CN212425737U - 电解耦合氧化废水处理装置 - Google Patents

Abstract

电解耦合氧化废水处理装置，包括容器，容器内沿竖直方向设有内立管，内立管的底端固定在容器的底板上，内立管的外侧沿竖直方向设有导流套管，导流套管的顶端固定在容器的顶板上，导流套管的外侧沿竖直方向设有外立管，外立管的底端固定在容器的底板上；内立管内设有内层上行通道，内层上行通道通过内立管的顶部与内层下行通道的顶部相通，内层下行通道位于导流套管内侧壁和内立管外侧壁之间，内层下行通道的水平截面呈环形。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、反应时间短的电解耦合氧化废水处理装置。

Description

电解耦合氧化废水处理装置

技术领域

本实用新型涉及环保化工技术领域，尤其涉及一种电解耦合氧化废水处理装置。

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。

本实用新型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。

实用新型内容

本实用新型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、反应时间短的电解耦合氧化废水处理装置。

本实用新型的电解耦合氧化废水处理装置，包括容器，容器内沿竖直方向设有内立管，内立管的底端固定在容器的底板上，内立管的外侧沿竖直方向设有导流套管，导流套管的顶端固定在容器的顶板上，导流套管的外侧沿竖直方向设有外立管，外立管的底端固定在容器的底板上；

内立管内设有内层上行通道，内层上行通道通过内立管的顶部与内层下行通道的顶部相通，内层下行通道位于导流套管内侧壁和内立管外侧壁之间，内层下行通道的水平截面呈环形；

内层下行通道的下部与外层上行通道的下部相通，外层上行通道位于导流套管外侧壁和外立管内侧壁之间，外层上行通道的水平截面呈环形；

外层上行通道的上部与外层下行通道的上部相通，外层下行通道位于容器内侧壁和外立管外侧壁之间，外层下行通道的水平截面呈环形；

所述内立管的下部与进液管的出液口相通，所述容器外侧壁的下部设有出液管，所述内层上行通道内和外层上行通道内分别设有紫外灯管，内层上行通道内的下部和外层上行通道内的下部分别设有曝气器，曝气器与进气管的出气口相通，进气管的进气口与臭氧气源相通，容器的顶部设有气体排出管；

所述容器的内侧壁和导流套管的内侧壁为外部电极，内立管的外侧壁和导流套管的外侧壁为内部电极，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，所述容器、内立管、导流套管和外立管为圆筒形，容器、内立管、导流套管和外立管的轴线位于竖直方向，容器、内立管、导流套管和外立管的轴线相重合；

所述内立管的外侧壁上环绕固定有多个可作为电极使用的内立管隔板，内立管隔板的板面沿径向设置，内立管隔板的外端侧边与导流套管的内侧壁之间的尺寸间距大于3mm，在相邻的内立管隔板之间设有可作为电极使用的导流套管隔板，导流套管隔板的板面沿径向设置，导流套管隔板的外端侧边与导流套管的内侧壁固定相连，导流套管隔板的里端侧边与内立管的外侧壁之间的尺寸间距大于3mm；

所述外立管的外侧壁上环绕固定有多个可作为电极使用的外立管隔板，外立管隔板的板面沿径向设置，外立管隔板的外端侧边与容器的内侧壁之间的尺寸间距大于3mm，在相邻的外立管隔板之间设有可作为电极使用的容器隔板，容器隔板的板面沿径向设置，容器隔板的外端侧边与容器的内侧壁固定相连，容器隔板的里端侧边与外立管的外侧壁之间的尺寸间距大于3mm。

优选地，所述出液管处设有除泡沫装置。

优选地，所述内部电极包括容器的底板，底板与容器的圆筒之间设有环状的绝缘板。

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。

本实用新型的电解耦合氧化废水处理装置在使用时，可让经预处理后的废水由进液管进入内立管内设有的内层上行通道中，然后废水会通过内层上行通道向上流动并进入内层下行通道，再经由内层下行通道向下流动进入外层上行通道，再经由外层上行通道向上流动进入外层下行通道，再经由外层下行通道向下流动至出液管处，通过出液管被排出容器，在此过程中，曝气器、进气管会将来自臭氧气源的含有臭氧的气体输入到内层上行通道内的下部和外层上行通道内的下部，然后再沿内层上行通道和外层上行通道向上运动，在此过程中臭氧会对废水进行氧化、分解，然后剩余的臭氧气体会经由内层上行通道和外层上行通道顶部的气体排出管排出，而内层上行通道内和外层上行通道内分别设有的紫外灯管同时会发出紫外光对废水进行照射，由于紫外光解、臭氧氧化的处理过程是集中在内层上行通道和外层上行通道内部，故可让紫外光照强度非常高，臭氧浓度大，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，在内层上行通道和外层上行通道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层下行通道、外层下行通道时，由于容器的内侧壁和导流套管的内侧壁为外部电极，内立管的外侧壁和导流套管的外侧壁为内部电极，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，可让废水在内层下行通道、外层下行通道内进一步被电解氧化处理，经过臭氧耦合光电高级氧化处理后的废水会通过出液管流出，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。因此，本实用新型的电解耦合氧化废水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。

本实用新型的电解耦合氧化废水处理装置，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。本实用新型的电解耦合氧化废水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实用新型。

附图说明

图1为本实用新型的电解耦合氧化废水处理装置的结构示意图的主视剖面图；

图2为图1的俯视剖面图；

图3为本实用新型的电解耦合氧化废水处理装置另一种实施方式的主视图；

图4为图3的俯视剖面图；

图5为图3中容器、容器隔板、导流套管和导流套管隔板部分的立体视图；

图6为图3中外立管、外立管隔板、内立管和内立管隔板部分的立体视图。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，本实用新型的电解耦合氧化废水处理装置，包括容器1，容器1内沿竖直方向设有内立管2，内立管2的底端固定在容器1的底板上，内立管2的外侧沿竖直方向设有导流套管3，导流套管3的顶端固定在容器1的顶板上，导流套管3的外侧沿竖直方向设有外立管4，外立管4的底端固定在容器1的底板上；

内立管2内设有内层上行通道5，内层上行通道5通过内立管2的顶部与内层下行通道6的顶部相通，内层下行通道6位于导流套管3内侧壁和内立管2外侧壁之间，内层下行通道6的水平截面呈环形；

内层下行通道6的下部与外层上行通道7的下部相通，外层上行通道7位于导流套管3外侧壁和外立管4内侧壁之间，外层上行通道7的水平截面呈环形；

外层上行通道7的上部与外层下行通道9的上部相通，外层下行通道9位于容器1内侧壁和外立管4外侧壁之间，外层下行通道9的水平截面呈环形；

所述内立管2的下部与进液管10的出液口相通，所述容器1外侧壁的下部设有出液管11，所述内层上行通道5内和外层上行通道7内分别设有紫外灯管12，内层上行通道5内的下部和外层上行通道7内的下部分别设有曝气器13，曝气器13与进气管的出气口相通，进气管的进气口与臭氧气源(图中未画出)相通，容器的顶部设有气体排出管8；

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。

所述容器1的内侧壁和导流套管3的内侧壁为外部电极15，内立管2的外侧壁和导流套管3的外侧壁为内部电极16，外部电极15与电源的一个正极或负极电连接，内部电极16与电源的另一个电极电连接。

作为本实用新型的进一步改进，上述容器1、内立管2、导流套管3和外立管4为圆筒形，容器1、内立管2、导流套管3和外立管4的轴线位于竖直方向，容器1、内立管2、导流套管3和外立管4的轴线相重合。

如图4、图5和图6所示，并参照图1，所述内立管2的外侧壁上还可以环绕固定有多个可作为电极使用的内立管隔板17，内立管隔板17的板面沿径向设置，内立管隔板17的外端侧边与导流套管3的内侧壁之间的尺寸间距大于3mm，在相邻的内立管隔板17之间设有可作为电极使用的导流套管隔板18，导流套管隔板18的板面沿径向设置，导流套管隔板18的外端侧边与导流套管3的内侧壁固定相连，导流套管隔板18的里端侧边与内立管2的外侧壁之间的尺寸间距大于3mm；

所述外立管4的外侧壁上环绕固定有多个可作为电极使用的外立管隔板19，外立管隔板19的板面沿径向设置，外立管隔板19的外端侧边与容器1的内侧壁之间的尺寸间距大于3mm，在相邻的外立管隔板19之间设有可作为电极使用的容器隔板20，容器隔板20的板面沿径向设置，容器隔板20的外端侧边与容器1的内侧壁固定相连，容器隔板20的里端侧边与外立管4的外侧壁之间的尺寸间距大于3mm。

上述容器隔板20和外立管隔板19的设计，以及内立管隔板17和导流套管隔板18可以提高电解面积，减少正极与负极之间的距离，从而可提高外层下行通道9中、内层下行通道6中电解废水的效率，降低电解废水的能耗。

作为本实用新型的进一步改进，上述出液管11处设有除泡沫装置。

上述紫外灯管12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12的发光部的长度为内立管2长度的70％—80％。

作为本实用新型的进一步改进，上述内部电极16包括容器1的底板21，底板21与容器1的圆筒之间设有环状的绝缘板22，外部电极15与内部电极16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。

上述绝缘板22的作用是防止外部电极15与内部电极16之间出现短路。

上述进液进气管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。

作为本实用新型的进一步改进，上述外部电极15采用不锈钢制成，内部电极16采用金属钛制成，内部电极16的表面涂覆有贵金属氧化物涂层。

本实用新型的电解耦合氧化废水处理装置在使用时，可让经预处理后的废水由进液管10进入内立管2内设有的内层上行通道5中，然后废水会通过内层上行通道5向上流动并进入内层下行通道6，再经由内层下行通道6向下流动进入外层上行通道7，再经由外层上行通道7向上流动进入外层下行通道9，再经由外层下行通道9向下流动至出液管11处，通过出液管11被排出容器1，在此过程中，曝气器13、进气管会将来自臭氧气源的含有臭氧的气体输入到内层上行通道5内的下部和外层上行通道7内的下部，然后再沿内层上行通道5和外层上行通道7向上运动，在此过程中臭氧会对废水进行氧化、分解，然后剩余的臭氧气体会经由内层上行通道5和外层上行通道7顶部的气体排出管8排出，而内层上行通道5内和外层上行通道7内分别设有的紫外灯管12同时会发出波长为185nm或254nm的电磁波对废水进行照射，由于紫外光解、臭氧氧化的处理过程是集中在内层上行通道5和外层上行通道7内部，故可让紫外光照强度非常高，臭氧浓度大，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，在内层上行通道5和外层上行通道7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层下行通道6、外层下行通道9时，由于容器1的内侧壁和导流套管3的内侧壁为外部电极15，内立管2的外侧壁和导流套管3的外侧壁为内部电极16，外部电极15与电源的一个正极或负极电连接，内部电极16与电源的另一个电极电连接，可让废水在内层下行通道6、外层下行通道9内进一步被电解氧化处理，经过臭氧耦合光电高级氧化处理后的废水会通过出液管11流出，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。

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，本实用新型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8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。

本实用新型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实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.电解耦合氧化废水处理装置，其特征是：包括容器(1)，容器(1)内沿竖直方向设有内立管(2)，内立管(2)的底端固定在容器(1)的底板上，内立管(2)的外侧沿竖直方向设有导流套管(3)，导流套管(3)的顶端固定在容器(1)的顶板上，导流套管(3)的外侧沿竖直方向设有外立管(4)，外立管(4)的底端固定在容器(1)的底板上；

内立管(2)内设有内层上行通道(5)，内层上行通道(5)通过内立管(2)的顶部与内层下行通道(6)的顶部相通，内层下行通道(6)位于导流套管(3)内侧壁和内立管(2)外侧壁之间，内层下行通道(6)的水平截面呈环形；

内层下行通道(6)的下部与外层上行通道(7)的下部相通，外层上行通道(7)位于导流套管(3)外侧壁和外立管(4)内侧壁之间，外层上行通道(7)的水平截面呈环形；

外层上行通道(7)的上部与外层下行通道(9)的上部相通，外层下行通道(9)位于容器(1)内侧壁和外立管(4)外侧壁之间，外层下行通道(9)的水平截面呈环形；

所述内立管(2)的下部与进液管(10)的出液口相通，所述容器(1)外侧壁的下部设有出液管(11)，所述内层上行通道(5)内和外层上行通道(7)内分别设有紫外灯管(12)，内层上行通道(5)内的下部和外层上行通道(7)内的下部分别设有曝气器(13)，曝气器(13)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(1)的顶部设有气体排出管(8)；

所述容器(1)的内侧壁和导流套管(3)的内侧壁为外部电极(15)，内立管(2)的外侧壁和导流套管(3)的外侧壁为内部电极(16)，外部电极(15)与电源的一个正极或负极电连接，内部电极(16)与电源的另一个电极电连接。

2.如权利要求1所述的电解耦合氧化废水处理装置，其特征是：所述容器(1)、内立管(2)、导流套管(3)和外立管(4)为圆筒形，容器(1)、内立管(2)、导流套管(3)和外立管(4)的轴线位于竖直方向；

所述内立管(2)的外侧壁上环绕固定有多个可作为电极使用的内立管隔板(17)，内立管隔板(17)的板面沿径向设置，内立管隔板(17)的外端侧边与导流套管(3)的内侧壁之间的尺寸间距大于3mm，在相邻的内立管隔板(17)之间设有可作为电极使用的导流套管隔板(18)，导流套管隔板(18)的板面沿径向设置，导流套管隔板(18)的外端侧边与导流套管(3)的内侧壁固定相连，导流套管隔板(18)的里端侧边与内立管(2)的外侧壁之间的尺寸间距大于3mm；

所述外立管(4)的外侧壁上环绕固定有多个可作为电极使用的外立管隔板(19)，外立管隔板(19)的板面沿径向设置，外立管隔板(19)的外端侧边与容器(1)的内侧壁之间的尺寸间距大于3mm，在相邻的外立管隔板(19)之间设有可作为电极使用的容器隔板(20)，容器隔板(20)的板面沿径向设置，容器隔板(20)的外端侧边与容器(1)的内侧壁固定相连，容器隔板(20)的里端侧边与外立管(4)的外侧壁之间的尺寸间距大于3mm。

3.如权利要求2所述的电解耦合氧化废水处理装置，其特征是：所述出液管(11)处设有除泡沫装置。

4.如权利要求1或2或3所述的电解耦合氧化废水处理装置，其特征是：所述内部电极(16)包括容器(1)的底板(21)，底板(21)与容器(1)的圆筒之间设有环状的绝缘板(22)。

5.如权利要求4所述的电解耦合氧化废水处理装置，其特征是：所述外部电极(15)采用不锈钢制成，内部电极(16)采用金属钛制成，内部电极(16)的表面涂覆有贵金属氧化物涂层。

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