CN214781359U - 废水处理器和污水处理系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种废水处理器和污水处理系统，其中，废水处理器包括：进水口、出水口、腔体和电源，所述腔体包括电极，所述电极被配置为在所述腔体中形成调制的电磁场，从而从所述进水口流入的废水被所述电极降解后，从所述出水口流出，所述电源被配置为作为所述电极的电源；其中，所述废水处理器还包括超声波功率放大器，所述超声波功率放大器被配置为作为超声波源被供给到所述电极上，使所述电极产生同频的高频振动。并且，污水处理系统包括该废水处理器。本申请提供的废水处理器和污水处理系统，由于废水处理器的电极形成的调制的电磁场对废水中的物质的有效破坏性，使得该废水处理器具备了极佳的脱色、除臭功能。

Description

废水处理器和污水处理系统

技术领域

本申请实施例涉及污水处理领域，特别是涉及一种废水处理器和污水处理系统。

背景技术

现有的污水处理系统通常包括调节池、厌氧系统、好氧生化器、沉降池、清水池和污泥池。废水进入调节池后，依次经过厌氧系统、好氧生化器和沉降池后被分为满足达标排放标准的上清液和污泥，其中上清液经过清水池后被排放出去，污泥被收集在污泥池中。

厌氧系统通常是污水处理系统的核心部分，其包括电极，从而对调节池处理过的废水进行降解，例如进行电化学法降解。

电化学法降解有机污染物是一个很复杂的过程，其机理研究还在探索之中，有研究者认为，其原理是利用电极在电场作用下，分解H₂O，产生具有强氧化能力的羟基自由基(OH基团)，从而使许多难以降解的有机污染物分解为CO₂或其他简单化合物。

首先溶液中的H₂O或OH-在阳极上放电并形成吸附的氢氧自由基(下列式中MO_x为氧化电极):

MO_x+H₂O→MO_x(·OH)+H⁺+e^- (1)

然后吸附的氢氧自由基和阳极上现存的氧反应，并使氢氧自由基中的氧转移给金属氧化物晶格而形成高价氧化物MO_(x+1)，即化学吸附态的活性氧：

MO_x(·OH)→MO_(x+1)+H⁺+e^- (2)

当溶液中没有可氧化的有机物时，2种状态的活性氧按以下步骤进行氧析出反应：

当溶液中存在可氧化的有机物R时，则发生如下反应：

R+MO_x(·OH)_z→CO₂+MO_x+zH⁺+ze^- (5)

R+MO_(x+1)→RO+MO_x (6)

可以看出，在电催化氧化过程中，阳极上存在两种状态的活性氧，即吸附的氢氧自由基和晶格中高价态氧化物的氧，因此电氧化反应可以按2条途径进行。当式(5)高效进行时，表现为非生化降解有机物深度氧化分解，即吸附态OH的主要氧化产物为CO₂和H₂O。为使式(5)快速进行，阳极表面必须存在高浓度的吸附态OH，电流效率主要取决于反应式(5)和式(3)的速率比；当反应式(2)和式(6)高效进行时，表现为非生化降解有机物转化为可生化降解有机物，即高价态氧化物晶格中的氧的氧化产物主要是一些有机酸、醌等有机物。为使反应式(6)快速进行，金属氧化物晶格中的氧空位浓度必须足够高，使阳极产生的吸附态OH迅速转移到金属氧化物晶格中，即反应式(2)的速度要比式(1)快，电流效率主要取决于式(6)和式(4)的速率比；上述两种反应的电流效率均与电极材料有关，反应式(5)还与阳极电位有关。因此，选择合适的电极材料是电化学氧化技术处理废水的技术关键。

形稳电极(Dimensionally Stable Anode，简称DSA)是20世纪60年代末发展起来的一种金属氧化物电极。该电极有耐蚀稳定、催化活性高、寿命长等优点，并可根据具体电极反应的要求，设计电极材料的结构和组成，通过材料加工或者涂覆工艺使本身不具备结构支撑功能的材料(尤其是大量的具有电催化功能的金属氧化物)在电极反应中获得应用。目前，氧化物的成分主要有SnO₂、PbO₂、Sb₂O₅、RuO₂、IrO₂、MnO₂、Ta₂O₅等或它们之中两种或两种以上的复合物，而且两元以上的氧化物往往具有更优越的导电性、稳定性及催化活性。三种Ti/RuO₂电极的电解效率依次为Ti/Sb-Sn-RuO₂-Gd>Ti/Sb-Sn-RuO₂>Ti/RuO₂。并且Ti/SnO₂-Sb电极比Ti/RuO₂和Pt电极更有利于苯酚的降解。另外，还可以通过掺杂其他元素来改进电极的催化性能，有研究表明，稀土Gd的掺杂能够改善传统的Ti/RuO₂电极的电催化氧化性能，原因可能是稀土元素能够改变电极材料表面颗粒度和形成深能级。

电催化氧化技术是水处理领域的一门新兴技术，尚处于探索阶段，在许多方面表现出的独特性能是生物法和化学法处理废水无与伦比的，但在该领域的研究中还存在着许多亟待解决的间题。首先，电极的研制开发缺乏完备的理论指导。电极的制备条件对电极催化性能的影响微观因素不够清楚，电催化降解有机污染物的机理探讨还不是很充分。无论是电化学转换，还是电化学燃烧，或者间接的电催化氧化，都需要对电极表面氧化物的催化理论进行深入的研究，为寻求催化性能高的DSA电极的制备提供理论依据。其次，电流效率仍然偏低，能耗高。缺乏对电极结构及其反应器的合理设计和操作条件优化的系统性研究。

实用新型内容

本申请提供了一种废水处理器，包括：进水口、出水口、腔体和电源，所述腔体包括电极，所述电极被配置为在所述腔体中形成调制的电磁场，从而从所述进水口流入的废水被所述电极降解后，从所述出水口流出，所述电源被配置为作为所述电极的电源；其中，所述废水处理器还包括超声波功率放大器，所述超声波功率放大器被配置为作为超声波源被供给到所述电极上，使所述电极产生同频的高频振动。

在一种可能的实施方式中，所述电极被设计为等电压差形式的。

在一种可能的实施方式中，所述电极被设计为阶梯电压差形式的。

在一种可能的实施方式中，所述废水处理器还包括超声波功率放大器，所述超声波功率放大器被配置为作为超声波源被供给到所述电极上，使所述电极产生同频的高频振动。

在一种可能的实施方式中，所述电极的工作电压为5至250V。

在一种可能的实施方式中，所述电极的电极板是以钛板。

在一种可能的实施方式中，所述电极的表面涂层是以下中的一种：钌铱涂层、钌涂层、铱涂层、多元陶瓷结构。

在一种可能的实施方式中，所述电极由碳钢材料制成。

本申请还提供了一种污水处理系统，包括：调节池、废水处理器、好氧生化器、沉降池、清水池和污泥池，废水进入所述调节池后，依次经过所述废水处理器、所述好氧生化器和所述沉降池后被分为满足达标排放标准的上清液和污泥，其中所述上清液经过所述清水池后被排放出去，所述污泥被收集在所述污泥池中，其中，所述废水处理器是上述任一项所述的废水处理器。

在一种可能的实施方式中，所述污水处理系统的工作电压为380V交流电。

本申请的实施例提供的污水处理系统和污水处理系统，其中，废水处理器包括：进水口、出水口、腔体和电源，所述腔体包括电极，电极被配置为在所述腔体中形成调制的电磁场，从而从所述进水口流入的废水被电极降解后，从所述出水口流出，所述电源被配置为作为所述电极的电源。并且，污水处理系统包括该废水处理器。该废水处理器能够使有机废水中的大分子链物质发生分子裂解、氧化分解反应，达到对废水中大分子链的断链开健目的，从而完成了传统污水处理系统中厌氧系统所完成的一切工作，生成的小分子链物质、无害(有害)气体或固体沉淀物从废水中分离出去，达到污水净化。由于电极形成的调制的电磁场对废水中的物质的有效破坏性，使得该废水处理器具备了极佳的脱色、除臭功能。并且，正由于本申请的实施例提供的废水处理器具有多重废水治理功效，其工作效率远远高于传统污水处理系统中的厌氧系统，废水治理时间只需传统污水处理系统中的厌氧系统的1/5～1/15；成本投入低于传统污水处理系统中的厌氧系统，运行费用低于传统污水处理系统中的厌氧系统，抗各种废水变化和温度变化的冲击能力远远高于传统污水处理系统中的厌氧系统，产生的污泥远少于传统污水处理系统中的厌氧系统。特别是对于高难度废水的治理能力，具有突破性的成果。能够使得整个废水处理器在工作时候不挑选水的酸碱性，不挑选环境的温度变化，不挑选水量的大小流量等，尤其是对高盐、高氨氮、COD污水的治理，具有非选择性的广谱治理能力，相对于传统污水处理系统中的厌氧系统具有明显的优势。并且，该废水处理器使用更少的设备、更少的场地面积，就能实现污水降解效果，控制简单，管理更加科学，技术提升容易，成本低，易于实现。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，而不是全部实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在所附附图中，相同的附图标记表示相同的部件。

图1为本申请的一个实施例提供的废水处理器的结构图。

图2为本申请的另一个实施例提供的废水处理器的结构图。

图3为本申请的再一个实施例提供的废水处理器的结构图。

图4为本申请的又一个实施例提供的废水处理器的结构图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下面以具体的实施例对本申请的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

基于现有的污水处理系统存在的问题，本申请的实施例提供了一种废水处理器和污水处理系统，能够加强废水处理器的污水降解能力，能够在使用更少的设备、更少的场地面积的情况下实现整个污水处理系统的污水降解效果，系统控制简单，管理更加科学，技术提升容易，成本低，易于实现。

图1为本申请的一个实施例提供的废水处理器的结构图。如图1所示，本申请的实施例提供的废水处理器包括：进水口1、出水口2、腔体3和电源4，所述腔体3包括电极5，电极5被配置为在所述腔体3中形成调制的电磁场，从而从所述进水口1流入的废水被电极5降解后，从所述出水口2流出，所述电源4被配置为作为所述电极的电源。

具体地说，腔体3中的电极5是本申请提供的废水处理器的核心，其对从所述进水口1流入的废水进行断键开链处理并使其部分气化，从而实现对从所述进水口1流入的废水的降解。

更具体地说，本申请通过在废水处理器里对电极的设计，在废水处理器中形成调制的电磁场腔体，利用电磁场特有的对场内物质的破坏性能，使废水中极性和非极性分子发生激烈震动，创造了类似超临界氧化的工艺条件，使许多在常温、常压条件下不可能发生的氧化还原反应发生，从而得到了本申请所要得到的结果，污水降解得到圆满的解决。在本申请的废水处理器形成的高能电磁场腔体中，电极5能更加有效的瞬间切断废水中的有机物质大分子链，使大分子链瞬间断裂开为小分子链和小分子，同时在电极5上兼有电化学性能的反应发生，在阳极产生具有强氧化性的OH-羟基自由基，使难以降解的有机污染物分解为CO₂、N₂、H₂及其他简单化合物，对于通过的有机废水达到降解、除臭、脱色、杀毒、消菌等的作用。同时也起到了催化剂的作用，进一步降低了氧化分解反应的化学能，提高了处理效果。与其同步还能达到清洁电极的作用，使得废水处理器的电极5能够始终保持在一个正常的工作状态下，提高了本申请提供的废水处理器的工作效率。

在一种可能的实施方式中，电极5被设计为等电压差形式的，从而能够达到最佳的废水降解效果。

在一种可能的实施方式中，如图2所示，其为本申请的另一个实施例提供的废水处理器的结构图，电极5被设计为阶梯电压差形式的，从而每一片电极馈电后，该电极感应旁边的一片电极，使该电极具有的电压相比于主电极具有一个同极性的压差降，该电极再次感应旁边的一片电极，又产生一个同极性的压差降；相反电极的馈电同理执行。通过该变形的电极设计，同样能达到最佳的污水降解效果。

在一种可能的实施方式中，电极5包括匹配成对的阴极和阳极，并且电极5得到阴极和阳极被设计为是等间距的。在一种可能的实施方式中，电极5包括多对阴极和阳极。在一种可能的实施方式中，电极5的阴极板和阳极板的厚度一般为2mm，也可采用更厚的厚度。

在一种可能的实施方式中，电极5的工作电压根据从所述进水口1流入的不同成分的废水，可以调整到最佳的工作电压，通常为5至250V。并且，电极5的工作电流根据从所述进水口1流入的废水的指标有很大的差异，可以为50A至5000A。

在一种可能的实施方式中，电极5的电极板可以采用以钛板作为稳定的极板。在另一种可能的实施方式中，电极5可以由碳钢材料制成。

采用合适的电极涂层，有助于提高本申请提供的废水处理器工作时的氧化还原反应的效率。针对从所述进水口1流入的不同成分的废水，电极5可以是涂覆有不同涂层的电极。在一种可能的实施方式中，电极5的表面涂层是以下中的一种：钌铱涂层、钌涂层、铱涂层、多元陶瓷结构。

在一种可能的实施方式中，如图3和4所示，图3为本申请的再一个实施例提供的废水处理器的结构图，其中，电极5被设计为等电压差形式的，图4为本申请的又一个实施例提供的废水处理器的结构图，其中，电极5被设计为阶梯电压差形式的，所述废水处理器还包括超声波功率放大器6，所述超声波功率放大器6被配置为作为超声波源被供给到电极5上，使电极5产生同频的高频振动。

超声波功率放大器6的超声波的馈入方式为与电极5产生的电磁场同体馈入，由于两相是不同频的电磁波，所以互不影响。超声波功率放大器6的工作频率在电极5的同频工作点上产生，使电极5能够最大效率地工作。根据电极5的不同尺寸，最优化地选择超声波功率放大器6的功率。超声波功率放大器6的该功率选择不以最大功率为输出目的，而以最佳工作效果为输出目的。超声波功率放大器6的输出为直流载波方式。

此外，由于超声波功率放大器6的超声波震荡的强制性破坏作用，不仅使得废水中的物质得以降解，还使得电极5上不易积垢，表面长时间的保持清洁特性，提高了废水处理器的工作效率。

由于同时加载了超声波，使得整个废水处理器具有更高的工作效率。此外，由于如上面所述的，超声波功率放大器6对电极5还具有清洁作用，保护电极的结构速度大大的下降，使之能更有效的工作时间大大的延长，提高了整个废水处理器的工作效率。

本申请的实施例提供的废水处理器，包括：进水口1、出水口2、腔体3和电源4，所述腔体3包括电极5，电极5被配置为在所述腔体3中形成调制的电磁场，从而从所述进水口1流入的废水被电极5降解后，从所述出水口2流出，所述电源4被配置为作为所述电极的电源。该废水处理器能够使有机废水中的大分子链物质发生分子裂解、氧化分解反应，达到对废水中大分子链的断链开健目的，从而完成了传统污水处理系统中厌氧系统所完成的一切工作，生成的小分子链物质、无害(有害)气体或固体沉淀物从废水中分离出去，达到污水净化。由于电极5形成的调制的电磁场对废水中的物质的有效破坏性，使得该废水处理器具备了极佳的脱色、除臭功能。并且，正由于本申请的实施例提供的废水处理器具有多重废水治理功效，其工作效率远远高于传统污水处理系统中的厌氧系统，废水治理时间只需传统污水处理系统中的厌氧系统的1/5～1/15；成本投入低于传统污水处理系统中的厌氧系统，运行费用低于传统污水处理系统中的厌氧系统，抗各种废水变化和温度变化的冲击能力远远高于传统污水处理系统中的厌氧系统，产生的污泥远少于传统污水处理系统中的厌氧系统。特别是对于高难度废水的治理能力，具有突破性的成果。能够使得整个废水处理器在工作时候不挑选水的酸碱性，不挑选环境的温度变化，不挑选水量的大小流量等，尤其是对高盐、高氨氮、COD污水的治理，具有非选择性的广谱治理能力，相对于传统污水处理系统中的厌氧系统具有明显的优势。并且，该废水处理器使用更少的设备、更少的场地面积，就能实现污水降解效果，控制简单，管理更加科学，技术提升容易，成本低，易于实现。

本申请还提供了一种污水处理系统，包括：调节池、废水处理器、好氧生化器、沉降池、清水池和污泥池，废水进入所述调节池后，依次经过所述废水处理器、所述好氧生化器和所述沉降池后被分为满足达标排放标准的上清液和污泥，其中所述上清液经过所述清水池后被排放出去，所述污泥被收集在所述污泥池中，其中，所述废水处理器是前述实施例所述的废水处理器。

具体地说，调节池将接收的所有废水集中起来并做中合调节；沉降池将好氧生化完毕后的污水进行絮体沉降；清水池是将沉降池中的上清液(满足达标排放标准)集中的排放前的集水池；污泥池对沉降池排放过来的污泥进行收集。

在一种可能的实施方式中，污水处理系统还包括与废水处理器和好氧生化器连接的缓冲池，缓冲池作为废水处理器后端的设备，主要起到消泡排气的作用。

在一种可能的实施方式中，缓冲池包括气体处理系统，气体处理系统被配置为对缓冲池产生的有害气体进行处理。

具体地说，当所述废水处理器生成有害气体时，在污水处理系统的缓冲池处，还应加气体处理系统，对有害气体进行处理，使之达标排放。并且在波场照射作用下使细菌、藻类等生物细胞被分解、破坏，达到杀菌、灭藻的目的。

在一种可能的实施方式中，污水处理系统还包括与污泥池连接的污泥脱水机，该污泥脱水机被配置为对污泥池中收集的污泥进行脱水处理后送入垃圾填埋场。

具体地说，污泥脱水机对污泥池中的污泥进行脱水处理，使其成为泥饼状态(含水率一般为80％左右)，然后送入垃圾填埋场中处置。

在一种可能的实施方式中，污水处理系统的工作电压为380V交流电。

本申请的实施例提供的污水处理系统，包括前述实施例所述的废水处理器，能够使得废水中的部分物质气化，并实现极佳的好氧生化条件，整个污水处理系统在污水治理中产生的污泥量大大的低于传统污水处理系统的污泥量。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种废水处理器，包括：进水口、出水口、腔体和电源，其特征在于，所述腔体包括电极，所述电极被配置为在所述腔体中形成调制的电磁场，从而从所述进水口流入的废水被所述电极降解后，从所述出水口流出，所述电源被配置为作为所述电极的电源；

其中，所述废水处理器还包括超声波功率放大器，所述超声波功率放大器被配置为作为超声波源被供给到所述电极上，使所述电极产生同频的高频振动。

2.根据权利要求1所述的废水处理器，其中，所述电极被设计为等电压差形式的。

3.根据权利要求1所述的废水处理器，其中，所述电极被设计为阶梯电压差形式的。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的废水处理器，其中，所述电极的工作电压为5至250V。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的废水处理器，其中，所述电极的电极板是以钛板。

6.根据权利要求5所述的废水处理器，其中，所述电极的表面涂层是以下中的一种：钌铱涂层、钌涂层、铱涂层、多元陶瓷结构。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的废水处理器，其中，所述电极由碳钢材料制成。

8.一种污水处理系统，包括：调节池、废水处理器、好氧生化器、沉降池、清水池和污泥池，废水进入所述调节池后，依次经过所述废水处理器、所述好氧生化器和所述沉降池后被分为满足达标排放标准的上清液和污泥，其中所述上清液经过所述清水池后被排放出去，所述污泥被收集在所述污泥池中，其中，所述废水处理器是根据权利要求1至7中任一项所述的废水处理器。

9.根据权利要求8所述的污水处理系统，其中，所述污水处理系统的工作电压为380V交流电。

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