CN113415858B - 一种具有电解功能的陶瓷膜及过滤系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有电解功能的陶瓷膜，属于污(废)水处理的技术领域，利用该陶瓷膜可以同时对污(废)水进行电解和过滤，过滤后的水有毒物质浓度低，具有防污堵、使用寿命长的特点；包括支撑体，其中，所述支撑体的表面覆盖有过滤膜层，所述的过滤膜层为全导电过滤膜或者由导电过滤膜和非导电过滤膜组成，所述的导电过滤膜上设有电极体，所述电极体的外表面设有导线。本发明还公开了一种具有电解功能的过滤系统，利用该系统能够高效地电解过滤污水；包括机架，其中，还包括汇总水管、水泵和电源，所述的机架上设有多个陶瓷膜、多个出水外接管。所述的出水外接管上设有多个入水口，所述陶瓷膜的出水口与出水外接管的入水口连通。
Description
技术领域
本发明涉及污（废）水处理的技术领域，更具体地说，尤其涉及一种具有电解功能的陶瓷膜；本发明还涉及一种具有电解功能的过滤系统。
背景技术
在现代污水处理技术中，陶瓷膜的应用是一种非常具有发展前景的工艺技术。通常将传统的污(废)水处理技术与陶瓷膜处理技术相结合，可以集成出各种高效的污水处理方法，如将好氧活性污泥系统与陶瓷膜结合可形成膜生物反应器（MBR），在厌氧好氧（AO、AAO或AOA）技术中加入陶瓷膜技术，在生物脱氮除磷工艺中加入陶瓷膜技术，可以有效提高污（废）水处理效率，减少污泥排放，减少占地面积，降低运营成本。
在对高难度的复杂工业污（废）水处理时，往往要用到化学方法来处理，如中和法，化学沉淀法，氧化与还原法，电解法，湿式氧化法，脱色，消毒等，经过化学方法处理的污水再经过陶瓷膜的处理，就可以达到更高的污水排放标准或回用标准。
其中，电解法是常用的方法之一，电解法能够一次性去除多种污染物：一类是各种离子状态的污染物，如CN-、AsO- 2、Cr4+、Cd2+、Pb2+、Hg2+等；另一类是各种无机和有机的耗氧物质，如硫化物、氨、酚、油和有色物质等，以及致病微生物。此外在电解过程中，还会发生电浮选和电絮凝作用，使絮凝物或油分附在气泡上浮升至液面以利于排除，使污染物相互凝聚而从废水中分离出来。由此可见，废水电解处理包括电极表面上电化学作用、间接氧化和间接还原、电浮选和电絮凝等过程，分别以不同的作用机理去除废水中的污染物。
污（废）水电解处理法有许多优点：使用低压直流电源，不必大量耗费化学剂；在常温常压下操作，管理简便；如废水中污染物浓度发生变化，可以通过调整电压和电流的方法，保证出水水质稳定；处理装置占地面积不大。但其问题是：在处理大量废水时电耗和电极金属的消耗量较大，分离出的沉淀物质不易处理利用。
如果将电解法与陶瓷膜法相结合，可以相辅相成，发挥各自优势，得到高难度废水的高效处理技术和设备。目前，要将电解法与陶瓷膜技术相结合，需要同时使用大量的电极板和陶瓷膜板（平板式膜），一方面电极板的金属材料用量大，消耗大，投资和运营成本高，另一方面设备体积也沉重庞大，占地面积大，影响“电解—陶瓷膜”工艺技术的推广使用。因此，亟待发明一种能够将电解法融合至陶瓷膜法中的陶瓷膜以及一种能够更高效对污水进行电解过滤的系统。
发明内容
本发明的前一目的在于提供一种具有电解功能的陶瓷膜，利用该陶瓷膜可以同时对污（废）水进行电解和过滤，具有过滤后的水有毒物质浓度低，防污堵、使用寿命长的特点。
本发明的另一目的在于提供一种具有电解功能的过滤系统，利用该系统能够高效地电解过滤污水。
本发明采用的前一技术方案如下：
一种具有电解功能的陶瓷膜，包括支撑体，其中，所述支撑体的表面覆盖有过滤膜层，所述的过滤膜层为全导电过滤膜或者由导电过滤膜和非导电过滤膜组成，所述的导电过滤膜上设有电极体，所述电极体的外表面设有导线。
进一步的，所述的支撑体为平板结构。
进一步的，所述的过滤膜层全为导电过滤膜。
进一步的，所述的电极体为1个，所述的电极体设置在支撑体的一端。
进一步的，所述的支撑体为导电支撑体。
进一步的，所述的电极体为1个，所述的电极体铺设在支撑体的其中一边侧壁。
进一步的，所述的过滤膜层由数量一致的导电过滤膜和非导电过滤膜组成，相邻两个导电过滤膜之间嵌入有一个非导电过滤膜。
进一步的，所述的电极体为2个，两个所述的电极体分别对称设置在支撑体的同一端中相对的两个侧面上，每个所述电极体的外表面均设有1根导线。
进一步的，所述的电极体为4个，4个所述的电极体成对设置在支撑体相对的两个侧面上，且同一个侧面上的两个所述的电极体分别位于该侧面的两侧边缘，每个所述电极体的外表面均设有1根导线。
进一步的，所述的支撑体两端分别设有封闭件和连接件，所述的封闭件上设有导线引出口，所述的连接件上设有出水口。
本发明采用的后一技术方案如下：
一种具有电解功能的陶瓷膜的过滤系统，包括机架，其中，还包括汇总水管、水泵和电源，所述的机架上设有多个陶瓷膜、多个出水外接管，所述的出水外接管上设有多个入水口，所述陶瓷膜的出水口与出水外接管的入水口连通，多个所述的出水外接管均与汇总水管连通，所述的水泵设置在汇总水管的出水口处，所述陶瓷膜的导线与电源电路连接。
进一步的，还包括电极体，所述的电极体设置在机架上，所述的电极体与电源电路连接。
进一步的，还包括曝气装置，所述的曝气装置位于机架下方。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
1.本发明的一种具有电解功能的陶瓷膜，通过在支撑体表面覆盖过滤膜层，且过滤膜层为全导电过滤膜或者由导电过滤膜和非导电过滤膜组成，在导电过滤膜上设置电极体，并引出导线，将导线与外部电源的电极连接后，能够使导电过滤膜导电。使用时，将多个陶瓷膜依次排列，相邻两块陶瓷板之间相对面各自带了相反的电荷，以达到同时对两块陶瓷板之间的污（废）水进行电解和过滤，过滤后的水有毒物质浓度低，防污堵效果好，使用寿命更长。
2.本发明的一种具有电解功能的陶瓷膜的过滤系统，通过设置机架，并将多个陶瓷膜安装在机架上，再将多个陶瓷膜的出水口连接出水外接管再接汇总水管，使过滤后的水统一从汇总水管中流出收集，在汇总水管出水口设置水泵，能够在汇总水管、出水外接管及陶瓷膜的内腔与外部液体形成压力差，使陶瓷膜外部的液体进入陶瓷膜内腔，并最终从汇总水管中流出，以达到高效过滤污（废）水的效果，将陶瓷膜的导线和电源电路连接，能够使陶瓷膜的过滤膜层带电，通过设置相连两个过滤膜层之间带相反的电荷，能够实现对污（废）水的高效电解。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明的陶瓷膜的结构示意图；
图2是本发明的过滤系统的结构示意图；
图3是实施例1的陶瓷膜的结构示意图；
图4是实施例2的陶瓷膜的结构示意图；
图5是实施例3的陶瓷膜的结构示意图；
图6是实施例4的陶瓷膜的结构示意图；
图7是实施例5的陶瓷膜的结构示意图；
图8是实施例5的陶瓷膜的结构示意图。
附图标记说明：1-支撑体；2-过滤膜层；3-电极体；4-导线；5-机架；6-出水外接管；7-汇总水管；8-水泵；9-电源；10-入水口；11-电极体；12-封闭件；13-连接件。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明的技术方案作进一步的详细说明，但不构成对本发明的任何限制。
参照图1和3所示，本发明的一种具有电解功能的陶瓷膜，包括支撑体1，其中，所述支撑体1的表面覆盖有过滤膜层2，所述的过滤膜层2为全导电过滤膜或者由导电过滤膜和非导电过滤膜组成，所述的导电过滤膜上设有电极体3，所述电极体3的外表面设有导线4。通过在支撑体1表面覆盖过滤膜层2，且过滤膜层2为全导电过滤膜或者由导电过滤膜和非导电过滤膜组成，在导电过滤膜上设置电极体3，并引出导线4，将导线4与外部电源的电极连接后，能够使导电过滤膜导电。使用时，将多个陶瓷膜依次排列，相邻两块陶瓷板之间相对面各自带了相反的电荷，以达到同时对两块陶瓷板之间的污（废）水进行电解和过滤，过滤后的水有毒物质浓度低，防污堵效果好，使用寿命更长。过滤膜层2为全导电过滤膜时，将过滤膜层2连接外部电源时，每一块陶瓷膜将带一种电荷，多个陶瓷膜平行排列时，将相邻的陶瓷膜分别连接相反的电极，能够使其自身带了相反的电荷，两块陶瓷膜板之间就形成了电场。过滤膜层2由导电过滤膜和非导电过滤膜组成时，相邻的两个导电过滤膜之间嵌有一个非导电过滤膜，将每个导电过滤膜分别连接外部电源的不同电极，使每块陶瓷膜上各个导电过滤膜分别带了相反的电荷，且相邻两块陶瓷膜的相对面的导电过滤膜带的电荷极性相反，两块陶瓷膜板的相对面之间就形成了电场。
所述的支撑体1为平板结构，这样的结构能够更方便的将多个陶瓷膜平行排列。
所述的支撑体1两端分别设有封闭件12和连接件13，所述的封闭件12上设有导线引出口，所述的连接件13上设有出水口。
参照图2所示，本发明的一种具有电解功能的过滤系统，包括机架5，其中，还包括汇总水管7、水泵8和电源9，所述的机架5上设有多个陶瓷膜、多个出水外接管6，所述的出水外接管6上设有多个入水口10，所述陶瓷膜的出水口与出水外接管6的入水口10连通，多个所述的出水外接管6均与汇总水管7连通，所述的水泵8设置在汇总水管7的出水口处，所述陶瓷膜的导线4与电源9电路连接。通过设置机架5，并将多个陶瓷膜安装在机架5上，再将多个陶瓷膜的出水口连接出水外接管6再接汇总水管7，使过滤后的水统一从汇总水管7中流出收集，在汇总水管7出水口设置水泵8，能够在汇总水管7、出水外接管6及陶瓷膜的内腔与外部液体形成压力差，使陶瓷膜外部的液体进入陶瓷膜内腔，并最终从汇总水管中流出，以达到高效过滤污（废）水的效果，将陶瓷膜的导线和电源电路连接，能够使陶瓷膜的过滤膜层带电，通过设置相连两个过滤膜层之间带相反的电荷，能够实现对污（废）水的高效电解。
本发明的过滤系统是用全导电过滤膜或者由导电过滤膜和非导电过滤膜相结合取代电解法处理污水中所用的金属电极板，使过滤膜层2在污水处理中既起电解作用又起过滤分离的作用，从而简化“电解—陶瓷膜法”污水处理装置，降低设备装置成本，提高陶瓷膜污水处理效率和效果。同时，使陶瓷膜表面带电荷，可以通过电荷分解陶瓷膜表面的有机物，排斥带电荷的无机物，减缓污水中污染物对陶瓷膜过滤的污堵，延长陶瓷膜使用寿命。
该发明过滤系统的工作原理如下：陶瓷膜的相邻两个平面上的导电膜可以相互连通，也可以相互不连通，陶瓷膜表面有电极体3覆盖在导电过滤膜局部，电极体3上接有导线4。
将2片以上的平板结构的陶瓷膜平行地安装在机架1上，两片平板结构陶瓷膜之间间隔一定的距离，间隔的距离取决于污水中的组成、电源功率强度等，陶瓷膜的出水外接口通过管道汇集在汇总水管7上，汇总水管7连接水泵8，陶瓷膜电极体3上的导线按正负电荷的不同要求，正电荷统一汇总到一条导线后连接电源9的正极，负电荷统一汇总到一条导线后连接电源9的负极。
使用时，将机架5浸没在装满了污水的容器或污水池中，系统通电后，在陶瓷膜之间开始形成电场，电场对膜板之间的污水开始产生电解作用，通过电解作用将污水中的污染物进行氧化—还原反应处理，从而降低了废水中有毒物质的浓度；陶瓷膜通电后再启动水泵8，将经电解处理后的污水通过陶瓷膜进一步过滤，使过滤后的水达到排放或回用标准。
还包括电极体11，所述的电极体11设置在机架5上，所述的电极体11与电源9电路连接。对于污水中某些特定污染物，需要单独强化氧化反应或还原反应来进行处理时，或者为减缓陶瓷膜污堵时，可以给所有陶瓷膜施加正电荷或负电荷，再将电极体11施加相反电荷，这样，当通电工作时，陶瓷膜表面全部带正电荷或负电荷，可以对污水中的特定污染物进行电化学反应消除。
所述的支撑体1为导电支撑体，陶瓷膜通体导电时，所负电荷更强，电解效果更好。
还包括曝气装置，所述的曝气装置位于机架5下方。利用曝气装置对陶瓷膜曝气，所曝气泡沿着陶瓷膜板平面之间的间隙由下往上运动，一方面为污水提供氧气，有利于某些物质的氧化，另一方面通过气泡的冲击，排除陶瓷膜表面的污堵物，提高陶瓷膜的过滤效率和工作寿命。
为增强电解效率，可以在污水中加入电解催化剂、盐类物质，通过微电解作用，协调气体扩散电极快速生成强氧化性物质，加速对有机物的分解。催化剂可采用负载金属及其氧化物或半导体材料的颗粒。
实施例1
参照图3所示，本发明的一种具有电解功能的陶瓷膜，包括支撑体1，所述支撑体1的表面覆盖有过滤膜层2，支撑体1为平板结构，其规格为500mmх200mmх5mm，所述的过滤膜层2全为导电过滤膜，所述的电极体3为1个，所述的电极体3设置在支撑体1的一端，电极体3的长为20mm，宽为8mm，电极体3的外表面设有导线4，电极体3和导线4封在陶瓷膜封闭件12端的密封件内，不透水不透气，导线4从封闭件12引出。
本发明的一种具有电解功能的过滤系统将50件该种陶瓷膜成一排平行地安装在机架5上，陶瓷膜表面之间的间隔6mm，50件陶瓷膜的出水口都汇聚在汇总水管7上，汇总水管7接在水泵8上。陶瓷膜的导线相间地分别接在正负电极的汇总电线上，电线接头密封，正负电极汇总线分别接在电源9的正负极上。
为了增加污水处理量，可以将数台该过滤系统并联使用，也就是将数台该过滤系统的正负电极汇总线并联起来分别接在电源9的正负极上，将数台该过滤系统的汇总水管7并联起来，接到水泵8上，形成一套组合的过滤系统，增加污水处理能力。
实施例2
参照图4所示，本发明的一种具有电解功能的陶瓷膜，包括支撑体1，所述支撑体1的表面覆盖有过滤膜层2，支撑体1为平板结构，所述的支撑体1为导电支撑体，其规格为1000mmх250mmх6mm，所述的过滤膜层2全为导电过滤膜，所述的电极体3为1个，所述的电极体3环绕设置在支撑体1的一端，电极体3的长为512mm，宽为6mm，电极体3封在陶瓷膜封闭件12端，不透水不透气，电极体3的外表面设有导线4，导线4从封闭件12引出。
本发明的一种具有电解功能的过滤系统将100件该种陶瓷膜分两排沿长度方向垂直且相互平行地安装在机架5上，陶瓷膜表面之间的间隔10mm，100件陶瓷膜的出水口都汇聚在汇总水管7上，汇总水管7接在水泵8上。陶瓷膜的导线相间地分别接在正负电极的汇总电线上，电线接头密封，正负电极汇总线分别接在电源9的正负极上。
实施例3
参照图5所示，本发明的一种具有电解功能的陶瓷膜，包括支撑体1，所述支撑体1的表面覆盖有过滤膜层2，支撑体1为平板结构，其规格为1000mmх250mmх6mm，所述的过滤膜层2全为导电过滤膜，所述的电极体3为1个，所述的电极体3铺设在支撑体1的其中一边侧壁，电极体3的长为1000mm，宽为10mm，电极体3用涂层隔水绝缘密封，电极体3的外表面设有导线4，导线4封在陶瓷膜封闭件12端的密封件内，不透水不透气，导线4从封闭件12引出。
本发明的一种具有电解功能的过滤系统将100件该种陶瓷膜分两排平行地安装在机架5上，陶瓷膜表面之间的间隔12mm,100件陶瓷膜的出水口都汇聚在汇总水管7上，汇总水管7接在水泵8上。陶瓷膜的导线相间地分别接在正负电极的汇总电线上，电线接头密封，正负电极汇总线分别接在电源9的正负极上。
实施例4
参照图6所示，本发明的一种具有电解功能的陶瓷膜，包括支撑体1，所述支撑体1的表面覆盖有过滤膜层2，支撑体1为平板结构，其规格为800mmх250mmх8mm，所述的过滤膜层2由数量一致的导电过滤膜和非导电过滤膜组成，相邻两个导电过滤膜之间嵌入有一个非导电过滤膜，所述的电极体3为2个，两个所述的电极体3分别对称设置在支撑体1的同一端中相对的两个导电过滤膜的侧面上，电极体3的长为240mm，宽为6mm，每个所述电极体3的外表面均设有1根导线4，导线4封在陶瓷膜封闭件12端的密封件内，不透水不透气，导线4从封闭件12引出。
本发明的一种具有电解功能的过滤系统将50件该种陶瓷膜分两排沿长度方向垂直且相互平行地安装在机架5上，陶瓷膜表面之间的间隔8mm,50件陶瓷膜的出水口都汇聚在汇总水管7上，汇总水管7接在水泵8上。每件陶瓷膜的两条导线分别接在正负电极的汇总电线上，并使相邻的陶瓷膜表面所带电荷极性相反，电线接头密封，正负电极汇总线分别接在电源9的正负极上。
实施例5
参照图7和8所示，本发明的一种具有电解功能的陶瓷膜，包括支撑体1，所述支撑体1的表面覆盖有过滤膜层2，支撑体1为平板结构，其规格为1500mmх500mmх10mm，所述的过滤膜层2由数量一致的导电过滤膜和非导电过滤膜组成，相邻两个导电过滤膜之间嵌入有一个非导电过滤膜，所述的电极体3为4个，4个所述的电极体3成对设置在支撑体1相对的两个侧面上，且同一个侧面上的两个所述的电极体3分别位于该侧面的两侧边缘，电极体3的长为1500 mm，宽为10mm，即陶瓷膜同一平面上有相对的两条电极，电极体3用涂层隔水绝缘密封，每个所述电极体3的外表面均设有1根导线4，导线4封在陶瓷膜封闭件12端的密封件内，不透水不透气，导线4从封闭件12引出。
本发明的一种具有电解功能的过滤系统将200件该种陶瓷膜分两排沿长度方向垂直且相互平行地安装在机架5上，陶瓷膜表面之间的间隔10mm,200件陶瓷膜的出水口都汇聚在汇总水管7上，汇总水管7接在水泵8上。每件陶瓷膜同一平面的两根导线相接，陶瓷膜两平面的导线相间地分别接在正负电极的汇总电线上，并使相邻的陶瓷膜表面所带电荷极性相反，电线接头密封，正负电极汇总线分别接在电源9的正负极上。
实施例6
本发明的一种具有电解功能的陶瓷膜，包括支撑体1，所述支撑体1的表面覆盖有过滤膜层2，支撑体1为平板结构，其规格为1000mmх250mmх6mm，所述的过滤膜层2全为导电过滤膜，所述的电极体3为1个，所述的电极体3环绕设置在支撑体1的一端，电极体3的长为512mm，宽为10mm，电极体3用涂层隔水绝缘密封，每个所述电极体3的外表面均设有1根导线4，导线4封在陶瓷膜封闭件12端的密封件内，不透水不透气，导线4从封闭件12引出。
本发明的一种具有电解功能的过滤系统将200件该种陶瓷膜分两排平行地安装在机架5上，陶瓷膜表面之间的间隔12mm,200件陶瓷膜的出水口都汇聚在汇总水管7上，汇总水管7接在水泵8上。每件陶瓷膜的导线分别接在汇总电线上，电线接头密封，正负电极汇总线分别接在电源9的其中一极上。直流电源的另一极通过导线，接在机架5上的电极体11上，该电极体11可以是金属板，或者是机架5上与污水接触部分的导电体，或者是导电陶瓷板，或者是导电碳板。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡在本发明的精神和原则范围内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种具有电解功能的陶瓷膜，包括支撑体（1），其特征在于，所述支撑体（1）的表面覆盖有过滤膜层（2），所述的过滤膜层（2）由数量一致的导电过滤膜和非导电过滤膜组成，相邻两个导电过滤膜之间嵌入有一个非导电过滤膜，所述的导电过滤膜上设有电极体（3），所述的电极体（3）为2个或者4个，当所述的电极体（3）为2个，两个所述的电极体（3）分别对称设置在支撑体（1）的同一端中相对的两个侧面上，每个所述电极体（3）的外表面均设有1根导线（4），两根所述的导线（4）分别接在正负电极的汇总电线上，当所述的电极体（3）为4个，4个所述的电极体（3）成对设置在支撑体（1）相对的两个侧面上，且同一个侧面上的两个所述的电极体（3）分别位于该侧面的两侧边缘，每个所述电极体（3）的外表面均设有1根导线（4），每对所述的导线（4）分别接在正负电极的汇总电线上；
所述的支撑体（1）为平板结构；
所述的支撑体（1）两端分别设有封闭件（12）和连接件（13），所述的封闭件（12）上设有导线引出口，所述的连接件（13）上设有出水口。
2.一种使用权利要求1中所述的具有电解功能的陶瓷膜的过滤系统，包括机架（5），其特征在于，还包括汇总水管（7）、水泵（8）和电源（9），所述的机架（5）上设有多个陶瓷膜、多个出水外接管（6），所述的出水外接管（6）上设有多个入水口（10），所述陶瓷膜的出水口与出水外接管（6）的入水口（10）连通，多个所述的出水外接管（6）均与汇总水管（7）连通，所述的水泵（8）设置在汇总水管（7）的出水口处，所述陶瓷膜的导线（4）与电源（9）电路连接。
3.根据权利要求2所述的一种过滤系统，其特征在于，还包括电极体（11），所述的电极体（11）设置在机架（5）上，所述的电极体（11）与电源（9）电路连接。
4.根据权利要求2所述的一种过滤系统，其特征在于，还包括曝气装置，所述的曝气装置位于机架（5）下方。
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