一種生物型推流式電催化氧化裝置的製作方法

2024-04-08 14:57:05 1

本實用新型涉及一種水、廢水、汙水或泥漿的處理,尤其是涉及一種生物型推流式電催化氧化裝置。該方法基於推流式厭氧生物反應器與電氧化法的基礎，將工業難降解廢水中的大分子物質分解成小分子有機物或CO2、H2O，有效降低了工業廢水的CODCr，提高了廢水的B/C，增加了廢水的可生化性，從而使為後續生化系統提供穩定進水水源。
背景技術：
：現有技術中，對於高濃度的有機廢水處理，採用物化預處理法與生物法相結合的方式能夠去除大部分有毒有害物質，廢水經過預處理之後，廢水中的有毒類、難降解類含量會有所降低。常規的物化預處理法包括氧化劑投加和高級氧化法，常用的氧化劑有O3，H2O2，NaClO等，但這些氧化劑存在氧化能力較弱、添加量較大、易形成二次汙染等問題。因此更多的工業廢水處理時採用高級氧化法，應用較廣的包括超臨界水氧化技術、光催化氧化技術、膜分離技術和電催化氧化法等。工業廢水經過高級氧化法後CODCr、BOD5都會有一定程度的降低，從而使B/C有一定程度的升高，當預處理後廢水的B/C＞0.3時，微生物對該廢水能有很好的處理效果。因此本實用新型以提高工業廢水的可生化能力為目標，以催化氧化的方式，一定程度上降低其CODCr，提高工業廢水的B/C，從而為後續生化系統提供穩定進水水源，同時在處理一些低濃度有機廢水時能直接將CODCr處理至達標。技術實現要素：本實用新型的目的是針對現有技術不足之處而提供一種生物型推流式電催化氧化裝置，降低工業廢水CODCr，提高其B/C，從而增強廢水的可生化性，為後續生化系統提供穩定水源。本實用新型通過以下技術方案於以實現：一種生物型推流式電催化氧化裝置，其特徵在於，包括有廢水進水泵、反應器、出水管、倒極裝置、PAC加藥裝置、PAM加藥裝置、尾氣吸收裝置；其中：所述反應器內含N個電極板、N個催化劑柱板，反應器由N個電極板將反應器內腔由頭至尾分隔成N+1個分隔室，N個電極板按正極、負極交錯排列，前N個分隔室內均安裝有催化劑柱板，第N+1分隔室的尾壁向內傾斜，所述反應器第1個分隔室的下部設有與廢水進水泵相連的進水口，所述反應器第N+1個分隔室的上部設有出水管、另設PAC、PAM的投加口，所述各分隔室頂部均設有尾氣吸入口；所述PAC加藥裝置、PAM加藥裝置分別內含攪拌器；所述尾氣吸收裝置含尾氣吸收管道、及依次連接的冷凝器、噴淋器，所述噴淋器上部設有淨化氣排出口，噴淋器下部設有吸收液排放口；所述尾氣吸收裝置含尾氣吸收管道、及依次連接的冷凝器、罐體及噴淋器，所述罐體上部設有淨化氣排出口，罐體下部設有吸收液排放口，所述吸收液為鹼液；所述倒極裝置為直流電的正、負極切換器；所述倒極裝置的兩極分別接N個電極的正極和負極，所述PAC加藥裝置、PAM加藥裝置通過輸送泵與反應器的PAC、PAM的投加口連接，所述各分隔室頂部均設有尾氣吸入口與尾氣吸收裝置的尾氣吸收管道連接。所述N個為5個。所述催化劑柱表面呈網狀結構，網格的目為2~3，其內的催化劑為IR-CF。所述催化劑為IR-CF由活性組分、載體以及助催化劑組成，所述活性組分為Ni、改性活性鋁、Ti的混合物，載體為γ-Al2O3，助催化劑為活性炭。所述極板底部設置45°轉角。所述極板陽極為鈦塗釕，陰極為石墨。所述第N+1分隔室的尾壁向內傾斜的角度為30度。所述反應器第N+1個分隔室的下部設有汙泥排出口，汙泥經回流泵及管道回流至第二個分隔室。所述倒極時間與頻次與被處理廢水的CODCr呈正比例關係。本實用新型的積極效果是：本實用新型提出的一種生物型推流式電催化氧化裝置，具有如下優點：1）採用本實用新型的電催化氧化裝置處理這些廢水時，通過直流電場的作用在催化劑柱的協同作用下將廢水中的難降解、毒性較大的有機物的結構鍵打開，或將長鏈分子打斷成短鏈分子、CO2、H2O等，從而降低其毒性，提高其B/C，使其可生化性大大增強，滿足後續生化處理的進水要求。2）本實用新型在常溫常壓下運行，降低了運行費用與操控要求，能夠經濟有效的應用於生產。3）本實用新型採用的推流式運行方式能使廢水充分有效的與催化劑柱接觸，從而在最大程度上發揮催化劑的作用，增強了廢水的處理效果。4）本裝置設置的自動定時倒極裝置，在運行的過程中起到自動清洗電極的作用，從而降低極板腐蝕損耗、延長電極板使用壽命，且避免了系統定期拆洗電極板過程中所帶來的其他問題。5）裝置運行過程中產生的氣體通過頂部的氣液分離器進入到尾氣吸收塔進行吸收，從而保證有害氣體不進入大氣中無二次汙染。附圖說明圖1為本實用新型給出的一個實施例結構示意圖。具體實施方式下面結合附圖對具體實施方式作詳細說明：圖1為本實用新型給出的一個實施例結構示意圖。圖中，一種生物型推流式電催化氧化裝置，包括有廢水進水泵1、反應器2、出水管3、倒極裝置4、PAC加藥裝置5、PAM加藥裝置6、尾氣吸收裝置7；其中：所述反應器內含N個電極板、N個催化劑柱板41，反應器由N個電極板將反應器內腔由頭至尾分隔成N+1個分隔室，N個電極板按正極42、負極43交錯排列，前N個分隔室內均安裝有催化劑柱板41，第N+1分隔室的尾壁向內傾斜，所述反應器第1個分隔室的下部設有與廢水進水泵相連的進水口1，所述反應器第N+1個分隔室的上部設有出水管3、另設PAC、PAM的投加口，所述各分隔室頂部均設有尾氣吸收口。本實施例中，N個為5個，加最後一個分隔室共有6個分隔室。本實施例中的陽極極板為鈦塗釕，陰極極板為石墨。經預處理後的汙水進入反應器內後，分級逐步處理，流經正電極、負電極時會在電極表面發生反應，在這個過程中會生成HClO、HCl、H2O2，這些生成物具用強氧化性，能將廢水中的大分子有機物氧化成小分子有機物或直接礦化成CO2+H2O，從而降低廢水的CODCr，同時提高其B/C，為後續生化系統提供穩定進水水源。所述倒極裝置4為直流電的正、負極切換器。由於本催化氧化裝置應用在CODCr濃度較高的有機廢水中，長時間的浸泡在這種廢水中會在電極表面形成汙染物，從而降低電極使用壽命，影響處理效率，因此在該催化氧化裝置中採用倒極的方式對電極進行定期的清洗與活化，使附著在電極的汙染物及時脫離電極表面。倒極的時間與頻次與被處理廢水的CODCr呈正比例關係，當廢水的CODCr越高時倒極的頻次越高時間越長。本實施例中，設定的倒極時間為10min。所述催化劑柱板表面呈網格結構，催化劑柱板底部迎水面設有斜坡，斜坡的角度為45°，網格的目為2~3，其內的催化劑為IR-CF。本結構中，網狀結構使廢水與催化劑的接觸面積增大，從而增加廢水處理效能。催化劑柱中裝填的催化劑為IR-CF型高效催化劑，該催化劑主要由三部分組成，即活性組分、載體以及助催化劑，其中活性組分為Ni、改性活性鋁、Ti的混合物，載體為γ-Al2O3，助劑為活性炭。改性活性鋁與Ni、Ti共同作用下能夠加速廢水中C-C、C-N、C-S等化學鍵在電解的條件下被分解的速度，當這些化學鍵在電氧化的作用下被氫解為烴類有機物後，廢水的CODCr與毒性都得到了大大的降低，可生化性得到了極大的提高。所述PAC加藥裝置5、PAM加藥裝置6分別內含攪拌器。在最後一個隔室設置有聚合氯化鋁PAC、聚丙烯醯胺PAM投加裝置，使有機廢水在經過電催化氧化分解後產生的顆粒物等汙泥進行絮凝沉澱，經絮凝沉澱後的汙泥排出。所述尾氣吸收裝置7含尾氣吸收管道71、及依次連接的冷凝器72、罐體及噴淋器73，罐體上部設有淨化氣排出口74，罐體下部設有吸收液排放口，所述吸收液為鹼液。由於在電催化氧化過程中大分子有機物被降解時難免會產生一些揮發性氣體，如H2S、Cl2、H2、CH4等氣體，這些氣體若不經集中收集吸收處理，則會對廠區環境造成極大的汙染，從而影響人類身體健康，因此這些氣體經由尾氣吸入口經管道首先進入冷凝器，降低氣體溫度，並加速尾氣中有害物質的凝聚，氣體進入罐體的噴淋器中，使其均勻穩定的進入到尾氣吸收液——鹼液中，經由此處理後的尾氣淨化率能達到90%以上，滿足國家排放要求。所述倒極裝置4的兩極分別接N個電極板的正極和負極，所述PAC加藥裝置5、PAM加藥裝置6分別通過輸送泵與反應器2的PAC、PAM的投加口連接，所述各分隔室頂部的尾氣吸入口與尾氣吸收裝置的尾氣吸收管道連接。本實用新型進一步採取如下措施：本實用新型中極板底部設置45°轉角。該結構能促進均勻布水，減少死區，從而減少系統運行過程中可能出現的死角、短流與溝流等現象，使廢水在催化劑柱室中水質流動更均勻。同時可防止溝流，且增加一定的衝擊速度，以利於後續隔室的進水，為後續隔室創造更好的水力條件。由於45°轉角的存在，水流繞折流板流動而使其在反應器內流經的總長度增加，使進入其中的廢水以上向流和下向流的方式流經整個反應器，有效提高了反應器的有效容積，降低實際運行過程中可能出現的水力停留時間小於理論停留時間的概率，在一定程度上增加處理效果。本實用新型中第6個分隔室的尾壁向內傾斜的角度為30度。該結構令分隔室具有沉澱池功能，使經由PAC、PAM絮凝沉澱後的汙泥能沉澱在此隔室底部，從而降低出水SS，保證出水清澈。所述反應器第6個分隔室的下部設有汙泥排出口8，汙泥經回流泵82及管道81回流至第二個分隔室。採用這樣的循環往復，可減少系統的汙泥產生量，達到汙泥減量化的目的。本實用新型是這樣工作的：在常溫常壓下，將有機廢水經一定預處理，如：隔油沉砂池、或氣浮、或調節池等，具體視廢水水質條件而定，通過進水管進入本實用新型生物型推流式電催化氧化裝置，廢水經陽極連通管從相鄰下一個極室的底部進入從而繼續進行第二段的電催化氧化處理，直至進入末端最後一個陽極室內。整個廢水處理單元裝置內水力停留時間為0.5~1h。為防止系統長時間運行時造成的極板腐蝕或廢水中一些具有粘性的物質黏連在極板上從而降低極板運行效率，本裝置設置了定時倒極，當裝置連續運行10min後會自動切換至倒極，從而使原先的正極變成負極，原先的負極變成正極，在電流的作用下，極板上的汙染物等則會自動脫落至該系統的廢水中，被電催化氧化成小分子有機物或直接礦化成CO2+H2O，從而達到清洗極板的目的。運行條件如下表1所示，處理後的出水經由出水泵進入下一系統單元，運行過程中產生的氣體經由管道進入尾氣吸收裝置內進行吸收，尾氣吸收裝置內裝填了鹼液，吸附飽和之後進行定期更換。表1生物型推流式電催化氧化裝置運行條件單位運行參數上升格式流速mm·s-10.6~2下降隔室流速mm·s-12.4~6進水pH值-7-10運行電流A1.5~3運行電壓V3~6停留時間h1~3進水CODmg/L＜3000汙泥濃度mg/L8000進水溫度°C＜40倒極頻次min/次10下面結合實施例對本實用新型作進一步的描述：實施例一以某地採油廠採油井壓裂返排出來的胍膠壓裂返排液為處理對象，採用本生物型推流式電催化氧化裝置對其進行預處理，其進出水質如下表所示，經處理後的出水以滿足後續生化處理為標準，該採出點產生的壓裂返排液的CODCr最高值僅為2452.8mg/L，但該廢水的BOD5最高值也僅為314.05mg/L，B/C≈0.1，難以用生物法處理，廢水經過電催化氧化裝置後，CODCr與BOD5都得到了一定程度的降低，該裝置能穩定運行，使CODCr去除率保持在30%~35%範圍內，且B/C升高至0.3~0.4範圍內，本催化氧化裝置對該廢水的SS以及油含量也有很強的去除能力，極大提高了該廢水的可生化性，滿足後續生化進水要求，降低該廢水對後續生化系統的負荷衝擊。表2原水水質日期pH電導率油含量SSCODcrBOD5B/C9月4日9234013080.41722.2172.220.19月5日6.58900118.41162092188.280.099月8日8.92324176157.61970.1216.710.119月9日8.127303364202721217.680.089月12日7.152501983372452.8220.750.099月14日776201622102415.8314.050.13表3催化氧化出水水質日期pH電導率油含量SSCODcrBOD5B/C9月4日8.92530134.021205.54409.880.349月5日8.2521011.845.81370.26541.830.379月8日8556017.67.881306.18551.630.49月9日8718033.6211833.95723.790.389月12日7.9700019.816.851685.07566.600.339月14日7.9665016.210.51560.61659.510.39實施例二以某地石油井場排放的煤層氣採出水為處理對象，採用本生物型推流式電催化氧化裝置對其進行預處理，其進出水質如下表所示，經處理後的出水以滿足汙水綜合排放標準，該井口排放的採出水CODCr最高值僅為251.6mg/L，BOD5最高時僅26.2mg/L，B/C僅0.13，雖然CODCr較低，但由於B/C極低，常規的生化法無法將其降解，但採用本生物型推流式電催化氧化裝置後，該廢水出水CODCr降低至低於60mg/L，本裝置對該廢水中的F-也有一定的去除作用，使出水中的F-都降低至低於10mg/L，滿足汙水綜合排放標準中的一級標準。表4原水水質表5催化氧化出水水質上面結合附圖及實施例描述了本實用新型的實施方式，實施例給出的結構並不構成對本實用新型的限制，本領域內熟練的技術人員可依據實際需要做出調整，在所附權利要求的範圍內做出各種變形或修改均在保護範圍內。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp