CN112694199A - 一种电化学组合水处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电化学组合水处理装置,包括搅拌单元、电絮凝单元、电芬顿单元和反应容器;搅拌单元包括依次连接的电机电源、电机、联轴和框式电絮凝搅拌器,框式电絮凝搅拌器包括竖直相对设置的电絮凝阴极板和电絮凝阳极铁板以及连接电絮凝阴极板和电絮凝阳极铁板的两块绝缘连接板;电絮凝单元包括电絮凝电源、电絮凝阴极板和电絮凝阳极铁板;电芬顿单元包括电芬顿电源、电芬顿阴极和电絮凝阳极铁板,电芬顿阴极设置于反应容器内壁;反应容器上部开设进水口,下部开设出水口和双氧水加料口。本发明将电芬顿和电絮凝结合,电絮凝阳极同时作为电芬顿阳极,产物在系统内循环,对污染物进行处理的同时减少了污泥的产生并增强了污泥脱水性能。
Description
技术领域
本发明属于废水处理技术领域,具体涉及一种电化学组合水处理装置。
背景技术
电芬顿,是在芬顿的基础上发展起来的电化学处理方法之一。电芬顿对污染物的降解去除作用机理也很复杂,目前普遍认同的也是基于羟基自由基的强氧化作用。由于电芬顿的形式不一,其产生羟基的方式也不一样,但在对污染物的降解中,研究者普遍认为同芬顿的作用类似,主要是两极作用产生的羟基自由基的强氧化作用氧化分解污染物,同时达到消除污染的目的。电芬顿存在一种铁还原的形式,利用阴极对水中的Fe3+还原后与H2O2进行芬顿反应降解污染物。
电絮凝,又称之为电凝聚,是指在通电条件下,阳极板(一般为铝和铁)溶解在溶液中形氢氧化物,还可以聚合形成多核羟基络合物,这些络合物可以起到絮凝的作用,对水中的重金属和有机污染物可以起到凝聚、吸附、卷集、网捕等作用,通过混凝和沉淀从而将其去除。电絮凝的过程中可以对溶液中的络合重金属有一定破络合作用,同时具有化学还原氧化、絮凝和气浮的效果,对废水中的污染物有很好的去除效果。
但电絮凝电解的过程中阳极消耗大,需要定时更换,且极板容易钝化对其去除效率有一定的影响。同时电絮凝会产生氢氧化铁胶体和絮体,胶体的氢氧化铁难过滤、难沉降和难脱水,很大程度影响后续的污泥处置。
因此寻找一种有效的方法来将电絮凝和电芬顿结合起来,从而提升系统反应的降解效率同时减少系统的铁泥产量降低铁泥处理难度是非常有必要的。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的是在于提供一种电化学组合水处理装置,创造性的将旋转的电絮凝极板的阳极同时作为电芬顿的阳极,将电絮凝产生的胶体氢氧化铁应用于电芬顿中,在同一反应器内同时实现电絮凝和电芬顿,提升降解效率的同时减少铁泥产量和降低铁泥的处理难度。
为了实现上述技术目的,本发明采用技术方案为:
一种电化学组合水处理装置,包括搅拌单元、电絮凝单元、电芬顿单元和反应容器;
所述搅拌单元包括依次连接的电机电源、电机、联轴和框式电絮凝搅拌器,所述框式电絮凝搅拌器包括竖直相对设置的电絮凝阴极板和电絮凝阳极铁板以及连接所述电絮凝阴极板和电絮凝阳极铁板的两块绝缘连接板;
所述电絮凝单元包括电絮凝电源、电絮凝阴极板和电絮凝阳极铁板;
所述电芬顿单元包括电芬顿电源、电芬顿阴极和电絮凝阳极铁板,所述电芬顿阴极设置于反应容器内壁;
所述反应容器上部开设进水口,下部开设出水口和双氧水加料口。
作为优选,所述电絮凝阴极板为铁板。
作为优选,所述电絮凝阴极板和电絮凝阳极铁板的数量为2的倍数,相同极板之间串联连接。
作为优选,所述绝缘连接板为聚四氟乙烯板。
作为优选,所述电絮凝阴极板和电絮凝阳极铁板的间距为4-10cm。
作为优选,所述电絮凝电源为交流电源。
作为优选,所述电芬顿电源为直流电源。
作为优选,所述反应容器为上部开口的圆筒形结构,所述电芬顿阴极周向设置于反应容器内壁,电芬顿阴极高度与电絮凝阳极铁板高度对应设置。
作为优选,所述电芬顿阴极为Ti@TiO2。
本发明的有益效果:
(1)本发明采用框式电絮凝搅拌器,具备电絮凝和搅拌的功能,电絮凝阳极铁板在交流电源下持续产生Fe3+形成氢氧化铁对污染物进行絮凝。其中,采用交流电源进行电絮凝,有利于降低铁板之间的钝化程度;采用框式旋转的形式,利于液体均质,水体不断在电絮凝极板和电芬顿极板间流动,提高反应效率,同时也能降低铁板之间的钝化程度。
(2)本发明创造性的将旋转的框式电絮凝搅拌器的电絮凝阳极铁板同时作为电芬顿的阳极,与反应容器内壁的电芬顿阴极形成电芬顿体系,将电絮凝和电芬顿相互结合起来,节省了极板,提高了空间利用效率,降低了成本。
(3)本发明中电絮凝所产生的氢氧化铁在框式电絮凝搅拌器的搅拌下流动至电芬顿极板,胶体的氢氧化铁具有更大的表面能和更高的反应活性,因此优先在电芬顿阴极被还原成为Fe2+,Fe2+与加入的双氧水进行芬顿反应,从而产生羟基自由基降解污染物。而大粒径的氢氧化铁逐渐保留下来,形成更大的絮体。一方面将电絮凝所产生的小颗粒氢氧化铁作为电芬顿反应原料,从而避免形成胶体悬浮在水体中,同时也减少了铁泥的产量;另一方面保留尺寸较大的絮体使废水具有更好的沉降性能,产生的铁泥也具有更好的脱水性能便于后续的污泥脱水。
(4)整个系统将每个环节有机结合起来,电絮凝过程处于旋转状态,在不断切割水体的过程中降低了电絮凝极板钝化程度,而旋转带动水体流动均质的同时电絮凝极板与壳体电芬顿极板又构成电芬顿区域,电絮凝产生的胶体氢氧化铁流动至电芬顿区域还原至Fe2+与所加的H2O2进行电芬顿反应,减少了铁泥的产生并利于污泥脱水。
附图说明
图1是本发明的电化学组合水处理装置的结构示意图;
图2是本发明的反应容器内的水体流动示意图;
其中,1、反应容器,2、进水口,3、出水口,4、双氧水加料口,5、电机电源,6、电机,7、联轴,8、电絮凝阴极铁板,9、电絮凝阳极铁板,10、绝缘连接板,11、电絮凝电源,12、电芬顿电源,13、电芬顿阴极。
具体实施方式
下面结合附图,进一步阐明本发明。
如图1所示,一种优选的电化学组合水处理装置,包括搅拌单元、电絮凝单元、电芬顿单元和反应容器;
反应容器1为上部开口的圆筒形结构,反应容器上部开设进水口2,下部开设出水口3和双氧水加料口4,待处理废水为上进下出的方式,双氧水则根据实际需要,如废水水质等,从双氧水加料口进行加药;反应容器1内液体电导率使用NaCl调节,控制在600μS/cm;
搅拌单元包括依次连接的电机电源5、电机6、联轴7和框式电絮凝搅拌器,所述框式电絮凝搅拌器包括竖直相对间距4-10cm设置的电絮凝阴极铁板8和电絮凝阳极铁板9,铁板宽为2.5cm、高为10cm,以及固定连接所述电絮凝阴极铁板8和电絮凝阳极铁板9的两块聚四氟乙烯板绝缘连接板10,电絮凝阴极铁板8和电絮凝阳极铁板9的数量是2的倍数,可以为2块但不限于2块,相同极板之间串联连接;框式电絮凝搅拌器的搅拌速度为200rpm/min,框式电絮凝搅拌器一方面作为电絮凝反应装置进行电解铁板产生铁絮体对废水进行絮凝,另一方面作为搅拌设备使水体流动;
电絮凝单元包括电絮凝电源11、电絮凝阴极铁板8和电絮凝阳极铁板9,电絮凝电源为交流电源,交流电源输入的频率为50Hz,电压为220V,输出的电压为35V,占空比为80%,输出的频率为500Hz,输出的电流密度为4.0A/dm2。
电芬顿单元包括电芬顿电源12、周向设置于反应容器内壁的电芬顿阴极13Ti@TiO2内壳和电絮凝阳极铁板9,电芬顿阴极Ti@TiO2内壳为在40℃的碱液中,用35V电压对Ti片进行40分钟的阳极氧化预处理后得到的Ti@TiO2,高度为10cm,其在反应容器内壁的竖直方向的位置与电絮凝阳极铁板位置对应设置,电芬顿电源为直流电源,电流电压与电絮凝保持一致;电芬顿一方面利用电絮凝所产生的小颗粒氢氧化铁,从而避免形成胶体悬浮在水体中,同时也减少了铁泥的产量;另一方面保留了大的铁絮体使废水具有更好的沉降性能,产生的铁泥也具有更好的脱水性能便于后续的污泥处置。
Claims (9)
1.一种电化学组合水处理装置,其特征在于:包括搅拌单元、电絮凝单元、电芬顿单元和反应容器;
所述搅拌单元包括依次连接的电机电源、电机、联轴和框式电絮凝搅拌器,所述框式电絮凝搅拌器包括竖直相对设置的电絮凝阴极板和电絮凝阳极铁板以及连接所述电絮凝阴极板和电絮凝阳极铁板的两块绝缘连接板;
所述电絮凝单元包括电絮凝电源、电絮凝阴极板和电絮凝阳极铁板;
所述电芬顿单元包括电芬顿电源、电芬顿阴极和电絮凝阳极铁板,所述电芬顿阴极设置于反应容器内壁;
所述反应容器上部开设进水口,下部开设出水口和双氧水加料口。
2.根据权利要求1所述的电化学组合水处理装置,其特征在于:所述电絮凝阴极板为铁板。
3.根据权利要求1所述的电化学组合水处理装置,其特征在于:所述电絮凝阴极板和电絮凝阳极铁板的数量为2的倍数,相同极板之间串联连接。
4.根据权利要求1所述的电化学组合水处理装置,其特征在于:所述绝缘连接板为聚四氟乙烯板。
5.根据权利要求1所述的电化学组合水处理装置,其特征在于:所述电絮凝阴极板和电絮凝阳极铁板的间距为4-10cm。
6.根据权利要求1所述的电化学组合水处理装置,其特征在于:所述电絮凝电源为交流电源。
7.根据权利要求1所述的电化学组合水处理装置,其特征在于:所述电芬顿电源为直流电源。
8.根据权利要求1所述的电化学组合水处理装置,其特征在于:所述反应容器为上部开口的圆筒形结构,所述电芬顿阴极周向设置于反应容器内壁,电芬顿阴极高度与电絮凝阳极铁板高度对应设置。
9.根据权利要求1所述的电化学组合水处理装置,其特征在于:所述电芬顿阴极为Ti@TiO2。
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