CN1565984A

CN1565984A - 一种连续快速处理水的电化学方法及装置

Info

Publication number: CN1565984A
Application number: CN 03146532
Authority: CN
Inventors: 曲久辉; 刘红; 雷鹏举; 葛建团
Original assignee: Research Center for Eco Environmental Sciences of CAS
Current assignee: Research Center for Eco Environmental Sciences of CAS
Priority date: 2003-07-07
Filing date: 2003-07-07
Publication date: 2005-01-19
Anticipated expiration: 2023-07-07
Also published as: CN1270980C

Abstract

一种连续快速水处理方法，包括至少由3个相同的电化学单元组合而成的封闭式电化学反应器，电化学反应器底部和顶部分别设有进水口、出水口，出水口直接与水流量控制阀相连。每个电化学单元由一个方柱、方柱上下的连接法兰、方柱下部的布水板和与方柱竖直方向平行的若干电极板、导电板体构成。电化学单元采用双极板电路，至少有一对不溶性电极，在阳极和阴极之间至少有1个导电板体。对电化学反应器中的每个电化学单元施以不同方向电场、形成一个软“S”型流道，待处理水体从反应器底部入水口流入，从反应器顶部经过流量控制阀调节流速后流出；通过电化学反应器内感应电流溶解的多价金属离子及其聚合形态的絮凝和吸附作用、阴极产生的H₂的电气浮作用和催化氧化型阳极的电催化氧化作用，借助软“S”型流道设计的协同效应，使水和废水得以良好的净化，尤其是对废水中表面活性剂的去除达到了很好的效果。不需要添加化学药剂和鼓入空气。

Description

一种连续快速处理水的电化学方法及装置

发明领域

本发明涉及水和废水的一种连续快速的处理方法及装置，具体是利用电絮凝、电气浮、电化学氧化及本发明设计的软“S”型流道的协同作用来净化水和废水。

背景技术

目前，电化学方法净化水和废水主要是利用其电絮凝、电气浮和氧化还原的单独作用，可溶性电极消耗量大，处理效果有限。近几年研究开发的电聚浮除设备，实现了电絮凝和电气浮的协同，但其电极极板和导电板体上的沉积较多且难以通过水力冲刷作用去除，从而使得电极间电阻逐步增大，削弱了同等电量下的处理效果；往返机械折流易使水中溶气的气泡粒径逐步变大从而导致气浮效果下降。

发明内容

本发明的目的是：将电絮凝、电气浮和电化学氧化集成为一个简单易操作且节能的设备，充分利用电化学方法净化水的电絮凝、电气浮和氧化还原的协同作用，使水质得到净化。

本发明由于对电化学反应器之每个电化学单元所施电场方向不同故对整个电化学反应器而言就形成了一个交错变化的直流电场，此相互交错的直流电场与竖直向上流的待处理水整合形成软“S”型流道。

本发明的电化学反应器的每个电化学单元的电极板体和导电板体的排列方式是竖直并与水流同向的，因而避免了电极板和导电板体上产生沉积物等而对电化学系统带来的不良影响。同时，电化学单元采用双极板电路设计，而实现了节能。

本发明设计的软“S”型流道并借助布水板的作用，待处理水在电化学反应器中既有相当的搅动作用又有均匀的分布和流动，使得在电场作用下偶极化的水中杂质得以更多的相互接触碰撞机会从而增强了混凝效果。

本发明形成的软“S”型流道，避免了为使待处理水在电化学反应器中充分混合而采用往返机械折流而对电气浮带来的不利影响。

本发明的方法是：通过电化学反应器内感应电流溶解的多价金属离子及其聚合形态的絮凝和吸附作用、阴极产生的H₂的电气浮作用和催化氧化型阳极的电催化氧化作用，借助软“S”型流道设计，使得在电场作用下偶极化的水中杂质得以更多的相互接触碰撞机会，从而使水和废水得到良好净化，尤其是对废水中表面活性剂的去除达到了很好的效果。不需要添加化学药剂和鼓入空气。

附图说明

图1是组成电化学反应器的单个电化学单元的外壳，由一个空心方柱1、方柱上下设有连接法兰2、和方柱下部的布水板3组成；连接法兰2上设有连接孔4。

图2是组成电化学反应器的单个电化学单元的电极板、导电板体组合，由至少一对具有催化作用的不溶性电极5、若干多价金属导电板6、绝缘间隔块8、绝缘串杆9和固紧螺帽7组成。

图3为本发明装置的电化学反应器的具体例之正面剖视图。该装置包括3个电化学单元10，将图2所述的单个电化学单元的电极板、导电板体组合装入如图1所述的单个电化学单元外壳之中便构成本发明的一个电化学单元；底部设有下封头12、入水口16、加压泵20、该泵20被接在电化学反应器底部的入水口16的水路管道上；电化学反应器的顶部设一上封头11、出水口17、出水口17与流量控制阀18衔接；每个电化学单元两侧分别设有外接电源线锁15，电化学单元之间及电化学单元与上封头11下封头12之间设有密封垫圈13、以固紧螺栓14将个体单元连接起来，成为本发明装置的电化学反应器。

图4是分离浮除装置图，经上述电化学反应器处理后的水可以用本分离浮除装置进行固液分离处理。

该装置包含一入水口管道41，接电化学反应器的出水口17。一水气接触室42，一固液分离室43，在固液分离室43下部设一集水管44，一流量调节阀门47、用以控制产水量，一个净水出口48；在固液分离室43底部有一个排污口49，与排污口管路相连的是排污控制阀门40，本装置上部设一固形物溢集槽45，用以收集上浮分离的固形物，固形物溢集槽45的下部设有排污管46、用以排除上浮分离的固形物。

本发明装置的操作流程如下：

图5是本发明之实施例的流程图。待处理水500在调节池501中通过电导调节器502和pH调节器503将待处理水调整至预定的pH值及电导度；由加压泵504将调整至预定的pH值及电导度的待处理水，通过输送管道和电化学反应器入水口505送入电化学反应器506之中，此时排污阀门509和净水流量调节阀门511都是关闭状态；开启流量控制阀508，待电化学反应器中充满待处理水后，将流量控制阀508关闭；开启与电化学反应器506连接好的电源供应单元516；观测压力表，电化学反应器中待处理水达到设定压力后，开启流量控制阀508使待处理水按设定流速流入分离器510；待有浮渣溢流入浮渣收集槽513时开启净水流量调节阀门511，通过净水出水管512收集净水；浮渣通过浮渣排放管道514、污泥可开启排污控制阀门509泄入污泥处理机515处理。

具体实施方式

实施例

实施例1.处理生活污水试验

采用此发明装置处理某生活污水结果如表1所示。

表1.处理生活污水的试验结果

	表面活性剂(LAS)(mg/l)	COD(mg/l)	浊度(NTU)	电导率(μs)	pH	色度(倍)	水温(℃)
	表面活性剂(LAS)(mg/l)	COD(mg/l)	浊度(NTU)	电导率(μs)	pH	色度(倍)	水温(℃)	处理前水质	43.1	868.5	159	790	8.13	170	10.5
处理后水质	6.6	30.7	12.7	605	8.17	10	12.2	处理前水质	43.1	868.5	159	790	8.13	170	10.5
处理后水质	6.6	30.7	12.7	605	8.17	10	12.2	去除率	84.1％	96.5％	92％			94.1％

试验条件：V＝61.5v，I＝2.2A，流量＝100l/h，

水力停留时间(HRT)＝1min；水的回收率：75％

实施例2.处理机械加工污水试验

采用此发明装置处理某机械加工污水结果如表2所示。

表2.处理机械加工污水的试验结果

	表面活性剂(LAS)(mg/l)	COD(mg/l)	浊度(NTU)	电导率(μs)	pH	色度(倍)	水温(℃)
	表面活性剂(LAS)(mg/l)	COD(mg/l)	浊度(NTU)	电导率(μs)	pH	色度(倍)	水温(℃)	处理前水质	52.1	1240	270	763	8.13	160	13.7
处理后水质	13.2	116	8.3	582	8.29	7	14.5	处理前水质	52.1	1240	270	763	8.13	160	13.7
处理后水质	13.2	116	8.3	582	8.29	7	14.5	去除率	74.7％	90.6％	96.9％			95.6％

试验条件：V＝75v，I＝2.25A，流量＝100l/h，

水力停留时间(HRT)＝1min，水的回收率；75％。

实施例3.处理机械加工排水和生活排水的混合污水试验

采用此发明装置处理某机械加工排水和生活排水的混合污水结果如表3所示。

表3.处理机械加工排水和生活排水的混合污水的试验结果

	表面活性剂(LAS)(mg/l)	COD(mg/l)	浊度(NTU)	电导率(μs)	pH	色度(倍)	水温(℃)	PO₄ ^3-(mg/l)
	表面活性剂(LAS)(mg/l)	COD(mg/l)	浊度(NTU)	电导率(μs)	pH	色度(倍)	水温(℃)	PO₄ ^3-(mg/l)	处理前水质	40.3	309.7	160	794	8.07	170	14.3	8.2
处理后水质	8.1	26.7	3.8	572	8.18	10	15.2	/	处理前水质	40.3	309.7	160	794	8.07	170	14.3	8.2
处理后水质	8.1	26.7	3.8	572	8.18	10	15.2	/	去除率	79.9％	91.4％	97.6％			94％		100％

试验条件：V＝61v，I＝2.2A，流量＝100l/h，

水力停留时间(HRT)＝1min，水的回收率；75％。

实施例4.处理地表水试验

采用此发明装置处理地表水试验结果如表4所示。

表4.处理地表水的试验结果

	处理前	处理后	去除率
	处理前	处理后	去除率	COD (mg/l)	43.65	9.77	77.6％
PO₄ ^3- (mg/l)	10.0	/	100％	COD (mg/l)	43.65	9.77	77.6％
PO₄ ^3- (mg/l)	10.0	/	100％	NO₃ ^- (mg/l)	2.6	2.3	11.5％
NH₄ ⁺	6.7	6.4	4.5％	NO₃ ^- (mg/l)	2.6	2.3	11.5％
NH₄ ⁺	6.7	6.4	4.5％	浊度 (NTU)	41	4.16	89.9％
电导 (μs)	517	477		浊度 (NTU)	41	4.16	89.9％
电导 (μs)	517	477		pH	8.1	8.1
色度 (倍)	50	4	92％	pH	8.1	8.1
色度 (倍)	50	4	92％	水温 (℃)	19.1	21.4

试验条件：V＝88v，I＝2.2A，流量＝100l/h，

水力停留时间(HRT)＝1min，水的回收率；75％。

实施例5.处理某生活区污水的试验

生活污水取于中科院某研究所生活区生活污水排水口，其水质情况列于表5。

表5.处理某生活区生活污水的试验结果

	处理前	处理后	去除率
	处理前	处理后	去除率	COD (mg/l)	329	137.4	58.2％
PO₄ ^3- (mg/l)	20.0	/	100％	COD (mg/l)	329	137.4	58.2％
PO₄ ^3- (mg/l)	20.0	/	100％	NO₃ ^- (mg/l)	/	/
NH₄ ⁺	32.76	24.24	26％	NO₃ ^- (mg/l)	/	/
NH₄ ⁺	32.76	24.24	26％	浊度 (NTU)	122.5	20.1	83.6％
电导 (μs)	1140	909		浊度 (NTU)	122.5	20.1	83.6％
电导 (μs)	1140	909		pH	7.61	7.99
色度 (倍)	25	12	52％	pH	7.61	7.99
色度 (倍)	25	12	52％	水温 (℃)	20.7	23.7
表面活性剂(LAS) (mg/l)	4.01	0.82	79.6％	水温 (℃)	20.7	23.7
表面活性剂(LAS) (mg/l)	4.01	0.82	79.6％	细菌总数×10⁷(个/ml)	9.8	3.3	66.3％

试验条件：V＝43.8v，I＝2.24A，流量＝100l/h，

水力停留时间(HRT)＝1min，水的回收率；75％。

Claims

1.一种连续快速的电化学水处理方法，包括使用一封闭的电化学反应器，该电化学反应器至少由3个相同的电化学单元组合而成；电化学反应器底部和顶部分别设有下封头和上封头，下封头、上封头上分别设有进水口、出水口；出水口直接与水流量控制阀相连。对每个电化学单元施以不同方向电场，此方向相互交错的直流电场与竖直流向的待处理水整合形成软“S”型流道。

2.权利要求1所述方法也包括当待处理水体从电化学反应器内流过时由感应电流产生的多价金属离子及其水解聚合形态的絮凝和吸附，不溶性电极的催化氧化及发生电解反应时产生的微小气泡的气浮并借助软“S”型流道的协同效应，使水和废水得以净化。

3.按照权利要求1所述电化学单元内配置一对或数对电极板，其以阳极、阴极交错的方式排列，各对极板间可配置一个或数个不与电源相连的导电板体。

电极板和导电板体竖直向上平行排列并置于电化学单元底部的多孔板上。

4.按照权利要求1、2、3所述电化学反应器内不溶性电极之间产生的电场诱导待处理水中杂质偶极化，借助软“S”型流道和多孔板的协同效应而凝聚。

5.按照权利要求1、4所述方法，经电化学反应器处理后的水通过流量控制阀后进入一固液分离装置，包括竖式气浮分离和平流式气浮分离。

6.按照权利要求2所述待处理水体在电化学反应器内的水力停留时间为1-12min。

7.权利要求1所述方法，其所施加的直流电压为50v-200v。

8.按照权利要求3所述竖直向上平行排列的电极板和导电板体之间距为1-8cm。