应管4的底部连接，因此当没有污水从进水管进入时，污水就会从电絮凝反应管4回流至进水管3，这样能避免在停止运作时固体堵塞电絮凝反应管4内的电絮凝电极4-2。参阅图3所示本发明的电絮凝反应管4内的电絮凝电极4-2的设置，所述电絮凝反应管的电絮凝电极由多对金属条组成，金属例如可以是铁、铝、钛，铁、铝用作进行电絮凝反应，钛用作进行电分解反应，以铁、铝制造的阳极在外加电场作用下电分解成为金属离子，用于进行芬顿反应的是铁离子。在本实施例中，电絮凝反应管4里面的电絮凝电极4-2由多对铁条组成，水平设在电絮凝反应管4，以螺母系紧。电絮凝反应管4的电絮凝电极4-2的阳极在外加电场作用下电解成为金属离子，与此同时阴极电解水产生氢氧离子，二者在本体溶液中相互结合最终形成氢氧化物絮体，使得电絮凝电极在运行的过程中消耗。投入氢氧化物絮体，可高效率地将水和固体分开，因为氢氧化物絮体可帮助固体沉淀。电絮凝反应管4设有排泥孔4-3，用来排走积聚的固体。

参阅图4所示本发明的高级氧化反应管5内紫外光灯5-3的设置，紫外光灯5-3水平设在里面。紫外光灯5-3发出的紫外光有两个波长，波长为185nm的紫外光用来催化氧气从而产生臭氧，波长为254nm的紫外光用来将污水消毒，并催化产生氢氧自由基的反应，通过芬顿反应以经电分解反应所产生的铁离子催化从药注射口5-2加注的过氧化氢，及通过紫外光催化反应以紫外光催化经电分解反应所产生的氧气和其它气体，均能产生氢氧自由基。以氢氧自由基进行氧化反应即是高级氧化反应，由于氢氧自由基有高电化学势，所以可将污水里面的有毒物质分解。高级氧化反应管5设有排泥孔5-4，用来排走积聚的固体。

参阅图5所示本发明的垂直混合管6的设置。混合管6垂直安装，从而能够防止管壁内固体积聚。当采用静态混合片6-2，就不用安装以电力推动的混合器。静态混合片6-2使水流出现紊流，从而促进氢氧化物絮体与污水之间的混合，并促进经电絮凝电极4-2产生的气泡溶于污水，因此不用安装以电力推动的混合器。当污水的溶气量愈高，溶气浮选的运作就愈高效率。为了方便清洗电絮凝反应管4，静态混合片具抽取式的设计，与其顶部的盲板连接，通过盲板上的手柄可以把静态混合片抽出。静态混合片6-2因应运作的参数而使用不同形态，例如片数根据水流的雷诺数减少而增加，可以少至两片，或四片，或多片皆可，本实施例中采用八片。

参阅图6所示本发明的静态混合片6-2的形状实施例，图中显示了在本实例它是弓形薄片形状，可由不锈钢制成，使之有足够的强度和耐磨度，当然，还可以采用类似的其它制作材料。弓形薄片状的静态混合片6-2像刀片一样，斜的设置会使其在污水进入后旋转，起速混作用，将先投入的药与污水混合。

参阅图7所示本发明的锥形分离器9的一个实施例的结构说明图，锥形分离器9的锥形滤片9-1由多片以环沿的部分迭连在一起的锥形聚氨酯片构成。相对其它制作材料，使用聚氨酯能令较少固体在锥形滤片9-1上面积聚。最上面的锥形滤片9-1，其中间的环沿没有设有透水孔9-2；其余的锥形滤片9-1，其中间的环沿设有多个透水孔9-2，透水孔9-2的形状是长椭圆形，因为相对圆形孔，长椭圆形孔对水的阻力较小，所以能让水更容易通过透水孔9-2向上流至出水盘9-3，同时减少水从锥形滤片9-1的底部进入出水盘9-3，因为如果水从锥形滤片9-1的底部进入出水盘10-3的话，就会达不到过滤效果。

锥形分离器9产生相应的分隔功能的详细构成。水和固体在这里旋转时，水往上流出，固体碰到锥壁后落下，多层锥壁可使微粒改变方向及减速后落下，锥形聚氨酯片的层数的多少对出水的质量有影响，一般是四块，较多时是五块，当锥形聚氨酯片较多时，水的净化质量会较好。

图8为锥形分离器9的俯视图，锥形分离器9的导板9-4将出水盘9-3的一侧，即是装有撞击流入射器7的一旁覆盖，因此导板9-4能将上浮浮渣导引至没有被覆盖的另一侧，即是装有上浮浮渣槽12的一侧。由于锥形分离器9的锥形滤片9-1、出水盘9-3与导板9-4连接在一起，因此当需要观察锥形圆缸体8的底部的状况时，只需在锥形圆缸体8的顶部将锥形分离器9抽起，就可以从锥形圆缸体8的顶部观察，从而避免进入锥形圆缸体8所造成的潜在危险。

由上可见，本发明实施方式提供的撞击流污水处理反应器，能有效的将上浮浮渣、水和固体分离，在减少添加药的情况下进行污水处理，从而避免二次污染，以及将有毒物质的浓度降至环保标准要求。

本说明书中的各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。

最后应说明的是：上面对本发明的各种实施方式的描述以描述的目的提供给本领域技术人员。其不旨在是穷举的、或者不旨在将本发明限制于单个公开的实施方式。如上所述，本发明的各种替代和变化对于上述技术所属领域技术人员而言将是显而易见的。因此，虽然已经具体讨论了一些另选的实施方式，但是其它实施方式将是显而易见的，或者本领域技术人员相对容易得出。本发明旨在包括在此已经讨论过的本发明的所有替代、修改、和变化，以及落在上述申请的精神和范围内的其它实施方式。

Claims (9)

1.一种撞击流污水处理反应器，其特征在于，所述反应器包括：箱体、位于箱体内的进水管、电絮凝反应管、高级氧化反应管、撞击流入射器、混合管、缸体和出水流槽，其中，

所述电絮凝反应管的底部设有排泥孔，内设有电絮凝电极；

所述高级氧化反应管的管壁上设有药注射口，底部设有排泥孔，内设有紫外光灯；

所述混合管内设有混合片；

所述缸体内设有滤片，上部设有上浮浮渣槽，底部设有出泥口，顶部设有出水盘，所述出水盘与所述出水流槽连接；

未处理的污水被泵入进水管，污水在电絮凝反应管通过电絮凝电极产生氢氧化物絮体及金属离子，氧化剂经药注射口注入高级氧化反应管，高级氧化反应管的紫外光灯发出的紫外光将污水消毒，氧化剂与金属离子和紫外光灯发出的紫外光在高级氧化反应管起反应而产生氢氧自由基，氢氧自由基将有毒物质分解，污水通过药注射一侧的混合管与氢氧化物絮体混合，混合后的污水经撞击流入射器进入缸体的上部，撞击流入射器将水流导向缸体的圆周的切向方向，污水被迫沿圆周旋转，逐渐向中轴方向靠近，旋转过程中，由于重力和氢氧化物絮体作用，形成的大的固体下沉至出泥口排出，油和溶解固体则通过电絮凝电极产生的气泡溶解于水后所带来的溶气浮选而上浮至上浮浮渣槽排出，经过处理的水则由于水压差而穿过滤片的透水孔，向上流至出水盘并被出水盘引导至出水流槽，经出水流槽排走。

2.根据权利要求1所述的撞击流污水处理反应器，其特征在于，所述进水管、电絮凝反应管、高级氧化反应管与混合管之间弯位连接，使水流在转弯时出现紊流，所述紊流促进氢氧化物絮体与污水之间的混合，并促进经电絮凝电极产生的气泡溶于污水。

3.根据权利要求1所述的撞击流污水处理反应器，其特征在于，所述进水管的异径管与电絮凝反应管的底部连接，当没有污水从进水管进入时，污水从电絮凝反应管回流至进水管；

所述出泥口的异径管与缸体的底部连接，其中所述异径管可拆卸，使固体更容易排出。

4.根据权利要求1所述的撞击流污水处理反应器，其特征在于，所述反应器还包括：化学准备单元，所述化学准备单元内设有药桶、电动混合器、注药泵、发电机、控制电箱以及二级安全分隔厢；

所述药桶装有氧化剂，用于提供反应物，注入于高级氧化反应管的氧化剂的剂量随化学需氧量増高和流量増加而増加；

所述二级安全分隔厢载着药桶，避免当药桶漏药或倒药把药打翻时，药流到撞击流污水处理反应器的外面。

5.根据权利要求4所述的撞击流污水处理反应器，其特征在于，所述发电机根据预先设置的间隔时间，控制电流方向为正转电流或反转电流；

所述电絮凝反应管的电絮凝电极由多对金属条组成，电絮凝电极的阳极在外加电场作用下电解成为金属离子，同时阴极电解水产生氢氧离子，金属离子和氢氧离子在本体溶液中相互结合形成氢氧化物絮体，使得电絮凝电极在运行的过程中消耗；

当正转电流或反转电流交替时，电絮凝电极的阳极变成阴极，同时阴极变成阳极，从而减小电絮凝电极之间的消耗速度差距，延长更换电絮凝电极的时间。

6.根据权利要求1所述的撞击流污水处理反应器，其特征在于，所述高级氧化反应管内的紫外光灯发出的紫外光有两个波长，波长为185nm的紫外光用来催化氧气从而产生臭氧，波长为254nm的紫外光用来将污水消毒，并催化产生氢氧自由基进行高级氧化反应，将污水里面的有毒物质分解。

7.根据权利要求1所述的撞击流污水处理反应器，其特征在于，所述混合管垂直安装，防止固体积聚于混合管内；

所述混合管中的混合片为静态混合片，所述静态混合片的片数根据水流的雷诺数减少而增加；

所述静态混合片具抽取式的设计，与其顶部的盲板连接，从盲板上的手柄把静态混合片抽出，方便清洗混合管。

8.根据权利要求1所述的撞击流污水处理反应器，其特征在于，所述反应器还包括：分离器，所述分离器的滤片由多片迭连在一起的锥形聚氨酯片构成；

最上面的锥形滤片中间的环沿没有设有透水孔，其余的锥形滤片中间的环沿设有多个透水孔；水和固体在所述分离器里旋转时，水往上流出，通过透水孔向上流至出水盘，固体碰到滤片的锥壁后落下，多层锥壁可使微粒改变方向及减速后落下。

9.根据权利要求8所述的撞击流污水处理反应器，其特征在于，所述分离器的滤片、出水盘与导板连接在一起，当需要观察圆缸体的底部的状况时，在圆缸体的顶部将分离器抽起；

所述分离器的导板位于出水盘装有撞击流入射器的一侧，用于将上浮浮渣导引至没有被覆盖的装有上浮浮渣槽的另一侧。