CN113735340A - 废水多重内循环可控电解耦合氧化处理装置 - Google Patents

Abstract

废水多重内循环可控电解耦合氧化处理装置，包括容器，容器的轴线位于竖直方向，容器内的中部沿着竖直方向设有内立管，内立管内设有紫外灯管，内立管侧壁的中下部设有多个进液孔，内立管的上部设有出液口，内立管的下部与进气管的出气口相通，进气管的进气口与臭氧气源相通，容器的上部设有气体排出管。其目的在于提供一种适用于难降解废水如印染、化工、制药、造纸等废水的深度处理或工业循环冷却水的除藻、杀菌、消毒，对废水的处理效果好、反应效率高、反应时间短的废水多重内循环可控电解耦合氧化处理装置。

Description

废水多重内循环可控电解耦合氧化处理装置

技术领域

本发明涉及环保化工技术领域，尤其涉及一种废水多重内循环可控电解耦合氧化处理装置。

背景技术

大多数工业废水所含有机污染物成分复杂、浓度高、毒性强、可生化性差，常规的处理方法难以将其处理达标，该类废水的排放不仅严重污染水体，还制约着企业的生存和发展，因此寻求经济高效的废水高级氧化处理技术十分重要。

废水氧化技术主要是指通过各种光、电、磁、催化剂等物化方法，产生大量具有强氧化性自由基(如羟基自由基.OH和氧原子)，从而氧化分解有机物质。

紫外线光子能量可破坏水中各种细菌、病毒及致病微生物，使其遗传物质的结构件断裂或发生光学聚合反应，从而具有消毒杀菌的能力。紫外线消毒杀菌速度快，具有广谱性、产生消毒副产物少，但不具备持续消毒能力，通常需要与化学消毒法联合使用。

臭氧氧化还原电位高，反应条件温和，具有反应速度快，可处理污染物种类多等优势，但臭氧与有机物的反应有选择性，且不能将有机物完全氧化分解为二氧化碳和水，产生的中间产物会制约臭氧进一步氧化，因此废水处理中，臭氧氧化通常会连同其它的处理工艺同时使用，如光催化臭氧氧化、臭氧/超声波法、臭氧/生物活性炭吸附法等。

电化学氧化法是指通过电解在阳极表面上产生的·OH，对吸附在阳极上的有机物发生氧化分解。电化学氧化法不需要添加氧化剂，一般在常温常压下即可进行，反应过程具有降解、气浮、絮凝、杀菌等作用。优点是反应较彻底，缺点是电解效率的提高和电极寿命问题。针对不同类型、不同污染程度的有机废水，将电化学与其它水处理技术联用，可有效提高处理效果，降低能耗和成本。

本发明针对废水难降解的特点，选用电催化耦合臭氧氧化、紫外光解对废水进行深度处理。

发明内容

本发明的目的在于提供一种体积小，结构紧凑，适用于难降解废水如印染、化工、制药、造纸等废水的深度处理或工业循环冷却水的除藻、杀菌、消毒，对废水的处理效果好、反应效率高、反应时间短的废水多重内循环可控电解耦合氧化处理装置。

本发明的废水多重内循环可控电解耦合氧化处理装置，包括容器，容器的轴线位于竖直方向，容器内的中部沿着竖直方向设有内立管，内立管内设有紫外灯管，内立管侧壁的中下部设有多个进液孔，内立管的上部设有出液口，内立管的下部与进气管的出气口相通，进气管的进气口与臭氧气源相通，容器的上部设有气体排出管；

所述容器的下部设有进水管，容器的上部设有出水管，容器的内侧壁处设有外部电极，内立管的外侧壁处设有内部电极，外部电极与电源的一个正极或负极电连接，内部电极与电源的另一个电极电连接。

优选地，所述内部电极和外部电极分别为圆筒形，内部电极和外部电极沿着竖直方向同轴设置。

优选地，所述进气管的出气口处设有曝气器，曝气器设置在内立管内的下部，所述出水管处设有除泡沫装置。除泡沫装置可以是为不锈钢制成的过滤网。

优选地，所述紫外灯管为可发出电磁波的波长为185nm或254nm的双波段紫外灯管，所述紫外灯管的发光部的长度为内立管长度的70％—80％。

优选地，所述外部电极与内部电极之间进行电解催化氧化的电压为5～24V，所述进气管内的臭氧浓度为10mg/L～50mg/L，废水的反应停留时间为30min～150min。

优选地，所述外部电极与内部电极之间进行电解催化氧化的电压为8～20V，所述进气管内的臭氧浓度为20mg/L～40mg/L，废水的反应停留时间为50min～120min。

优选地，所述外部电极与内部电极之间进行电解催化氧化的电压为12～18V，所述进气管内的臭氧浓度为25mg/L～35mg/L，废水的反应停留时间为80min～100min。

优选地，所述外部电极采用不锈钢制成，内部电极采用金属钛制成，内部电极的表面涂覆有贵金属氧化物涂层。

本发明的废水多重内循环可控电解耦合氧化处理装置在使用时，可让经预处理后的废水由进水管进入容器内的空腔中，然后废水会通过内立管经由内立管侧壁的中下部设有多个进液孔进入内立管内，而进气管会将来自臭氧气源的含有臭氧的气体输入到内立管的下部，然后再沿着内立管向上运动，在此过程中含有臭氧的气体会向上推动内立管内的废水，让内立管内的废水自下而上流动，并从内立管的上部设有的出液口流出内立管，最后流出内立管并进入容器内的空腔的上部，然后再循环下移，重新通过内立管经由内立管侧壁的中下部设有多个进液孔进入内立管内，如此循环往复，直至将废水处理到符合排放标准。

本发明的废水多重内循环可控电解耦合氧化处理装置在废水穿过内立管的过程中，由于可通过内循环对废水进行多次处理，设置在内立管内的紫外灯管会发出紫外线多次对废水进行照射，同时臭氧也会多次对废水进行氧化、分解，同时由于紫外光解、臭氧氧化的处理过程是集中在内立管内部，故可让紫外光照强度非常高，臭氧的利用率高，由此可极大地强化紫外光照的光解效果，以及臭氧氧化的处理效果，让废水中难降解的有机物质能够更加高效的降解；此外，内立管内部利用含有臭氧的气体曝气会产生大量气泡，形成气液的混合状态，利于紫外灯光穿透水体，增加紫外光光解效果。同时紫外光照促进气泡中的臭氧分解成更多的活性自由基，提高臭氧的利用率、减小臭氧投加量，并对水体中细菌、真菌、支原体等微生物有较好的杀菌、消毒作用。经臭氧、紫外光催化氧化后的废水通过内立管上部的出液口溢流到容器内的空腔后让废水在容器内进一步被电解氧化处理。因此，本发明的废水多重内循环可控电解耦合氧化处理装置具有适用于难降解废水如印染、化工、制药、造纸等废水的深度处理或工业循环冷却水的除藻、杀菌、消毒，对废水的处理效果好、反应效率高、反应时间短的特点。

本发明的废水多重内循环可控电解耦合氧化处理装置，是将臭氧和紫外光解、电解相结合，从而实现难降解有机物质的有效降解。并对水体中细菌、真菌、支原体等微生物有较好的杀菌、消毒作用，在强化处理效果的同时具有高效清洁的优点。本发明所述废水多重内循环可控电解耦合氧化处理装置可同时实现臭氧氧化、紫外光催化和电解氧化，对比传统设备，当实现相同处理效果时，具有操作简便、节约设备成本投资，占地面积小等优势。

下面结合附图及实施例详述本发明。

附图说明

图1为本发明的废水多重内循环可控电解耦合氧化处理装置的结构示意图的主视图；

图2为图1的侧视剖面图；

图3为图1的俯视图；

图4为本发明的废水多重内循环可控电解耦合氧化处理装置的立体视图；

图5是图2的放大视图。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4和图5所示，本发明的废水多重内循环可控电解耦合氧化处理装置，包括容器1，容器1的轴线位于竖直方向，容器1内的中部沿着竖直方向设有内立管2，内立管2内设有紫外灯管3，内立管2侧壁的中下部设有多个进液孔4，内立管2的上部设有出液口5，内立管2的下部与进气管6的出气口相通，进气管6的进气口与臭氧气源(图中未画出)相通，容器1的上部设有气体排出管7；

所述容器1的下部设有进水管8，容器1的上部设有出水管9，容器1的内侧壁处设有外部电极10，内立管2的外侧壁处设有内部电极11，外部电极10与直流电源的正极电连接，内部电极11与直流电源的负极电连接，或者是外部电极10与直流电源的负极电连接，内部电极11与直流电源的正极电连接。

作为本发明的进一步改进，上述内部电极11和外部电极10分别为圆筒形，内部电极11和外部电极10沿着竖直方向同轴设置。

作为本发明的进一步改进，上述进气管6的出气口处设有曝气器13，曝气器13设置在内立管2内的下部，所述出水管9处设有除泡沫装置12。曝气器13可让臭氧更多的溶入废水中，以提高臭氧的氧化处理效果。

作为本发明的进一步改进，上述紫外灯管3为可发出电磁波的波长为185nm或254nm的双波段紫外灯管，所述紫外灯管3的发光部的长度为内立管2长度的70％—80％。

作为本发明的进一步改进，上述外部电极10与内部电极11之间进行电解催化氧化的电压为5～24V，所述进气管6内的臭氧浓度为10mg/L～50mg/L，废水的反应停留时间为30min～150min。

上述进气管6内的臭氧浓度仅为10mg/L～50mg/L就可对废水中难降解的有机物质获得很好的臭氧氧化效果，是因为在内立管内的紫外灯管会发出紫外线对废水进行照射，同时臭氧也会对废水进行氧化、分解，由于紫外光解、臭氧氧化的处理过程是集中在内立管内部，故可让紫外光照强度非常高，臭氧的利用率高，由此可极大地强化紫外光照的光解效果，以及臭氧氧化的处理效果，让废水中难降解的有机物质能够更加高效的降解。

作为本发明的进一步改进，上述外部电极10与内部电极11之间进行电解催化氧化的电压为8～20V，所述进气管6内的臭氧浓度为20mg/L～40mg/L，废水的反应停留时间为50min～120min。

作为本发明的进一步改进，上述外部电极10与内部电极11之间进行电解催化氧化的电压为12～18V，所述进气管6内的臭氧浓度为25mg/L～35mg/L，废水的反应停留时间为80min～100min。

作为本发明的进一步改进，上述外部电极10采用不锈钢制成，内部电极11采用金属钛制成，内部电极11的表面涂覆有贵金属氧化物涂层。

本发明的废水多重内循环可控电解耦合氧化处理装置在使用时，可让经预处理后的废水由进水管8进入容器1内的空腔中，然后废水会通过内立管2经由内立管2侧壁的中下部设有多个进液孔4进入内立管2内，而进气管6会将来自臭氧气源的含有臭氧的气体输入到内立管2的下部，然后再沿着内立管2向上运动，最后流出内立管2并进入容器1内的空腔的上部，然后再循环下移，重新通过内立管2经由内立管2侧壁的中下部设有多个进液孔4进入内立管2内，如此循环往复，直至将废水处理到符合排放标准；在此过程中含有臭氧的气体会向上推动内立管2内的废水，让内立管2内的废水自下而上流动，并从内立管2的上部设有的出液口5流出内立管2，回到容器1内的空腔中；在废水穿过内立管2的过程中，设置在内立管2内的紫外灯管3，会发出波长为185nm或254nm的电磁波对废水进行照射，同时臭氧也会对废水进行氧化、分解，由于紫外光解、臭氧氧化的处理过程是集中在内立管2内部，故可让紫外光照强度非常高，臭氧浓度大，并可通过内循环对废水进行多次处理，由此可极大地强化紫外光照的光解效果，以及臭氧氧化的处理效果，让废水中难降解的有机物质能够更加高效的降解；此外，内立管2内部利用含有臭氧的气体曝气会产生大量气泡，形成气液的混合状态，利于紫外灯光穿透水体，增加紫外光光解效果。同时紫外光照促进气泡中的臭氧分解成更多的活性自由基，提高臭氧的利用率、减小臭氧投加量，并对水体中细菌、真菌、支原体等微生物有较好的杀菌、消毒作用。

经臭氧、紫外光催化氧化后的废水通过内立管2上部的出液口5溢流到容器1内的空腔后，将外部电极10与直流电源的正极电连接，内部电极11与直流电源的负极电连接，让废水在容器1内进一步被电解氧化处理，同时带动待处理废水从内部电极圆筒下端进水孔进入内部电极圆筒内进行紫外光解、臭氧氧化，溢流出外部电极中进行电解氧化，由此实现让整个装置内部的水体的多次循环流动，让电解更充分，直至达到排放标准，再经过臭氧耦合光电高级氧化处理后的废水会通过出水管9流出，出水管9处的除泡沫装置12可起到分离杂质的作用，经过臭氧耦合光电高级氧化处理后的废水达到排放标准后，即可进行排放或回收利用，反应中的气体由气体排出管7排出。

臭氧氧化具有较高的氧化还原电位，产生大量的自由基，氧化水体中的降解有机物，但臭氧对有机物的反应有选择性，且难以将有机物有效分解，本发明通过打开紫外灯电源开关，在臭氧、紫外灯的双重作用下，即可实现对废水中有机物高效率的进行氧化降解。

紫外线消毒具有广谱性，同时紫外线光子能量破坏水中各种病毒、细菌以及致病微生物的遗传系统结构，达到消毒杀菌目的。

紫外灯光解促进气泡中的臭氧分解成更多的活性自由基，可以有效提高臭氧的利用率、减小臭氧投加量。由于臭氧曝气存在大量气泡，气泡液的混合状态，有利于紫外灯光穿透水体，增加紫外光光解效果。

废水经过紫外光、臭氧的氧化分解后，再对其施加5～24V电压进行电解催化氧化，通过电解产生羟基自由基，进一步实现污染物质、尤其是苯酚等难降解有机物的催化降解，充分反应后由出水管进行排放。

反应装置中的臭氧气体反应后，通过反应装置顶端的气体排出管7排出并进行臭氧尾气处理，采用热催化工艺进行臭氧尾气破坏，避免臭氧外泄污染环境，然后排放。

本发明装置将臭氧氧化与紫外光催化、电解技术相结合。在同一个装置中实现废水臭氧氧化和光催化、电解催化等高级氧化联动处理，极大提高了处理效率，减少装置占地面积，可推广应用于高浓度、难降解有机废水的深度处理。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明范围进行限定，在不脱离本发明设计精神前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.废水多重内循环可控电解耦合氧化处理装置，其特征是：包括容器(1)，容器(1)的轴线位于竖直方向，容器(1)内沿着竖直方向设有内立管(2)，内立管(2)内设有紫外灯管(3)，内立管(2)侧壁的中下部设有多个进液孔(4)，内立管(2)的上部设有出液口(5)，内立管(2)的下部与进气管(6)的出气口相通，进气管(6)的进气口与臭氧气源相通，容器(1)的上部设有气体排出管(7)；

所述容器(1)的下部设有进水管(8)，容器(1)的上部设有出水管(9)，容器(1)的内侧壁处设有外部电极(10)，内立管(2)的外侧壁处设有内部电极(11)，外部电极(10)与电源的一个正极或负极电连接，内部电极(11)与电源的另一个电极电连接。

2.如权利要求1所述的废水多重内循环可控电解耦合氧化处理装置，其特征是：所述内部电极(11)和外部电极(10)分别为圆筒形，内部电极(11)和外部电极(10)沿着竖直方向同轴设置。

3.如权利要求2所述的废水多重内循环可控电解耦合氧化处理装置，其特征是：所述进气管(6)的出气口处设有曝气器(13)，曝气器(13)设置在内立管(2)内的下部，所述出水管(9)处设有除泡沫装置(12)。

4.如权利要求3所述的废水多重内循环可控电解耦合氧化处理装置，其特征是：所述紫外灯管(3)为可发出电磁波的波长为185nm或254nm的双波段紫外灯管，所述紫外灯管(3)的发光部的长度为内立管(2)长度的70％—80％。

5.如权利要求1至4中任何一项所述的废水多重内循环可控电解耦合氧化处理装置，其特征是：所述外部电极(10)与内部电极(11)之间进行电解催化氧化的电压为5～24V，所述进气管(6)内的臭氧浓度为10mg/L～50mg/L，废水的反应停留时间为30min～150min。

6.如权利要求5所述的废水多重内循环可控电解耦合氧化处理装置，其特征是：所述外部电极(10)与内部电极(11)之间进行电解催化氧化的电压为8～20V，所述进气管(6)内的臭氧浓度为20mg/L～40mg/L，废水的反应停留时间为50min～120min。

7.如权利要求6所述的废水多重内循环可控电解耦合氧化处理装置，其特征是：所述外部电极(10)与内部电极(11)之间进行电解催化氧化的电压为12～18V，所述进气管(6)内的臭氧浓度为25mg/L～35mg/L，废水的反应停留时间为80min～100min。

8.如权利要求7所述的废水多重内循环可控电解耦合氧化处理装置，其特征是：所述外部电极(10)采用不锈钢制成，内部电极(11)采用金属钛制成，内部电极(11)的表面涂覆有贵金属氧化物涂层。

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