CN201240964Y - 超声电凝聚-膜滤组合水处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于污水处理技术，具体涉及一种超声电凝聚－膜滤组合水处理装置，它包括箱体、电凝聚器、超声波发生器和直流电源。箱体的一侧设置进水管，另一侧设置溢流管，底部设置排空管。超声波发生器设置在箱体中间，将箱体隔断成左右两部分，只在上超声波发生器顶部留有左右两部分相通的空间，电凝聚器设置在超声波发生器靠近装置进水一侧的下部，在超声波发生器靠近装置出水一侧设置有中空纤维膜组件，从中空纤维膜组件中接出出水管。该装置融合声化学、电化学与膜过滤技术，从根本上解决传统的电解水处理中的钝化、极化、堵塞、高耗低效以及膜过滤水处理中膜污染等问题，结构简单，处理效果好。

Description

超声电凝聚-膜滤组合水处理装置

技术领域

本实用新型属于污水处理技术，具体涉及一种融合了声化学、电化学与膜过滤技术的水(污废水)处理装置。

背景技术

在水中施加电场后，水中会发生电解氧化还原、絮凝吸附和电气浮、杀菌消毒、调整pH值和吸附共沉淀等化学反应过程，在这些过程的协同作用下，不仅可有效去除水中的胶体悬浮物、重金属、有机物、氨氮、磷等，还能对水进行有效的广谱消毒，处理效果不受环境温度影响，加上其设备简单、操作简便、易于实现自动控制等优点，在分散性小水量用户的给水和废水处理中很有发展前途。但电极钝化等带来的高能耗、低效率、维护困难等问题限制了该技术的推广。为了解决这一问题，现有技术一是采用强化极间流速，通过水流的冲刷作用减缓钝化、极间堵塞等，但该方法无法从根本上解决问题；二是采用倒极、脉冲电源、交变电源等方法，该方法可从根本上解决上述问题，但对电源、电极等均提出了新的要求，增加了成本。

膜分离与常规水处理工艺相比，具有设备简单、操作方便、分离效率高和节能等特点，已经在许多领域得到了广泛应用。而长期使用后的膜表面会产生沉积和结垢，使膜孔堵塞，产水量下降，因此对污染膜进行定期的清洗是必要的。目前常用的清洗方法有：1)反冲。即用气体、液体等作反冲介质，对膜管施加反向作用力，使膜表面及膜孔吸附的污染物脱离滤膜，恢复通量，可有效地去除凝胶层，减少膜污染。2)负压清洗。主要是通过真空抽吸，在膜功能面侧形成负压，去除膜表面和膜内部的污染物。3)机械清洗。如用超小型海绵球对管式膜进行擦洗。4)化学清洗。根据膜和污染物的性质选择合适的清洗液配方，选择清洗剂要考虑既能去除膜污染物，又对膜无腐蚀作用。5)在线电场清洗。用导电膜并在膜器上安装电极，在过滤过程中间隔一定时间在膜上加电场，使膜面及附近带电粒子或分子沿电场方向迁移，可去除沉积在膜面的带电污染物。这些清洗方法都在一定程度上提高了膜渗透通量，但是存在向系统引入新的污染物及破坏膜材料的可能性，另外运行与清洗之间的转换步骤较多，较为繁琐。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术存在的上述不足，提供一种超声电凝聚-膜滤组合水处理装置。该装置融合声化学、电化学与膜过滤技术，从根本上解决传统的电解水处理中的钝化、极化、堵塞、高耗低效以及膜过滤水处理中膜污染等问题，结构简单，处理效果好。

本实用新型的技术方案如下：

本超声电凝聚-膜滤组合水处理装置包括：箱体、设置在箱体内的电凝聚器和超声波发生器、以及设置在箱体外并电连接电凝聚器和超声波发生器的直流电源；所述箱体的一侧设置进水管，另一侧设置溢流管，底部设置排空管。所述超声波发生器设置在箱体中间，将箱体隔断成左右两部分，只在上超声波发生器顶部留有左右两部分相通的空间，电凝聚器设置在超声波发生器靠近装置进水一侧的下部，在超声波发生器靠近装置出水一侧设置有中空纤维膜组件，从中空纤维膜组件中接出出水管，出水管外接抽吸泵出水。

在所述箱体的进水一侧设置有隔板，隔断进水管与箱体左部分空间的直接相通，只在隔板下部分与电凝聚器相对应的位置开有过水孔，使进水管与箱体左部分空间相通，其作用是确保均匀进水，使进水首先经过电解，并留出充分的絮凝空间。

在所述箱体的设置有溢流管一侧设置隔板B，隔断箱体右部分空间与溢流管的直接相通，只在隔板B下端与箱体右部分空间底部之间留出过水空间，使溢流管与箱体左部分空间相通，其作用是防止短流，避免水未经充分絮凝而从溢流管流出。

本装置的特点是由超声波发生器作为电解部分与絮凝部分的隔断，两面发射，同时作用于电凝聚器和中空纤维膜组件，这样的结构设计使得超声波在对电凝聚器辐照的同时，对中空纤维膜组件也起到了在线清洗作用，其在水溶液中传播时产生的空化效应及由此引发力学效应和化学效应，能够实现：1)对电极表面的清洗和去钝化：水的电解处理中会在电极表面生成一层氧化物膜，从而改变电极表面性质，导致电极活性下降和电耗增加等。利用超声波的空化效应，空化泡崩溃产生高速的微射流和冲击波对电极表面形成连续的清洗和活化，除去表面不活泼的氧化物覆盖层，可使电极复活。2)改善传质：超声波产生的微射流能破坏电解时产生的在电极-液相主体界面上的滞留层，强化污染物从液相到反应表面的传质过程，消除由传质扩散而引起的浓差极化。超声波还可使污染物在水溶液中充分地分散，从而大幅度提高反应器的处理能力。3)对膜污染有良好的清洗效果：通过破坏膜表面的滤饼层，减少膜附近的溶质浓度达到防止浓差极化和膜污染的目的，能够显著提高或恢复膜通量，促进膜处理效果。4)用超声空化效应增大溶液的电导率，提高电极电流的响应效果。5)空化产生的瞬间高温高压可热解部分有机物，所产生的高活性自由基也可使水中的有机污染物发生降解。

当上述超声波发生器固定时，必须保证其两侧与箱体边缘密封，以避免短流。

该装置适用于改造传统的电化学处理单元，在边防分散营区与无市政给水的小区给水处理、野外机动给水处理、相关污水处理中应用广泛。

附图说明

图1是本实用新型的一种实施方式的结构示意图；

具体实施方式：

参见图1，超声电凝聚-膜滤组合水处理装置包括：箱体1、电凝聚器2、超声波发生器3、直流电源4、中空纤维膜组件5、进水管6、溢流管7、排空管8、隔板A9、隔板B10、出水管11。箱体1的一侧设置进水管6，另一侧设置溢流管7。超声波发生器3设置在箱体1中间，将箱体1隔断成左右两部分，只在超声波发生器3顶部留有左右两部分相通的空间，电凝聚器2设置在超声波发生器3靠近装置进水一侧的下部，在超声波发生器3靠近装置出水一侧设置有中空纤维膜组件5，从中空纤维膜组件5中接出出水管11，出水管11外接抽吸泵出水。设置在箱体1内的电凝聚器2和超声波发生器3与设置在箱体外的直流电源4电连接。在箱体1的进水一侧设置有隔板A9，隔断进水管6与箱体1左部分空间的直接相通，只在隔板A9下部分与电凝聚器2相对应的位置开有过水孔，使进水管6与箱体左部分空间相通。在箱体1的设置有溢流管7一侧设置隔板B10，隔断箱体右部分空间与溢流管7的直接相通，只在隔板B10下端与箱体右部分空间底部之间留出过水空间，使溢流管7与箱体左部分空间相通

电凝聚器2为多块电极板组成的电极组，阴阳极均为纯铝板，极板尺寸为40mm×150mm×2mm，极板间距为5mm，共50块，极板有效面积为0.294m²。箱体1内留出的絮凝空间的尺寸为400mm×50mm×340mm。超声波发生器3频率为28KHz的超声波，两面发射，功率可调，单面最大功率为360W。直流电源4最大输出电压为30V。中空纤维膜组件5为聚偏氟乙烯(PVDF)帘式中空纤维膜，内径为0.6mm，外径为1.1mm，膜面积为1m²。进水管6、溢流管7、排空管8管径均为15mm，隔板A9下部均匀分布直径为10mm的过水孔。

采用上述装置进行污水处理，经试验，处理F^-为5mg/L的原水时，在电流密度为51.02A/m²，进出水流量为40L/h，HRT为10min，超声功率为360W的条件下，以跨膜压力达到152mmHg为一个周期，进行8个周期。整个试验过程中，出水F^-浓度大部分能达到国家饮用水标准的规定。

Claims (5)

1、超声电凝聚-膜滤组合水处理装置，包括：箱体(1)、设置在箱体内的电凝聚器(2)和超声波发生器(3)、以及设置在箱体外并电连接电凝聚器(2)和超声波发生器(3)的直流电源(4)；所述箱体(1)的一侧设置进水管(6)，另一侧设置溢流管(7)，底部设置排空管(8)；其特征在于：所述超声波发生器(3)设置在箱体中间，将箱体隔断成左右两部分，只在超声波发生器(3)顶部留有左右两部分相通的空间，电凝聚器(2)设置在超声波发生器(3)靠近装置进水一侧的下部，在超声波发生器(3)靠近装置出水一侧设置有中空纤维膜组件(5)，从中空纤维膜组件(5)中接出出水管(11)，出水管(11)外接抽吸泵出水。

2、根据权利要求1所述的超声电凝聚-膜滤组合水处理装置，其特征在于：在所述箱体(1)的进水一侧设置有隔板A(9)，隔断进水管(6)与箱体左部分空间的直接相通，只在隔板A(9)下部分与电凝聚器(2)相对应的位置开有过水孔，使进水管(6)与箱体左部分空间相通。

3、根据权利要求1或2所述的超声电凝聚-膜滤组合水处理装置，其特征在于：在所述箱体设置有溢流管一侧设置隔板B(10)，隔断箱体右部分空间与溢流管(7)的直接相通，只在隔板B(10)下端与箱体右部分空间底部之间留出过水空间，使溢流管与箱体左部分空间相通。

4、根据权利要求3所述的超声电凝聚-膜滤组合水处理装置，其特征在于：所述排空管(8)在箱体左右两部分空间的底部均分别设置。

5、根据权利要求4所述的超声电凝聚-膜滤组合水处理装置，其特征在于：所述电凝聚器(2)为多块电极板组成的电极组。