CN119430552B - 污水处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种污水处理系统，包括预处理装置、三维电极催化氧化装置、强氧化装置以及分离装置，三维电极催化氧化装置与预处理装置连通，三维电极催化氧化装置包括壳体、阳极电极板、阴极电极板、粒子电极组件及光源组件，阳极电极板及阴极电极板设于壳体内，粒子电极组件设于阳极电极板及阴极电极板之间，阳极电极板、阴极电极板及粒子电极组件之间设置有容置空间，光源组件设于容置空间内，阴极电极板及粒子电极组件的表面均涂覆有光催化涂层，光催化涂层内具有光催化剂；强氧化装置与三维电极催化氧化装置连通；分离装置与强氧化装置连通。本发明适应性强，可应用于多种类型的污染物质处理。

Description

污水处理系统

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，特别是涉及一种污水处理系统。

背景技术

在石化仓储行业，如出现泄漏、自然灾害等情况，仓储化学品大量泄漏，造成大量高浓度的化学品混杂而产生的污水中含有大量烃类、酚类、重金属离子等难降解物质，对环境和人体健康构成严重威胁，传统污水处理技术如生物处理、化学沉淀等往往难以有效去除这些污染物，且可能产生二次污染。因此很有必要研发一种能无选择性地分解有机物分子，使其被氧化分解为无害或低毒的物质的污水处理系统。

发明内容

基于此，有必要针对一旦仓储化学品泄漏而产生的污水中含有大量烃类、酚类、重金属离子等难降解物质，对环境和人体健康构成严重威胁的问题，提供一种污水处理系统。

一种污水处理系统，包括，

预处理装置，用于对污水进行预处理；

三维电极催化氧化装置，用于经过预处理后的污水进行光电氧化处理；所述三维电极催化氧化装置与所述预处理装置连通，所述三维电极催化氧化装置包括壳体、阳极电极板、阴极电极板、粒子电极组件及光源组件，所述阳极电极板及所述阴极电极板设于所述壳体内，所述粒子电极组件设于所述阳极电极板及所述阴极电极板之间，所述阳极电极板、所述阴极电极板及所述粒子电极组件之间设置有容置空间，所述光源组件设于所述容置空间内，所述阴极电极板及所述粒子电极组件的表面均涂覆有光催化涂层，所述光催化涂层内具有光催化剂；

强氧化装置，用于经光电氧化处理后的污水进行强氧化处理；所述强氧化装置与所述三维电极催化氧化装置连通；以及

分离装置，用于使经强氧化处理后的污水固液分离，所述分离装置与所述强氧化装置连通。

在其中一个实施例中，所述粒子电极组件包括粒子电极及用于盛装粒子电极的填充格篮，所述填充格篮为由网格板制成的框篮，所述光催化涂层涂覆于所述填充格篮的表面。

在其中一个实施例中，所述粒子电极为柱状活性炭，所述活性炭的直径为2-3mm，高度为5-6mm；所述网格板的网格孔洞为2mm*2mm。

在其中一个实施例中，所述光源组件包括石英管及紫外灯，所述石英管竖立设置于所述容置空间内，所述石英管的上端端部向上穿出所述壳体外，所述石英管的底部与所述壳体密闭连接，所述紫外灯竖立设置于所述石英管内。

在其中一个实施例中，所述三维电极催化氧化装置还包括进水管及曝气管，所述进水管及所述曝气管设于所述壳体的底部，所述进水管与所述预处理装置连通，所述进水管沿其长度方向设置有进水孔，所述曝气管与外部空气泵连通，所述曝气管沿其长度方向设置有曝气孔。

在其中一个实施例中，所述强氧化装置包括外壳、光催化板、紫外光源组件以及药物供应组件，所述外壳外壳呈圆柱状结构设置，所述光催化板固定设于所述外壳的周向内壁，所述紫外光源组件设于所述外壳的中部，所述外壳的上端设置有进药口，所述进药口与所述药物供应组件连通。

在其中一个实施例中，所述光催化板的材质为金属钛，所述光催化板的表面涂覆有光催化涂层，所述光催化涂层内具有光催化剂。

在其中一个实施例中，所述光催化剂为掺杂有三价铁离子的改性二氧化钛或掺杂有导电石墨烯的改性二氧化钛。

在其中一个实施例中，所述药物供应组件包括药物罐、供药泵、供药阀及供药流量计，所述进药口通过所述供药泵与所述药物罐连通，所述供药阀及所述供药流量计设于所述供药泵及所述外壳之间，所述药物罐内存储为过氧化氢。

在其中一个实施例中，所述污水处理系统还包括储水池、水质检测器、输出泵、切换阀及控制器，所述储水池与所述分离装置连通，所述水质检测器设于所述储水池内，所述切换阀的入口与所述储水池连通，所述切换阀的一出口与外部连接管道连通，所述切换阀的另一出口与所述三维电极催化氧化装置连通，所述水质检测器与所述控制器通信连接，所述输出泵及所述切换阀与所述控制器电连接。

本发明的有益效果为：通过采用三维电极与强化氧化组合技术，构建一种高效、环保的污水处理系统，并在光催化作用下，能够产生大量自由基(如·OH)，这些自由基能无选择性地攻击并分解有机物分子，使其被氧化分解为无害或低毒的物质，可在短期内大量处理高浓度、多组分的废水；本发明所述污水处理系统适应性强，可应用于多种类型的污染物质处理，既可作为难降解酚类废水的深度处理技术，也可用于难降解废水的前处理措施来提高可生物降解性能，加上传统的生物处理方式以降低处理成本。

附图说明

图1为本发明之一种实施方式中污水处理系统的结构示意图；

图2为本发明之污水处理系统中预处理装置的组装结构图；

图3为本发明之污水处理系统中三维电极催化氧化装置的内部结构示意图；

图4为本发明之污水处理系统中三维电极催化氧化装置的俯视内部结构示意图；

图5为本发明之污水处理系统中强氧化装置的内部结构示意图。

附图中标号的含义为：

100-污水处理系统；

10-预处理装置，11-调节池，12-格栅，13-沉淀池，14-加药机构，141-加药管，142-加药泵，143-药物储罐，144-加药阀，145-加药流量计，15-第一pH传感器；

20-三维电极催化氧化装置，21-壳体，22-阳极电极板，23-阴极电极板，24-粒子电极组件，241-填充格篮，242-粒子电极，25-光源组件，251-石英管，252-紫外灯，26-进水管，261-进水孔，27-曝气管，271-曝气孔，28-容置空间；

30-强氧化装置，31-外壳，32-光催化板，33-紫外光源组件，331-石英管，332-紫外灯，34-药物供应组件，341-药物罐，342-供药泵，343-供药阀，344-供药流量计，35-第二pH传感器；

40-分离装置；

50-输送泵；

60-传送泵；

70-抽送泵；

80-输出泵；

90-切换阀；

110-储水池；

120-水质检测器。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

请参阅图1，为本发明一实施方式的污水处理系统100，包括预处理装置10、三维电极催化氧化装置20、强氧化装置30以及分离装置40，所述预处理装置10用于对污水进行预处理；所述三维电极催化氧化装置20与所述预处理装置10连通，所述强氧化装置30与所述三维电极催化氧化装置20连通，所述分离装置40与所述强氧化装置30连通。

请参阅图2，所述预处理装置10包括调节池11、格栅12、沉淀池13及加药机构14，所述调节池11设置有进水口及出水口，所述格栅12设置于所述出水口处，所述出水口与所述沉淀池13连通，所述调节池11设置有加药口，所述加药口与所述加药机构14连通，所述加药机构14包括加药管141、加药泵142、药物储罐143、加药阀144及加药流量计145，所述加药泵142通过所述加药管141与所述加药口连通，所述加药泵142与所述加药存储罐连通，所述加药阀144及所述加药流量计145设于所述加药泵142及所述调节池11之间，在本实施例中，所述加药机构14为两个，一个所述加药机构14中的药物储罐143主要存储有氢氧化钠溶液，另一个所述加药机构14中的药物储罐143主要存储有盐酸溶液。

工作时，污水自所述进水口进入调节池11内，通过加药机构14来调节污水的pH值，使污水的pH值达到7，通过格栅12去除大颗粒杂质，再进入沉淀池13去除悬浮物及部分油类物质，由此使污水的水质稳定。

请参阅图1，所述污水处理系统100还包括输送泵50，所述输送泵50设于所述沉淀池13与所述三维电极催化氧化装置20之间，主要用于将沉淀池13内的污水输送至三维电极催化装置中。

请参阅图3及图4，所述三维电极催化装置包括壳体21、阳极电极板22、阴极电极板23、粒子电极组件24、光源组件25、进水管26及曝气管27，所述壳体21的内壁设置有阳极卡槽以及阴极卡槽，所述阳极电极板22卡入所述阳极卡槽中，所述阴极电极板23卡入所述阴极卡槽中，阳极电极板22采用天然石墨压制平板，阴极电极板23采用金属钛板，所述阴极电极板23的外壁涂覆有光催化涂层，所述光催化涂层内具有光催化剂，所述光催化剂为掺杂有三价铁离子的改性二氧化钛或掺杂有导电石墨烯的改性二氧化钛。在本实施例中，所述阳极电极板22及所述阴极电极板23的数量均为两个，所述阳极电极板22及所述阴极电极板23之间相互平行相间设置。

请参阅图3及图4，所述粒子电极组件24设于所述阳极电极板22及所述阴极电极板23之间，所述粒子电极组件24包括粒子电极242及用于盛装粒子电极242的填充格篮241，其中，所述粒子电极242为柱状活性炭，所述活性炭的直径为2-3mm，高度为5-6mm，所述填充格篮241固定设置于所述壳体21的内壁上，所述填充格篮241的侧端与所述阳极电极板22及所述阴极电极板23均不接触，这样能有效避免粒子电极组件24与所述阳极电极板22及所述阴极电极板23接触而造成短路的现象发生。所述填充格篮241上方设置有开口，所述粒子电极242自开口放入所述填充格篮241内。所述填充格篮241为由网格板制成的框篮，所述网格板的网格孔洞为2mm*2mm，所述网格板的材质为金属钛，所述网格板的外壁涂覆有光催化涂层，所述光催化涂层内具有光催化剂，所述光催化剂为掺杂有三价铁离子的改性二氧化钛或掺杂有导电石墨烯的改性二氧化钛。

请参阅图3及图4，所述阳极电极板22、所述阴极电极板23及所述粒子电极组件24之间设置有容置空间28，所述光源组件25设于所述容置空间28内，所述光源组件25包括石英管251及紫外灯252，所述石英管251竖立设置于所述容置空间28内，所述石英管251的上端端部向上穿出所述壳体21外，所述石英管251的底部与所述壳体21密闭连接，所述紫外灯252竖立设置于所述石英管251内，这样能确保污水不会进入到石英管251内，确保紫外灯252不会发生短路。所述进水管26及所述曝气管27设于所述壳体21的底部，所述进水管26与所述输送泵50连通，所述进水管26沿其长度方向设置有进水孔261。所述曝气管27与外部空气泵连通，所述曝气管27沿其长度方向设置有曝气孔271。所述壳体21的底部侧壁设置有排污管。

工作时，污水自进水管26进入壳体21内，所述阳极电极板22与电源中的正极电连接，所述阴极电极板23与电源中的负极电连接，在电解过程中，阴极电极板23放出电子使污水中的阳离子因得到电子而还原；阳极电极板22得到电子使污水中的阴离子失去电子而氧化，如此能将污水中部分有害物质被除去的同时，产生自由基；而紫外灯252发出的紫外光照射所述阴极电极板23及所述填充格篮241，使其表面的光催化剂产生大量自由基，对污水中的部分有机物进行氧化分解。同时，曝气管27提供充足的溶解氧，有效促进光催化反应效率。

请参阅图1，所述污水处理系统100还包括传送泵60，所述传送泵60设于所述三维电极催化装置及所述强氧化装置30之间，所述传送泵60通过导管与所述排污管连通，主要用于将经光电氧化反应后的污水传送至强氧化装置30内。

请参阅图5，所述强氧化装置30包括外壳31、光催化板32、紫外光源组件33以及药物供应组件34，所述外壳31呈圆柱状结构设置，所述外壳31的上端设置有进口，所述进口通过导管与所述传送泵60连通，所述光催化板32固定设置于所述外壳31的内壁，所述光催化板32设于所述外壳31的周向，所述光催化板32的材质为金属钛，所述光催化板32的表面涂覆有光催化涂层，所述光催化涂层内具有光催化剂，所述光催化剂为掺杂有三价铁离子的改性二氧化钛或掺杂有导电石墨烯的改性二氧化钛。所述紫外光源组件33包括石英管331及紫外灯332，该石英管331竖立设置于所述外壳31的中部，所述石英管331的上端端部向上穿出所述外壳31外，所述石英管331的底部与所述外壳31密闭连接，所述紫外灯332竖立设置于所述石英管331内。由于外壳31圆柱状结构设置，而紫外灯332竖立设置于所述石英管331内，这样能确保紫外灯332发出的紫光能全面覆盖所述光催化板32，有效增加光与光催化剂的接触面积。

请参阅图5，所述外壳31的上端设置有进药口，所述进药口与所述药物供应组件34连通，所述药物供应组件34包括药物罐341、供药泵342、供药阀343及供药流量计344，所述进药口通过所述供药泵342与所述药物罐341连通，所述供药阀343及所述供药流量计344设于所述供药泵342及所述外壳31之间，所述药物罐341内存储为过氧化氢。

工作时，污水自进口进入外壳31内，而过氧化氢自进药口进入外壳31内，使外壳31内的污水pH值调节至4，在紫光灯发出的紫外光照射光催化板32，在光催化作用以及酸性条件下，促使过氧化氢分解产生具有极强氧化能力的羟基自由基(·OH)，羟基自由基能够攻击并破坏污染物的分子结构，使其被氧化分解为无害或低毒的物质。

请参阅图1，所述污水处理系统100还包括抽送泵70，所述外壳31的底部侧端设置有出口，所述出口通过所述抽送泵70与所述分离装置40连通。

请参阅图1，所述分离装置40用于使经强化氧化处理后的污水固液分离，通常采用沉淀、过滤或离心等方式去除在三维电极催化氧化装置20及强氧化装置30中产生的沉淀物或悬浮物。

请参阅图1，所述污水处理系统100还包括储水池110，所述储水池110与所述分离装置40连通，经强化氧化处理后的污水于分离装置40固液分离后的液体进入储水池110中。

请参阅图1、图2及图5，所述污水处理系统100还包括pH传感器及控制器，所述pH传感器的数量为两个，包括第一pH传感器15及第二pH传感器35，所述第一pH传感器15设于调节池11内，所述第二pH传感器35设于所述外壳31内，所述第一pH传感器15及所述第二pH传感器35均与所述控制器通信连接，所述供药泵342、所述抽送泵70及两个所述加药泵142与所述控制器电连接。

请参阅图1、图2及图5，控制器根据第一pH传感器15检测到的pH值来控制两个加药泵142工作，以实现自动将调节池11内的污水pH值调节为7，由此能为后续污水处理提供更加稳定的水质，有效减轻污水对管道的腐蚀作用，有效延长本污水处理系统100中各管道的使用寿命。

在强氧化装置30工作前，控制器根据第二pH传感器35检测到的pH值来控制供药泵342工作，以实现自动将外壳31内的污水pH值调节为4，由此能动态调整过氧化氢的加入量，有效提高污水处理效果之余，还能控制污水处理成本。

在强氧化装置30工作过程中，控制器根据第二pH传感器35检测到的pH值来控制抽送泵70工作，以判断外壳31内的反应是否完成。一般而言，此时当据第二pH传感器35检测到的pH值接近7时，可以判断外壳31内的反应已经完成，即完成强氧化处理步骤，控制器控制抽送泵70工作，以将强化氧化处理后的污水送入分离装置40中。

请参阅图1，所述污水处理系统100还包括水质检测器120、输出泵80及切换阀90，所述水质检测器120设于所述储水池110内，所述水质检测器120与所述控制器通信连接，所述输出泵80与所述储水池110连通，所述切换阀90的入口与所述输出泵80连通，所述切换阀90的一出口与外部连接管道连通，所述切换阀90的另一出口与进水管26连通，所述输出泵80及所述切换阀90均与所述控制器电连接。

当水质检测器120检测得到的水质信息符合要求时，控制器控制输出泵80工作，并使切换阀90进行切换，使储水池110与外部连接管道连通，通过外部连接管道，液体可以进行排放或进入到生物滤池中进行深度处理。

当水质检测器120检测得到的水质信息不符合要求时，控制器控制输出泵80工作，并使切换阀90进行切换，使储水池110与进水管26连通，由此储水池110内的水便能重新进入三维电极催化装置及强氧化装置30中进行处理。这样一来污水处理系统100的自动化程度更高，更方便操作人员操作；且污水处理效果好。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种污水处理系统，其特征在于，包括，

预处理装置，用于对污水进行预处理，所述预处理装置包括调节池、格栅、沉淀池及加药机构，所述调节池设置有第一pH传感器，所述调节池设置有进水口及出水口，所述格栅设置于所述出水口处，所述出水口与所述沉淀池连通，所述调节池设置有加药口，所述加药口与所述加药机构连通，所述加药机构包括加药管、加药泵、药物储罐、加药阀及加药流量计，所述加药泵通过所述加药管与所述加药口连通，所述加药泵与所述加药存储罐连通，所述加药阀及所述加药流量计设于所述加药泵及所述调节池之间，所述加药机构为两个，一个所述加药机构中的所述药物储罐主要存储有氢氧化钠溶液，另一个所述加药机构中的所述药物储罐主要存储有盐酸溶液；三维电极催化氧化装置，用于经过预处理后的污水进行光电氧化处理；所述三维电极催化氧化装置与所述预处理装置连通，所述三维电极催化氧化装置包括壳体、阳极电极板、阴极电极板、粒子电极组件及光源组件，所述阳极电极板及所述阴极电极板设于所述壳体内，所述粒子电极组件设于所述阳极电极板及所述阴极电极板之间，所述粒子电极组件包括粒子电极及用于盛装粒子电极的填充格篮，所述填充格篮的侧端与所述阳极电极板及所述阴极电极板均不接触，所述阳极电极板、所述阴极电极板及所述粒子电极组件之间设置有容置空间，所述光源组件设于所述容置空间内，所述阴极电极板及所述粒子电极组件的表面均涂覆有光催化涂层，所述光催化涂层内具有光催化剂；

强氧化装置，用于经光电氧化处理后的污水进行强氧化处理；所述强氧化装置与所述三维电极催化氧化装置连通，所述强氧化装置包括外壳、光催化板、紫外光源组件以及药物供应组件，所述外壳呈圆柱状结构设置，所述外壳内设置有第二pH传感器，所述外壳的底部侧端设置有出口，所述光催化板固定设于所述外壳的周向内壁，所述紫外光源组件设于所述外壳的中部，所述外壳的上端设置有进药口，所述进药口与所述药物供应组件连通，所述药物供应组件包括药物罐、供药泵、供药阀及供药流量计，所述进药口通过所述供药泵与所述药物罐连通，所述供药阀及所述供药流量计设于所述供药泵及所述外壳之间，所述药物罐内存储为过氧化氢；

分离装置，用于使经强氧化处理后的污水固液分离，所述分离装置与所述强氧化装置连通；

抽送泵，所述出口通过所述抽送泵与所述分离装置连通；以及

控制器，所述第一pH传感器及所述第二pH传感器与所述控制器通信连接，所述加药泵、所述供药泵及所述抽送泵均与所述控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于，所述粒子电极组件包括粒子电极及用于盛装粒子电极的填充格篮，所述填充格篮为由网格板制成的框篮，所述光催化涂层涂覆于所述填充格篮的表面。

3.根据权利要求2所述的污水处理系统，其特征在于，所述粒子电极为柱状活性炭，所述活性炭的直径为2-3mm，高度为5-6mm；所述网格板的网格孔洞为2mm*2mm。

4.根据权利要求3所述的污水处理系统，其特征在于，所述光源组件包括石英管及紫外灯，所述石英管竖立设置于所述容置空间内，所述石英管的上端端部向上穿出所述壳体外，所述石英管的底部与所述壳体密闭连接，所述紫外灯竖立设置于所述石英管内。

5.根据权利要求4所述的污水处理系统，其特征在于，所述三维电极催化氧化装置还包括进水管及曝气管，所述进水管及所述曝气管设于所述壳体的底部，所述进水管与所述预处理装置连通，所述进水管沿其长度方向设置有进水孔，所述曝气管与外部空气泵连通，所述曝气管沿其长度方向设置有曝气孔。

6.根据权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于，所述光催化板的材质为金属钛，所述光催化板的表面涂覆有光催化涂层，所述光催化涂层内具有光催化剂。

7.根据权利要求1或6所述的污水处理系统，其特征在于，所述光催化剂为掺杂有三价铁离子的改性二氧化钛或掺杂有导电石墨烯的改性二氧化钛。

8.根据权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于，还包括储水池、水质检测器、输出泵及切换阀，所述储水池与所述分离装置连通，所述水质检测器设于所述储水池内，所述切换阀的入口与所述储水池连通，所述切换阀的一出口与外部连接管道连通，所述切换阀的另一出口与所述三维电极催化氧化装置连通，所述水质检测器与所述控制器通信连接，所述输出泵及所述切换阀与所述控制器电连接。