CN209338294U - 一种一体化除砷装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种一体化除砷装置，包括依次连接的混合池、处理池、沉淀池和过滤池，混合池和处理池两侧设置有若干曝气管，曝气管与进气管连接，混合池中还设置有添加管一、添加管二、添加管三和酸度计，除砷装置还包括控制装置；处理池中部设置有三维电极，三维电极包括管状电极阳极和桶状电极阴极，电极阳极设置在电极阴极中部，且与直流电连接，电极阳极和电极阴极之间设置有若干活性炭颗粒，电极阳极顶端与曝气管连接；沉淀池两侧交错设置有若干挡板，过滤池中设置有过滤装置。本实用新型使用便捷，无需外加氧化剂，可以有效去除废水中的砷，达到排放要求，有效解决了除砷装置处理流程长、处理成本较高和除砷效果较差的问题。
Description
技术领域
本实用新型属于废水处理技术领域，具体涉及到一种一体化除砷装置。
背景技术
砷是人体非必需元素，单质砷，因其不溶于水，进入人体后不经吸收直接排出，因此不会对人体产生危害。但几乎全部的砷化物对人体都具有毒性，而且大部分砷化物都易溶于水，无色无味，因此更容易对人体健康造成威胁。其中三价砷因其能与人体内细胞的酶系统中的硫氢基结合形成稳定的螯合物，影响细胞的呼吸作用，同时抑制体内大多数生理过程，其毒性在砷化物中最强。
现在排放的废水中，含有大量的砷，急需进行除砷处理，目前含砷废水多采用铁盐共沉淀法与膜法结合来处理，先将三价砷氧化为五价砷，再利用AsO4 3-与Fe3+能形成FeAsO4沉淀，将五价砷去除。经共沉淀法处理后废水中总砷浓度能降到0.5mg/L以下，但依然没有达到低排放的要求。因此经共沉淀处理后的含砷废水，还需进一步处理，而目前对含砷废水的深度处理，多采用超滤、反渗透等膜法处理，经深度处理后的废水，能达标排放。但此种方法处理流程长，膜属于易耗品，需定期更换，还需添加氧化剂，这都增加了废水的处理成本。因此研究发明一套高效低耗的处理装置是很有必要的。
实用新型内容
针对上述不足，本实用新型提供一种一体化除砷装置，使用便捷，无需外加氧化剂，可以有效去除废水中的砷，达到排放要求，有效解决了除砷装置处理流程长、处理成本较高和除砷效果较差的问题。
为实现上述目的，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种一体化除砷装置，包括依次连接的混合池、处理池、沉淀池和过滤池，混合池入口端与污水池连接，混合池和处理池内两侧均设置有若干曝气管，曝气管与进气管连接，混合池中还设置有添加管一、添加管二、添加管三和酸度计，除砷装置还包括控制装置，酸度计与控制装置连接；
处理池中部设置有三维电极，三维电极包括管状电极阳极和桶状电极阴极，电极阳极设置在电极阴极中部，且与直流电连接，电极阳极和电极阴极之间设置有若干活性炭颗粒，电极阳极顶端与曝气管连接；沉淀池两侧交错设置有若干挡板，挡板空隙形成首尾连接的S形通道，过滤池中设置有过滤装置。
本实用新型的有益效果是：含砷废水经过预处理后通过进水管进入混合池中，混合池中通过添加管三加入催化剂，曝气管通入含氧气体将其混匀，再根据混合池中废水的pH值通过添加管一加入酸或者通过添加管二加入碱，以调节废水pH值，使其保持在6-10，然后进入处理池中，在管状电极阳极和桶状电极阴极形成的三维电极和含氧气体的作用下，发生电催化氧化反应，使三价砷转化为五价砷，并与三价铁共沉淀，从而将水中砷去除，并且此过程中过量的催化剂可形成氢氧化亚铁和氢氧化铁胶体进一步加强了砷的去除效果，含砷废水经过处理后进入沉淀池中，废水流经若干交错挡板形成的S形通道，增加了含砷废水在沉淀池中的停留时间，使得泥水有效分离，分离后的废水再进入过滤池中，通过过滤装置进一步去除含砷废水中的悬浮物，最后通过出水管排出。利用曝气管提供的含氧气体将酸或碱、催化剂和含砷废水在混合池中混匀，同时混合池也充当均质池和pH调节池的作用，酸度计用于测量池中废水的pH值；在处理池中设置一个三维电极，极大的增加了电极与含砷废水的接触面积，大大提高了除砷效率，电化学催化产生具有强氧化性作用的中间产物，能快速有效地将三价砷氧化为五价砷，无需额外添加价格昂贵的H2O2和O3等氧化剂，降低除砷成本，同时在阳极和阴极间添加活性炭作为粒子电极，在阴阳两极电场的作用下，活性炭表面产生电势差，形成微电极，增加了电化学反应面积，缩短反应物的迁移距离，提高了电流效率和处理效果，且活性炭对砷具有一定的吸附效果，可进一步提高砷的去除率。本实用新型提供的一体化除砷装置，可实现含砷废水的pH调节、电化学催化氧化以及沉淀分离，其中处理池通过三维电极的高效催化氧化，使三价砷转化为五价砷，并与铁盐共沉淀，使废水中的砷以砷酸铁沉淀的形式得以去除；该装置简单易行，占地面积小，可灵活运用，处理效率高，处理流程短，含砷废水经该装置处理后，出水总砷浓度可低于0.001mg/L。
进一步，过滤装置包括管状滤网，管状滤网内部设置有微滤滤芯。
采用上述进一步方案的有益效果是：沉淀后的废水再次经过管状滤网与微滤滤芯的过滤作用，进一步除去废水中的悬浮物，使得整体除砷效果更加，同时管状滤网和滤芯可以进行反冲洗，将滤网和滤芯上的附着物去除，然后可以多次重复使用。
进一步，管状滤网孔径为100μm。
进一步，电极阳极材质为钛基复合材料，电极阴极材质为不锈钢。
采用上述进一步方案的有益效果是：电极阴极通过不锈钢制成，强度高，耐腐蚀性较强，使用寿命长，且成本较低，便于推广使用，电极阳极采用钛基复合材料可以增强电极的导电性能以及电催化活性，提高处理池中的反应效率，缩短废水处理时间。
进一步，桶状电极阴极上设置有若干小孔，小孔直径小于活性炭颗粒直径。
采用上述进一步方案的有益效果是：含砷废水可以通过电极阴极上的多个小孔与活性炭接触，增大接触面积，增强其电催化效果与吸附效果，处理效果更好，同时小孔直径小于活性炭颗粒直径，防止活性炭被水流带走。
进一步，过滤装置上设置有反冲洗出口，过滤池出口端设置有出水管。
采用上述进一步方案的有益效果是：过滤装置上设置的反冲洗出口可进行过滤装置的清洗工作，除去装置上的附着物。
进一步，曝气管为穿孔曝气管。
采用上述进一步方案的有益效果是：穿孔曝气管构造简单、不易堵塞且能够一次提供更多的含氧气体，使得含氧气体与含砷废水的接触更加充分。
进一步，酸、碱和催化剂分别为硫酸、氢氧化钠和七水硫酸亚铁。
进一步，混合池、处理池、沉淀池和过滤池均设置有液位计，液位计与控制装置相连接。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过液位计实时掌握各个环节的水位情况，便于了解各个池中的进行情况，以及突发情况的处理。
进一步，控制装置为PLC控制器。
进一步，混合池、处理池、沉淀池和过滤池底部均设置有排尽孔。
采用上述进一步方案的有益效果是：排尽孔用于在清洗时，排出各个池中的废水及污泥。
附图说明
图1为本实用新型的示意图；
图2为沉淀池的示意图；
图3为过滤装置的示意图；
其中，1、进气管；2、进水管；3、添加管一；4、添加管二；5、添加管三；6、曝气管；7、混合池；8、处理池；9、沉淀池；10、过滤池；11、电极阳极；12、电极阴极；13、过滤装置；14、反冲洗出口；15、出水管；16、管状滤网；17、挡板。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。
本实用新型的一个实施例中，如图1-3所示，提供了一种一体化除砷装置，包括依次连接的混合池7、处理池8、沉淀池9和过滤池10，混合池7入口端通过进水管2和进水泵与污水池连接，混合池7和处理池8内两侧均设置有若干曝气管6，曝气管6与进气管1连接，混合池7中还设置有分别用于添加硫酸、氢氧化钠和七水硫酸亚铁的添加管一3、添加管二4和添加管三5，且设置有PG3200型酸度计；处理池8中部设置有三维电极，三维电极包括管状电极阳极11和桶状电极阴极12，电极阳极11设置在电极阴极12中部，且与36V直流电连接，电极阳极11和电极阴极12之间设置有若干活性炭颗粒，电极阳极11顶端与曝气管6连接，此处既做电极也做曝气管6使用；沉淀池9为平流沉淀池9，沉淀池9两侧交错设置有若干挡板17，挡板17空隙形成首尾连接的S形通道，过滤池10中设置有过滤装置13；管道、进水管2、添加管一3、添加管二4、添加管三5和出水管15上均设置有电动阀，除砷装置还包括控制装置，提升泵、进水泵、酸度计和电动阀均与控制装置连接，控制装置为欧姆龙CP1H-X40DT-D型PLC控制器。
一体化除砷装置使用时，含砷废水经过预处理后通过进水管2进入混合池7中，混合池7中通过添加管三5加入催化剂，曝气管6通入含氧气体将其混匀，再根据混合池7中废水的pH值，通过添加管一3加入酸或者通过添加管二4加入碱，以调节废水pH值，使其保持在6-10，然后进入处理池8中，在管状电极阳极11和桶状电极阴极12以及二者间的活性炭粒子电极形成的三维电极和含氧气体的作用下，发生电催化氧化反应，使三价砷转化为五价砷，并与三价铁共沉淀，从而将水中砷去除，并且在此过程中，过量的催化剂可形成氢氧化亚铁和氢氧化铁胶体进一步增强了水中砷的去除效果，含砷废水经过处理后进入沉淀池9中，废水流经若干交错挡板17形成的S形通道，增加了含砷废水在沉淀池9中的停留时间，使得泥水有效分离，分离后的废水再进入过滤池10中，通过过滤装置13进一步去除含砷废水中的悬浮物，最后通过出水管15排出。利用曝气管6提供的含氧气体将硫酸或者氢氧化钠、七水硫酸亚铁和含砷废水在混合池7中混匀，同时混合池7也充当均质池和pH调节池的作用，酸度计用于测量池中废水的pH值；在处理池8中设置一个三维电极，极大的增加了电极与含砷废水的接触面积，大大提高了除砷效率，电化学催化产生具有强氧化性作用的中间产物，能快速有效地将三价砷氧化为五价砷，无需额外添加价格昂贵的H2O2和O3等氧化剂，降低除砷成本，同时在阳极和阴极间添加活性炭作为粒子电极，在阴阳两极电场的作用下，活性炭表面产生电势差，形成微电极，增加了电化学反应面积，缩短反应物的迁移距离，提高了电流效率和处理效果，且活性炭对砷具有一定的吸附效果，可进一步提高砷的去除率。本实用新型提供的一体化除砷装置，可实现含砷废水的pH调节、电化学催化氧化以及沉淀分离，其中处理池8通过三维电极的高效催化氧化，使三价砷转化为五价砷，并与铁盐共沉淀，使废水中的砷以砷酸铁沉淀的形式得以去除；该装置简单易行，占地面积小，可灵活运用，处理效率高，处理流程短，含砷废水经该装置处理后，出水总砷浓度可低于0.001mg/L。
过滤装置13包括孔径为100μm的管状滤网16，管状滤网16内部设置有微滤滤芯；沉淀后的废水再次经过管状滤网16与微滤滤芯的过滤作用，进一步除去废水中的悬浮物，使得整体除砷效果更加，同时管状滤网16和滤芯可以进行反冲洗，将滤网和滤芯上的附着物去除，然后可以多次重复使用。电极阴极12材质为不锈钢，电极阳极11为钛基复合材料；电极阴极12通过不锈钢制成，强度高，耐腐蚀性较强，使用寿命长，且成本较低，便于推广使用，电极阳极11为钛基复合材料可以增强电极的导电性能以及电催化活性，提高处理池8中的反应效率，缩短废水处理时间。桶状电极阴极12上设置有若干小孔，小孔直径小于活性炭颗粒直径；含砷废水可以通过电极阴极12上的多个小孔与活性炭接触，增大接触面积，增强其电催化效果与吸附效果，处理效果更好，同时小孔直径小于活性炭颗粒直径，防止活性炭被水流带走。
过滤装置13上设置有反冲洗出口14，过滤池10出口端设置有出水管15；反冲洗出口14可进行过滤装置13的清洗工作，除去装置上的附着物。曝气管6为穿孔曝气管6，穿孔曝气管6能够一次提供更多的含氧气体，构造简单、不易堵塞且使得含氧气体与含砷废水的接触更加充分。混合池7、处理池8、沉淀池9和过滤池10均设置有PTX1830型液位计，液位计与控制装置相连接；通过液位计实时掌握各个环节的水位情况，便于了解各个池中的进行情况，以及突发情况的处理。混合池7、处理池8、沉淀池9和过滤池10底部均设置有排尽孔，排尽孔用于在清洗时，排出各个池中的废水及污泥。
在本实用新型的一个实施例中，将总砷浓度为1.03mg/L，pH值为11.4，水量为1m3的含砷废水通过进水管2引入混合池7中，同时通过添加管一3和添加管三5分别加入硫酸和七水硫酸亚铁，使废水pH值保持在8-9之间，其中七水硫酸亚铁投加量为0.26g/L，含砷废水、硫酸和七水硫酸亚铁在混合池7中通过曝气混匀0.5h，然后被提升泵泵入处理池8在36V直流电压下反应2h，在管状电极阳极11和桶状电极阴极12形成的三维电极和含氧气体的作用下，发生电催化氧化反应，使三价砷转化为五价砷，并与三价铁共沉淀，从而将水中砷去除，并且在此过程中过量的催化剂可形成氢氧化亚铁和氢氧化铁胶体进一步增强了砷的去除效果，然后含泥废水在沉淀池9沉淀1h后，最后进入过滤池10中去除含砷废水中的悬浮物，最后通过出水管15排出，出水总砷浓度为0.0014mg/L。本实用新型使用便捷，无需外加氧化剂，可以有效去除废水中的砷，达到排放要求，有效解决了除砷装置处理流程长、处理成本较高和除砷效果较差的问题。
虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可作出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。
Claims (10)
1.一种一体化除砷装置，其特征在于，包括依次连接的混合池(7)、处理池(8)、沉淀池(9)和过滤池(10)，所述混合池(7)入口端与污水池连接，所述混合池(7)和所述处理池(8)内两侧均设置有若干曝气管(6)，所述曝气管(6)与进气管(1)连接，所述混合池(7)中还设置有添加管一(3)、添加管二(4)、添加管三(5)和酸度计，所述除砷装置还包括控制装置，所述酸度计与所述控制装置连接；
所述处理池(8)中部设置有三维电极，所述三维电极包括管状电极阳极(11)和桶状电极阴极(12)，所述电极阳极(11)设置在所述电极阴极(12)中部，且与直流电连接，所述电极阳极(11)和所述电极阴极(12)之间设置有若干活性炭颗粒，所述电极阳极(11)顶端与所述曝气管(6)连接；所述沉淀池(9)两侧交错设置有若干挡板(17)，所述挡板(17)空隙形成首尾连接的S形通道，所述过滤池(10)中设置有过滤装置(13)。
2.如权利要求1所述的一体化除砷装置，其特征在于，所述过滤装置(13)包括管状滤网(16)，所述管状滤网(16)内部设置有微滤滤芯。
3.如权利要求2所述的一体化除砷装置，其特征在于，所述管状滤网(16)孔径为100μm。
4.如权利要求1所述的一体化除砷装置，其特征在于，所述电极阳极(11)材质为钛基复合材料，所述电极阴极(12)材质为不锈钢。
5.如权利要求1所述的一体化除砷装置，其特征在于，桶状所述电极阴极(12)上设置有若干小孔，小孔直径小于活性炭颗粒直径。
6.如权利要求1所述的一体化除砷装置，其特征在于，所述过滤装置(13)上设置有反冲洗出口(14)，所述过滤池(10)出口端设置有出水管(15)。
7.如权利要求1所述的一体化除砷装置，其特征在于，所述曝气管(6)为穿孔曝气管。
8.如权利要求1所述的一体化除砷装置，其特征在于，所述混合池(7)、所述处理池(8)、所述沉淀池(9)和所述过滤池(10)均设置有液位计，所述液位计与所述控制装置相连接。
9.如权利要求1所述的一体化除砷装置，其特征在于，所述控制装置为PLC控制器。
10.如权利要求1所述的一体化除砷装置，其特征在于，所述混合池(7)、所述处理池(8)、所述沉淀池(9)和所述过滤池(10)底部均设置有排尽孔。
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| CN201920758211.XU CN209338294U (zh) | 2019-05-23 | 2019-05-23 | 一种一体化除砷装置 |
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| CN110054327A (zh) * | 2019-05-23 | 2019-07-26 | 四川恒泰环境技术有限责任公司 | 一种一体化除砷装置 |
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