CN216837267U - 污水消毒处理装置 - Google Patents

Abstract

一种污水消毒处理装置，其特征在于包括电解机构、进水机构、消毒机构、控制器及外部电源。电解机构又包括用于盛放氯化钠溶液的阴极反应器、用于盛放氯化钠溶液的阳极反应器、氯化钠存储器、第一虹吸管、阴极电极、阳极电极及电导率检测仪，有水流通过的前提下，第一导电体和第二导电体导通。本实用新型在使用时的污水进水无需满足均匀、连续的条件，甚至枯水数日后重新启用也不影响装置的处理效果，对外界条件的适应性广。

Description

污水消毒处理装置

技术领域

本实用新型涉及一种污水处理装置，尤其涉及一种应用于农村污水处理的装置。

背景技术

农村生活污水长期以来由于分散难以收集稳定处理等原因严重影响农村水环境，已成为我国新农村建设的瓶颈问题之一。但随着时代的进步与经济的发展，农村生活污水处理和回用已日渐得到重视。据统计，我国60多万个行政村有农村污水处理设施占比从2007年的3％快速增长到2017年的25％，随着这些设施投入运营，出现了部分处理设施不能稳定达标等问题，其中，粪大肠杆菌群这项指标达标率最低。另外，我国水资源短缺，水生态有恶化趋势，污水再生利用是解决我国目前水资源紧缺的重要途径，其关键问题就是水质安全保障问题，消毒作为保障用水安全，防止疾病传播，灭活病原微生物的必要处理工艺，是水质安全的最后保障。然而关于农村生活污水消毒的研究报道几乎没有，因此进行农村生活污水消毒工艺的相关研究十分必要。

我国的农村生活污水具有分散、水质水量波动大，病原微生物种类多、数量大等特点。目前常见的污水消毒方法有氯消毒、臭氧消毒、紫外消毒、电化学消毒等，但并非所有工艺都适用于农村生活污水消毒。液氯储存不方便，存在爆炸的危险，且会产生三卤甲烷(THMs)、“三致”等物质；二氧化氯需现场制备，系统复杂、操作繁杂，存在安全问题；臭氧稳定性差无法长期储藏，也需现场制备，能耗大、运行管理难度大；紫外消毒设备运行费用和维护费用很高，且无持续杀菌消毒作用。以上几种方法均不适用于农村生活污水消毒。而电化学消毒法具有无需添加化学药剂、处理装置紧凑、设备小、占地面积少、运营管理简单安全可靠、耗电量低、能使废水中多种微生物一次性去除，具有持续杀菌能力等优点，可以有效适应农村生活污水的排水特征和污染特点，是农村生活污水消毒处理的理想选择。

现有集中对这类污水处理提供了很多技术参考，见专利号为ZL201820382845.5的中国实用新型专利《一种生活污水自动加药消毒装置》(授权公告号为CN208265900)；该专利，通过水泵的设置，将过滤后的污水通过出水管输送进反应池中，通过喷管和喷头的设置，使污水喷洒进反应池中，可以使污水与药液混合的更充分，达到更好的消毒作用，通过进水管和药剂罐的设置，可将水和药剂输送到储药箱中，通过电机带动搅拌杆转动，从而带动搅拌叶片转动，对药液进行充分混合。

还可以参考申请号为202111092174.1的中国发明专利申请公开《一种生活污水处理用净化消毒回用装置》(申请公布号为CN 113735379 A)，通过设置微生物处理罐，并且在内部设置兼性厌氧池、厌氧池和好氧池，合理应用A2/O工艺，具有同步脱氮除磷的作用，可用于二级污水处理或三级污水处理，后续增加深度处理后，可作为中水回用，具有良好的脱氮除磷效果。通过设置净化消毒箱，并且在内部设置粗、细过滤网和活性炭吸附层，对污水进行进一步的过滤处理，并且吸附污水中的气味和一些有害微生物，进一步净化水质，通过在净化消毒池内部加入消毒液，有效的杀灭污水中的有害病菌，使水质得到最终的净化，出水水质更好，从而进行回收利用，净化消毒池内部设置有搅拌装置，能够对污水进行搅拌，使污水与消毒液充分混合，提高水质消毒净化的效果。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而另外提供一种利用电化学的污水消毒处理装置。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种污水消毒处理装置，其特征在于包括

电解机构，该电解机构包括用于盛放氯化钠溶液的阴极反应器、用于盛放氯化钠溶液的阳极反应器、氯化钠存储器、第一虹吸管、阴极电极、阳极电极及电导率检测仪，前述的阴极反应器具有出气端口和进液端口，该出气端口上设有出气管，该出气管上设有第一电磁阀，该进液端口上设有进液管，该进液管上设有第二电磁阀并进水端连接有储水槽；前述的氯化钠存储器设于阴极反应器内，前述第一虹吸管的两端分别连接前述的阴极反应器和阳极反应器，前述的阴极电极设于阴极反应器靠近底部的位置，前述的阳极电极设于阳极反应器靠近底部的位置，前述的电导率检测仪设于阴极反应器内；

进水机构，该进水机构包括依次连接的进水槽、计量槽和出水槽，前述的计量槽内间隔地设有第一导电体和第二导电体，前述第一导电体与阴极电极连接，前述的第二导电体与阳极电极连接，有水流通过的前提下，第一导电体和第二导电体导通；

消毒机构，该消毒机构包括消毒池、第二虹吸管及真空破坏器，前述消毒池的进水端与出水槽连接，出水端设有排液管，前述第二虹吸管的上端口连接前述阳极反应器，下端口伸入消毒池，前述的真空破坏器设于第二虹吸管上；以及

外部电源，能向阴极电极和阳极电极供电。

作为优选，所述的阴极电极和阳极电极均为水平设置的网状不锈钢片。

作为优选，所述的氯化钠存储器的底部呈网状并悬浮于阴极反应器内的溶液上。

作为优选，所述的计量槽为巴氏计量槽，所述的第一导电体和第二导电体呈板状均悬空地设于巴氏计量槽收缩段槽底上方位置，所述的第一导电体和第二导电体底部齐平且均低于巴氏计量槽收缩段的槽顶。当流经的污水流量增大时，计量槽内的污水水位升高，第一导电体和第二导电体与污水的接触面积增加，使第一导电体和第二导电体的电阻变小、电流增大，阳极电极和阴极电极的电解反应加快，单位时间内产生的氢气和消毒液数量增多，在氢气作用下通过第二虹吸管压入消毒池内的消毒液量加大，强化污水的消毒处理作用。达到了消毒液的添加量还能自发随着水量的变化而增减的目的。

作为优选，所述的第一导电体和第二导电体底部距离巴氏计量槽底部2～5mm。

作为优选，所述的阴极反应器包括本体及能脱卸地设于本体上的顶盖。

作为优选，所述阴极电极包括平行设置的多个电极板组成。

待处理的农村生活污水经进水槽进入计量槽，当第一导电体和第一导电体与污水接触时，阳极电极和阴极电极的电路接通且分别开始电解反应；

阳极反应器电解氯化钠溶液产生氯气，产生的氯气部分溶于水生成含有HClO和ClO^-1的消毒液；阴极反应器电解氯化钠溶液产生氢气；产生的氢气使阴极反应器内部压强增大，阴极反应器内的溶液通过第一虹吸管进入阳极反应器，进而将阳极反应器中产生的消毒液压入第二虹吸管；消毒液通过第二虹吸管流入消毒池，对污水进行消毒处理；阳极反应器和阴极反应器内消耗的氯化钠通过氯化钠储存器补充；当计量槽内无污水进入，第一导电体和第二导电体未接触水，阳极电极和阴极电极的电路断开，电解反应停止，消毒池内的消毒处理中断；若阴极反应器内部的电导率检测仪监测不到电导率，通过将阴极反应器内的氢气排出，同时向阴极反应器内加水；若阴极反应器内部的电导率检测仪监测的电导率低于阈值，则向氯化钠储存器中补充氯化钠固体。

进一步，当待处理的农村生活污水流量增大时，计量槽内的污水水位升高，第一导电体和第二导电体与污水的接触面积增加，使第一导电体和第二导电体的电阻变小、电流增大，阳极电极和阴极电极的电解反应加快，单位时间内产生的氢气和消毒液数量增多，在氢气作用下通过第二虹吸管压入消毒池内的消毒液量加大，强化污水的消毒处理作用。达到了消毒液的添加量还能自发随着水量的变化而增减的目的。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：反应溶液为氯化钠溶液，电解产生的氯气可部分溶解并作为消毒液对污水进行消毒处理，多余的氯气和氢气可以定期收集，整个反应过程不会产生有毒有害的物质，具有安全、高效等优点；本实用新型在使用时的污水进水无需满足均匀、连续的条件，甚至枯水数日后重新启用也不影响装置的处理效果，对外界条件的适应性广，尤其适用于水量变化大的农村生活污水的处理；整体运行操作简单，维修方便，只需偶尔放气和添加氯化钠，无需人员长期值守；本实用新型装置结构简单、安装方便，可成套化生产；本实用新型使用的过程中还会产生氢气，可以收集作为新能源使用，节能环保。

附图说明

图1为实施例结构示意图。

图2为放大的阳极反应器内部结构示意图。

图3为放大的阴极反应器内部结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1所示，本实施例中的污水消毒处理装置包括电解机构1、进水机构3、消毒机构2、控制器5和外部电源4。

本实施例中的电解机构1包括用于盛放氯化钠溶液的阴极反应器11、用于盛放氯化钠溶液的阳极反应器12、氯化钠存储器13、第一虹吸管17、阴极电极15、阳极电极 16及电导率检测仪14，阴极反应器11具有出气端口和进液端口，该出气端口上设有出气管51，该出气管51上设有第一电磁阀53，出气管51的出气端可以连接储气罐(图中无显示)。该进液端口上设有进液管52，该进液管52上设有第二电磁阀54，进液管52 的进液端与储水槽6连接。氯化钠存储器13设于阴极反应器11内，第一虹吸管17的两端分别连接阴极反应器11和阳极反应器12，阴极电极15设于阴极反应器11靠近底部的位置，阳极电极16设于阳极反应器12靠近底部的位置，电导率检测仪14设于阴极反应器11内；本实施例中的阴极电极15和阳极电极16均为水平设置的网状不锈钢片。氯化钠存储器13的底部呈网状并悬浮于阴极反应器11内的溶液上。

本实施例中的倒第一虹吸管17可以采用倒置的“U”型管道，以使溶液从阴极反应器11向阳极反应器12的流动过程更为畅通。倒第一虹吸管17的两个端口平齐(处于同一水平面)，且分别位于阴极反应器11和阳极反应器12的内底部。倒第一虹吸管 17的端口不能与反应器底部接触，否则会影响液体流通。在实际应用时，阴极反应器 11和阳极反应器12会盛装氯化钠溶液，因此为了虹吸过程能够顺利进行，在运行前，应当将反应器内的氯化钠溶液的液面加到倒第一虹吸管17的端口以上。在阳极反应器 12的内部的阳极电极16应低于第一虹吸管17端口所在水平面，采用该种设置方式，当阳极反应器液面到达端口时阳极电极不会裸露于空气中。

氯化钠储存器13主要用于向溶液中释放氯化钠，从而补充阴极反应器11中氯化钠溶液由于电解作用消耗的氯化钠，使得氯化钠溶液浓度维持在一个较高的水平，加强电解作用。实际应用时，为了保证氯化钠储存器13随时与溶液接触，并且便于后期维护，可以将氯化钠储存器13设置为网状的篮子结构，并将其悬浮于阴极反应器11的溶液上，从而使得固体氯化钠能够随时溶解于溶液中。阴极电极15应设置的低于第一虹吸管17 端口所在水平面，采用该种设置方式，当阴极反应器液面到达端口时阴极电极不会裸露于空气中。

阴极反应器11和阳极反应器12均设置为封闭的中空容器，从而使得装置在运行过程中，能通过反应器内部气压的状态将溶液泵入或泵出相应的反应器。同时，阴极反应器11和阳极反应器12的顶部均为通过螺栓固定连接的可拆卸式顶盖结构，结合见图3 所示，阴极反应器11包括本体111及能脱卸地设于本体111上的顶盖112，以便于定期排出反应器内的气体或者更换氯化钠储存器13内的氯化钠固体，也就是说，该种结构既能形成密闭空间，也能打开投加药剂或放气。

实际应用时，可以采用多组阳极组成的阳极电极16或者多组阴极组成的阴极电极15。以阳极电极16为例，如图2所示，为本实施例中阳极电极16的一种设置方式，即阳极电极16包括第一电极161、第二阳极162和第三阳极163，第一电极161、第二阳极162和第三阳极163均可以采用厚度为0.5mm、水平设置的网状不锈钢板，三者在竖直方向上平行设置，且位于最高位置的第三阳极163顶部低于端口所在水平面。采用多组电极设置的方式，可截留由于电解作用产生的氯气，增加氯气的溶解度，从而产生更多的有效消毒液。比起其他镀金材料，采用不锈钢材质能够在能起到消毒效果的同时减少成本，电极板采用网状且水平放置，能够使得产气均匀。结合图3所示，阴极电极15 包括平行设置的多个电极板151组成，具体可以参考阳极电极16的布置方式。

电导率检测仪14的探头应当设置的与端口平齐，通过电导率检测仪14采集到的电导率信号实时反映装置的运行情况，并进行相应的调整。

当阴极电极15和阳极电极16通电时，阴极电极15电解氯化钠溶液产生氢气，其反应过程为：2H+2e＝H₂↑，由于H₂不溶于水，H₂的产生使得阴极反应器10内部压强增大，产生了多少体积的H₂，就有多少体积的溶液从阴极反应器10通过倒U型管道8 进入阳极反应器12。阳极电极16电解氯化钠溶液产生Cl₂，其反应过程为：2Cl-2e＝Cl₂↑，Cl₂+H₂O＝HClO+HCl，Cl₂+OH^-1＝ClO^-1+Cl^-1，Cl₂溶于水生成含有HClO、ClO^-1等成分的有效消毒液，假设产生的Cl₂全溶于水，则产生了多少体积的H₂，就有多少体积的消毒液进入消毒池23，但实际上进入消毒池23的消毒液的体积为产生的H₂的体积加上不溶于水的Cl₂的体积。

进水机构3包括依次连接的进水槽31、计量槽32和出水槽33，进水槽31可以用于沉积泥沙，计量槽32内间隔地设有第一导电体41和第二导电体42，第一导电体41 与阴极电极15连接，第二导电体42与阳极电极16连接，有水流通过的前提下，第一导电体41和第二导电体42导通。本实施例中的计量槽32为巴氏计量槽，第一导电体41和第二导电体42呈板状均悬空地设于巴氏计量槽收缩段槽底上方位置，第一导电体 41和第二导电体42底部齐平且均低于巴氏计量槽收缩段的槽顶。第一导电体41和第二导电体42底部距离巴氏计量槽底部2～5mm。

阴极电极15与外部的外部电源4负极连通，第一导电体41与外部电源4正极连通，第二导电体42与阳极电极16连通。当第二导电体42和第一导电体41接触水流时能导电，阴极电极15、外部电源4、第二导电体42、第一导电体41、阳极电极16、第一虹吸管17组成的电路连通，进而使阳极电极16和阴极电极15分别发生电解反应。实际应用时，外部电源4可以采用稳压直流电源，外部电源4的作用是保证阴极电极15始终得电子，且电压输出稳定，电流随着电阻减小而增大，即电流随着巴氏计量槽内部流量增加而增大，电流越大电子产生速率越快，相同时间产生的消毒液越多。第二导电体 42和第一导电体41均可以采用铜板，以便于使第二导电体42和第一导电体41满足与水接触可导电，置于空气中不导电的工作条件。

本实施例中计量槽采用巴氏计量槽的必要性在于，当两块金属板间距、表面积不变时，两块金属板间形成的电阻与板间液位成反比，液位越高则电阻越小电流越大，若氯化钠溶液浓度不变则单位时间内产生的消毒液越多，即流量与消毒液剂量成正比。通过巴氏计量槽可以达到随着流量不同则消毒液剂量自调节的目的。

消毒机构2包括消毒池23、第二虹吸管21及真空破坏器22，消毒池23的进水端与出水槽33连接，出水端设有排液管24，第二虹吸管21的上端口连接阳极反应器12，下端口伸入消毒池23，真空破坏器22设于第二虹吸管21上。

真空破坏器22可以采用进口止回型真空破坏器，真空破坏器22为软管型真空破坏器中的进口止回型真空破坏器，它适用于下游专门连接软管且可能产生虹吸回流和低背压回流的场所，真空破坏器22的作用是避免当两个反应器内液面低于第一虹吸管的端口时，消毒池23内污水倒吸进入阳极反应器12。消毒池23通过低于计量槽32扩散段槽底的连通管34与出水槽连通。第二虹吸管21的上管口与阳极反应器12连通，且平于或低于端口。第二虹吸管21的下管口伸入消毒池23底部。消毒池23的排液管24高于下管口且低于连通管34。第二虹吸管21上管口管底标高与第一虹吸管17下管口齐平，这样可以保证当阴极反应器11内溶液无法进入阳极反应器12时，阳极反应器12内溶液也无法进入消毒池23。

控制器5的控制输出端均与第一电磁阀53、第二电磁阀54连接，电导率检测仪14的信号输出端与控制器5连接。

农村生活污水消毒方法包括如下步骤：

待处理的农村生活污水经进水槽31进入计量槽32，当第一导电体41和第一导电体41与污水接触时，阳极电极16和阴极电极15的电路接通且分别开始电解反应。

阳极反应器12电解氯化钠溶液产生氯气，产生的氯气部分溶于水生成含有HClO和ClO^-1的消毒液；阴极反应器11电解氯化钠溶液产生氢气；产生的氢气使阴极反应器11内部压强增大，阴极反应器11内的溶液通过第一虹吸管17进入阳极反应器12，进而将阳极反应器12中产生的消毒液压入第二虹吸管21；消毒液通过第二虹吸管21流入消毒池23，对污水进行消毒处理；阳极反应器12和阴极反应器11内消耗的氯化钠通过氯化钠储存器补充。

由于H₂不溶于水，若产生的Cl₂全溶于水，则产生了多少体积的H₂，就有多少体积的消毒液进入消毒池，但实际上进入消毒池的消毒液的体积为产生的H₂的体积加上不溶于水的Cl₂的体积。

当计量槽32内无污水进入，第一导电体41和第二导电体42未接触水，阳极电极 16和阴极电极15的电路断开，电解反应停止，消毒池23内的消毒处理中断。

若阴极反应器11内部的电导率检测仪14监测不到电导率，通过将阴极反应器11内的氢气排出，同时向阴极反应器11内加水；若阴极反应器11内部的电导率检测仪14 监测的电导率低于阈值，则向氯化钠储存器中补充氯化钠固体。

当待处理的农村生活污水流量增大时，计量槽32内的污水水位升高，第一导电体41和第二导电体42与污水的接触面积增加，使第一导电体41和第二导电体42的电阻变小、电流增大，阳极电极16和阴极电极15的电解反应加快，单位时间内产生的氢气和消毒液数量增多，在氢气作用下通过第二虹吸管21压入消毒池23内的消毒液量加大，强化污水的消毒处理作用。

本实施例能够适应农村生活污水水量变化大甚至枯水的情况，进水水量越大则加入的消毒液越多，在枯水时停止消毒，且装置简单运维方便。

Claims (5)

1.一种污水消毒处理装置，其特征在于包括

电解机构(1)，该电解机构(1)包括用于盛放氯化钠溶液的阴极反应器(11)、用于盛放氯化钠溶液的阳极反应器(12)、氯化钠存储器(13)、第一虹吸管(17)、阴极电极(15)、阳极电极(16)及电导率检测仪(14)，前述的阴极反应器(11)具有出气端口和进液端口，该出气端口上设有出气管(51)，该出气管(51)上设有第一电磁阀(53)，该进液端口上设有进液管(52)，该进液管(52)上设有第二电磁阀(54)并进水端连接有储水槽(6)；前述的氯化钠存储器(13)设于阴极反应器(11)内，前述第一虹吸管(17)的两端分别连接前述的阴极反应器(11)和阳极反应器(12)，前述的阴极电极(15)设于阴极反应器(11)靠近底部的位置，前述的阳极电极(16)设于阳极反应器(12)靠近底部的位置，前述的电导率检测仪(14)设于阴极反应器(11)内；

进水机构(3)，该进水机构(3)包括依次连接的进水槽(31)、计量槽(32)和出水槽(33)，前述的计量槽(32)内间隔地设有第一导电体(41)和第二导电体(42)，前述第一导电体(41)与阴极电极(15)连接，前述的第二导电体(42)与阳极电极(16)连接，有水流通过的前提下，第一导电体(41)和第二导电体(42)导通；

消毒机构(2)，该消毒机构(2)包括消毒池(23)、第二虹吸管(21)及真空破坏器(22)，前述消毒池(23)的进水端与出水槽(33)连接，出水端设有排液管(24)，前述第二虹吸管(21)的上端口连接前述阳极反应器(12)，下端口伸入消毒池(23)，前述的真空破坏器(22)设于第二虹吸管(21)上；以及

外部电源(4)，能向阴极电极(15)和阳极电极(16)供电。

2.根据权利要求1所述的污水消毒处理装置，其特征在于所述的阴极电极(15)和阳极电极(16)均为水平设置的网状不锈钢片。

3.根据权利要求2所述的污水消毒处理装置，其特征在于所述阴极电极(15)包括平行设置的多个电极板(151)组成。

4.根据权利要求1所述的污水消毒处理装置，其特征在于所述的氯化钠存储器(13)的底部呈网状并悬浮于阴极反应器(11)内的溶液上。

5.根据权利要求1所述的污水消毒处理装置，其特征在于所述的阴极反应器(11)包括本体(111)及能脱卸地设于本体(111)上的顶盖(112)。

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