一種納米催化電解絮凝氣浮裝置的製作方法

2023-05-17 23:07:26 2

專利名稱：一種納米催化電解絮凝氣浮裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種納米催化電解絮凝氣浮裝置，特別是涉及一種集物理處理法、物化處理法、生化處理法於一體，以表面覆蓋有納米級的具有良好催化特性貴金屬化合物塗層材料的鈦電極為陽極的納米催化電解絮凝氣浮裝置。
背景技術：
目前，治理湖泊富營養化及廢水的技術可分為物理處理法、物化處理法和生化處理法三大類。物理處理法主要是採用沉澱、過濾、浮選、蒸發等方法去除較大顆粒的雜質等，其中浮選也叫氣浮法，是最簡便的一種廢水處理法之一，其原理是設法使水中產生大量的微氣泡，以形成水、氣及被去除物質的三相混合體，在界面張力、氣泡上升浮力和靜水壓力差等多種力的共同作用下，促進微細氣泡粘附在被去除的微小油滴及其它汙染物上後，因粘合體密度小於水而上浮到水面，從而使水中油粒及其它汙染物被分離去除。物化處理法·主要是採用氧化還原、萃取、吸附、離子交換、混凝沉澱、中和、電滲析等方法去除細小懸浮物、膠體和水溶解物質，或者將有毒物質改性成為無毒物質。生化處理法主要是通過生物作用將廢水中膠體的和溶解的有機物質分解破壞而分離去除，主要有厭氧法、好氧法、兼氧發酵法等。近年來，電氣浮法是物化處理技術中發展較為活躍的廢水處理技術，該法在水中設置正負電極，當通上直流電後，一個電極(陰極)上即產生微小氣泡，同時，還產生電解混凝等效應。當前，有各種類型的電氣浮法裝置，已應用於生活汙水、工業有機廢水、電鍍廢水、油田廢水等的處理中。但是，現有的電氣浮法裝置在運行過程中暴露出一些問題，一是電極消耗大，電極材料汙染水體；二是電極的電密度小，過電位高，工作電壓較高，產生的初生態的強氧化性物質與微小氣泡的數量有限，電能應用效率不高，能耗大；三是電解後，固液分離效果不理想，需要進行二次固液分離，處理工藝流程長。中國專利201010202356. 5公開了一種電絮凝-電氣浮淨化洗浴及洗衣廢水的分級回用裝置，其特徵是設置集水槽的出水通過三通一路作為前端出水直接輸出，另一路串接文丘裡管，文丘裡管的出水口接電解槽，文丘裡管的喉管與帶有濾罩的進氣管連通；設置電解槽為鐵促雙陽極氧化單元，是以Ti/Sn02陽極和Fe陽極分處在陰極的兩側構成組合陽極，陰極採用空氣擴散電極；在電解槽的出水口串聯設置兩級過濾單元，在兩級過濾單元的一級過濾室上設置一級出水閥；在兩級過濾單元的二級過濾室上設置二級出水閥；能有效減少或去除洗浴/洗衣廢水中的表面活性劑及其他有機汙染物，使得洗浴/洗衣廢水得到分級回用。中國專利CN02248009. 9公開一種電氣浮法處理汙水的裝置，該電氣浮反應器由若干管式反應單元構成，單元管式反應由陰極棒、短管、絕緣管套、陽極外管和絕緣銷構成，陽極外管和陰極棒同軸安裝，兩極之間的環形間隙構成汙水通道，陰極棒另一端附有的短管與陰極棒共同構成陰極，數個反應單元相互串聯並水平安裝在裝置本體內，單元之間通過金屬導電條相連，解決了現有汙水處理設備集水比小、傳質條件差、電流分布不均、單位體積處理能力低等問題，具有結構簡單、有利於增強傳質，縮短處理時間，提高汙水處理效率等優點，廣泛適合於工業廢水處理、工業循環冷卻水處理及生活用水處理。
發明內容本實用新型是針對現有的電氣浮裝置存在的不足，提供一種集氣浮技術、絮凝沉澱技術、納米技術、電催化技術和電化學技術於一體，以表面覆蓋有納米級的具有良好催化特性貴金屬化合物塗層材料的鈦電極為陽極，集電解、固液分離和氣液分離功能為一體的納米催化電解絮凝氣浮裝置。本實用新型採用二級氣浮處理，第一級採用物理氣浮，使汙染物粘附在氣泡上，使其密度小於水，從而實現懸浮分離；第二級是在物理氣浮基礎上採用集納米技術、催化技術相結合的電化學方法進行二次氣浮處理。與傳統的電解裝置相比，本實用新型具有工作電壓極低、電流密度大、能耗小、電效率較高、沒有電極消耗等特徵，併集電解、絮凝沉澱、氣浮等多種功能為一體。本實用新型設有殼體，殼體內用隔板分隔成混凝沉澱池、一級氣浮池、電解氣浮池、排渣池等四個功能池。所述混凝攪拌池頂部設有進水口和安裝有攪拌器，所述進水口 通過管道與廢水進水管道連接，在混凝沉澱池底部設有廢水出口，所述廢水出水口與一級氣浮池連通。所述一級氣浮池底部設有溶氣釋放器、溶氣釋放管，溶氣釋放管與溶氣釋放器、空壓機管道連接，一級氣浮池頂部與電解氣浮池相通。所述電解氣浮池底部與上部之間由擋板隔開，分為上下二層，上層為氣液分離室，設有刮渣裝置，出渣口與排渣池相通，下層為排水沉澱室，上下層之間有電解槽，設有至少一個電解槽，電解槽的底部固定在殼體內底部，電解槽的頂部敞開並與上下層隔板頂部水平，電解槽內安裝有電極，電極包括陽極和陰極，陽極和陰極之間的間距為過水通道。所述陽極與直流電源的陽極聯接，所述陰極與直流電源的陰極聯接；排汙口設置在排水沉澱室底部，集水出水管設置在排水沉澱室中間偏上位置，與電解出水管道連接。排渣池設有排渣口，排渣口與排渣管連接。所述殼體設有內層和外層，內層採用環氧浙青漆處理，外層採用鋼板外層。所述電解氣浮池分為排水沉澱室與氣液分離室。所述電解槽為長方體電解槽或正方體電解槽。電解槽內安裝有電極，電極包括陽極和陰極，陽極和陰極之間的間距為2mm 4mm,陽極和陰極之間的空隙做為水流通道。所述電解槽內陽極與陰極頂部與電解槽頂部之間留有150mm 200mm高度的間隙。所述陽極採用表面覆蓋有晶粒為10 35nm的金屬氧化物塗層的鈦基板陽極，所述陽極為平板狀、圓弧狀、圓筒狀、網狀中的一種形狀；所述陰極是以鈦、鐵、鋁、不鏽鋼、鋅、銅、鎳、鉛或石墨為材料的陰極，所述陰極為平板狀、圓弧狀、圓筒狀、網狀中的一種形狀。在對淡水、海水和苦鹹水、廢水、市政汙水進行處理時，首先通過裝置內的混凝沉澱池，在攪拌作用下加入適量的絮凝劑和助凝劑，加快水中固體顆粒物質(如化學沉澱物、混凝處理所形成的絮體和生物處理的汙泥等)相互凝聚，形成粒徑和質量較大的顆粒固體物，並快速沉澱下來而從水中去除，同時通過沉澱作用去除水中的砂粒；然後，進入一級氣浮池，溶氣釋放器產生的微小氣泡粘附水中大量的輕質懸浮物(如細小固體顆粒、油、苯等)上浮，達到固液分離或液液分離的效果，從而降低水中的C0D、氨氮、色度、濁度等；一級氣浮池的出水進入電解氣浮池，電解產生的強氧化性物質殺滅水中的微生物、細菌、藻類和浮遊生物，並氧化分解水中的有機物，使得水中的COD、色度、濁度、氨氮、臭味等汙染指標大幅度降低；最後通過排渣池收集沉澱物和浮渣，使得水體獲得淨化。所述的電解氣浮池在對淡水進行消毒淨化時，通過覆蓋於陽極表層的納米塗層的電催化作用，降低電解的過電位，從而使淡水在較低的電壓條件下電解產生游離基，如初生態的氧、初生態的氯、羥基和氫，並發生以下四個作用I、電解產生的游離基如初生態的氧、初生態的氯、羥基等強氧化物質可以殺滅水中的微生物、細菌、藻類和浮遊生 物，產生的屍體可以與陰極產生的大量微小氣泡結合上浮去除，消除微生物、藻類和浮遊生物的汙染並降低濁度；2、電解產生的強氧化物質可以氧化分解水中的有機物，降低水中的C0D、色度、臭味等汙染指標；3、在電場作用下，一方面使得水中的懸浮物、膠體、帶電微粒等物質脫穩，另一方面水中的陽離子、陰離子分別向陰極和陽極移動，在陰極和陽極發生雙電層作用和多電層作用，形成沉澱誘發絮凝作用，促使細小的懸浮物、膠體、帶電微粒等物質形成粗大的絮凝體，加速雜質沉降，有效降低SS、濁度等汙染指標；4、電解時陰極產生的大量初生態的氫可形成氫氣小氣泡，具有氣浮效果，隨著氣泡的上浮，會粘附大量的輕質懸浮物，達到固液分離或液液分離的效果，從而進一步降低水中的C0D、色度、濁度等。所述的電解氣浮池在對海水和苦鹹水淨化消毒時，是通過覆蓋於陽極表層的塗層的電催化作用，降低電解的過電位，從而使一級氣浮後的海水、苦鹹水在較低的電壓條件下電解，產生初生態的氯[Cl]和初生態的氫[H]，並發生以下四個作用I、電解產生的初生態的氯[Cl]具有強氧化性，可以殺滅水中的微生物、藻類和浮遊生物，產生的屍體可以與陰極產生的大量微小氣泡結合上浮去除，徹底消除微生物、藻類和浮遊生物的汙染並降低濁度；2、電解產生的初生態的氯[Cl]能氧化分解水中的有機物，降低水中的C0D、色度、臭味等汙染指標；3、在電場作用下，一方面使得水中的懸浮物、膠體、帶電微粒等物質脫穩，另一方面水中的陽離子、陰離子分別向陰極和陽極移動，在陰極和陽極發生雙電層作用和多電層作用，形成沉澱誘發絮凝作用，促使細小的懸浮物、膠體、帶電微粒等物質形成粗大的絮凝體，加速雜質沉降，有效降低SS、濁度等汙染指標；4、電解時陰極產生的大量初生態的氫可形成氫氣小氣泡，具有氣浮效果，隨著氣泡的上浮，會粘附大量的輕質懸浮物，達到固液分離或液液分離的效果，從而進一步降低水中的C0D、色度、濁度等。所述的電解氣浮池在對廢水、市政汙水進行處理時，是通過覆蓋於陽極表層的塗層的電催化作用，降低電解的過電位，從而使一級氣浮後廢水、市政汙水在較低的電壓條件下電解，產生初生態的強氧化性物質，在有大量氯離子存在時，產生的是初生態的氯[Cl]和初生態的氫[H];在沒有氯離子存在時，產生的是初生態的氧[0]、羥基[0H]和初生態的氫[H]，並發生以下七個作用I、電解產生的初生態的強氧化性物質殺滅水中的微生物、細菌、藻類和浮遊生物並與陰極產生的大量微小氣泡結合上浮去除，消除微生物、細菌、藻類、浮遊生物的汙染並降低濁度；2、電解產生的初生態的強氧化性物質快速氧化分解廢水中的有機物，使得大分子物質分解為小分子物質，降低廢水中的C0D，同時提高B/C值，改善可生化性，為後續處理創造更好的生化條件；3、電解產生的初生態的強氧化性物質快速氧化分解殘留在廢水中有色物質的發色基團和助色基團，使其發生斷鏈或開環，使廢水脫色，並結合陰極產生的大量微小氣泡的氣浮作用，有效降低廢水色度，達到脫色的目的；4、電解產生的初生態的強氧化性物質快速氧化分解廢水中的氨氮，降低水中的氨氮指標；5、電解產生的多種游離基(強氧化性物質)可以氧化分解廢水中的發臭基團，去除廢水中的惡臭；6、在電場作用下，一方面使得水中的懸浮物、膠體、帶電微粒等物質脫穩，另一方面水中的陽離子、陰離子分別向陰極和陽極移動，在陰極和陽極發生雙電層作用和多電層作用，形成沉澱誘發絮凝作用，促使細小的懸浮物、膠體、帶電微粒等物質形成粗大的絮凝體，加速雜質沉降，有效降低SS、濁度等汙染指標；7、電解時陰極產生的大量初生態的氫可形成氫氣小氣泡，具有氣浮效果，隨著氣泡的上浮，會粘附大量的輕質懸浮物，達到固液分離或液液分離的效果，從而進一步降低水中的C0D、色度、濁度等。綜上所述，本實用新型是集氣浮技術、絮凝沉澱技術、納米技術、催化技術和電化學技術的新型水處理裝置，集電解、絮凝沉澱、氣浮等多種功能為一體，能快速、有效地降低水中的C0D、氨氮、色度、臭味、濁度、SS等，並殺滅水中的微生物、細菌、藻類和浮遊生物，使得水體獲得淨化。採用納米催化電解絮凝氣浮裝置對水進行淨化處理，具有如下顯著優點I、它集電解、絮凝沉澱、氣浮等多種功能為一體，自動化程度高，除汙效率高，運行成本低，操作和維護方便；2、加入絮凝劑和氣浮劑等化學物質只有傳統工藝的五分之一，不僅大幅度降低化學物質消耗，節省水處理成本，而且減少了二次汙染；3、產生的汙泥量只有傳統技術的五分之一，大幅度降低汙泥排放，並減少固體廢物處理成本；4、裝置運行穩定，能快速、有效地處理水中的細菌、藻類、微生物、浮遊動物、C0D、
氨氮、色度、臭味、濁度、SS等，出水水質良好。

圖I為本實用新型實施例的結構組成示意圖。圖2為圖I的俯視圖。圖3為圖I的側視圖。
具體實施方式
[0042]
以下結合附圖對本實用新型作進一步的說明如圖I 3所示，本實用新型實施例設有殼體I、混凝沉澱池2、一級氣浮池3、電解氣浮池4、排渣池5、進水口 6、攪拌器7、溶氣釋放管8、電解槽9、電極10、刮渣裝置11、排渣口 12、排汙口 13、上下層隔板14、集水管15、排汙口 16、排水沉澱室17、氣液分離室18、集水出水口 19、溶氣釋放器20、陽極接線柱21和陰極接線柱22。在殼體I用隔板分隔成混凝沉澱池2、一級氣浮池3、電解氣浮池4、排渣池5四個池，混凝沉澱池2頂部設有進水口 6和攪拌器7，進水口 6通過管道與廢水進水管道連接，混凝沉澱池底部與一級氣浮池3相通，邊部排汙口 16與排汙管連接；一級氣浮池3邊部設有溶氣釋放管8，溶氣釋放管8與溶氣釋放器20、外部氣源連接，排汙口 16與排汙管連接，在一級氣浮池3內側上部與電解氣浮池4相通；電解氣浮池4被隔板14分為上下二層，上層為氣液分離室18，設有浮渣刮板、出渣口，上下層之間裝有電解槽，設有至少一個電解槽9， 電解槽9的底部固定在殼體I內底部，電解槽9的頂部敞開並與上下層隔板14頂部水平，電解槽9內安裝有電極10，電極10包括陽極和陰極，陽極和陰極之間的間隙為過水通道，所述陽極通過陽極接線柱21與直流電源的陽極聯接，所述陰極通過陰極接線柱22與直流電源的陰極聯接，排汙口 16設置在排水沉澱室17底部，集水管15設置在排水沉澱室17中間偏上位置，與電解出水管道連接；排渣池5設有排渣口 12，排渣口 12與排渣管連接。所述殼體I由內、外兩層構成，內層採用環氧浙青漆處理，外層為鋼板。所述電解槽9內安裝有電極10，電極10包括陽極和陰極，陽極和陰極之間的間距為 2mm 4mmη所述電解槽9內陽極與陰極頂部與電解槽9頂部之間留有150_ 200_高度的間隙。所述陽極是以鈦為基板，表面覆蓋有晶粒為10 35nm的金屬氧化物塗層的惰性陽極，陽極為平板狀、圓弧狀、圓筒狀、網狀中的一種形狀；所述陰極是以鈦、鐵、鋁、不鏽鋼、鋅、銅、鎳、鉛或石墨為材料的陰極，陰極為圓弧狀、圓筒狀、網狀中的一種形狀。所述納米催化電解絮凝氣浮裝置工作時電解槽9中陽極與陰極間的工作電壓為2 8V，電流密度為10 250mA/cm2 ;兩極間的最佳工作電壓為3 5V，最佳電流密度為100 150mA/cm2。在對淡水、海水、苦鹹水、廢水和市政汙水進行處理時，首先通過裝置內的混凝沉澱池，在攪拌作用下加入2 500g/m3的絮凝劑和2 300g/m3助凝劑，加快水中固體顆粒物質(如化學沉澱物、混凝處理所形成的絮體和生物處理的汙泥等)相互凝聚，形成粒徑和質量較大的顆粒固體物，並快速沉澱下來而從水中去除，同時通過沉澱作用去除水中的砂粒；然後，進入一級氣浮池，溶氣釋放器產生的微小氣泡粘附水中大量的輕質懸浮物(如細小固體顆粒、油、苯等)上浮，達到固液分離或液液分離的效果，從而降低水中的C0D、氨氮、色度、濁度等；一級氣浮池的出水進入電解氣浮池，電解產生的強氧化性物質殺滅水中的微生物、細菌、藻類和浮遊生物，並氧化分解水中的有機物，使得水中的C0D、色度、濁度、氨氮、臭味等汙染指標大幅度降低；最後通過排渣池收集沉澱物和浮渣，使得水體獲得淨化。以下給出所述納米催化電解絮凝氣浮裝置的具體實施例。實施例I對富營養化湖水的處理效果[0054]將湖水泵入納米催化電解絮凝氣浮裝置，在混凝沉澱池2中按20 500g/m3加入絮凝劑PAC，利用攪拌器7進行攪拌，加速沉澱；同時開通一級氣浮池3中的溶氣釋放器20，並調節適當的氣體流量；電解氣浮池4中電解槽9兩極間的電壓為3 8V，電流密度為10 150mA/cm2的狀態，保持湖水在一級氣浮池3中的停留時間為f 2分鐘，且在電解槽9極板之間停留時間為O. 3^1分鐘，處理前後的效果見表I。表I對富營養化湖水淨化的處理效果
權利要求1.一種納米催化電解絮凝氣浮裝置，其特徵在於設有殼體，在殼體內設有混凝沉澱池、一級氣浮池、電解氣浮池、排渣池四個池，混凝沉澱池頂部設有進水口和攪拌器，進水口通過管道與廢水進水管道連接，混凝沉澱池底部與一級氣浮池相通，邊部排汙口與排汙管連接；在一級氣浮池邊部設有溶氣釋放管，溶氣釋放管與溶氣釋放器、外部氣源連接，排汙口與排汙管連接，一級氣浮池內側上部與電解氣浮池相通；電解氣浮池由上下層隔板分為上下二層，上層氣液分離室設有刮渣裝置，上下層之間裝有電解槽，設有至少一個電解槽，電解槽的底部固定在殼體內底部，電解槽的頂部敞開並與上下層隔板頂部水平，電解槽內安裝有電極，電極包括陽極和陰極，陽極和陰極之間的間距為過水通道，所述陽極通過陽極接線柱與直流電源的陽極聯接，所述陰極通過陰極接線柱與直流電源的陰極聯接，排汙口設置在排水沉澱室底部，集水管設置在排水沉澱室中間偏上位置，與電解出水管道連接；排渣池設有排渣口，排渣口與排渣管連接。
2.如權利要求I所述的一種納米催化電解絮凝氣浮裝置，其特徵在於所述殼體由內、外兩層構成，內層採用環氧浙青漆處理，外層為鋼板。
3.如權利要求I所述的一種納米催化電解絮凝氣浮裝置，其特徵在於所述電解槽內安裝有電極，電極包括陽極和陰極，陽極和陰極之間的間距為2mm 4mm，電解槽內陽極與陰極頂部與電解槽頂部之間留有150mm 200mm高度的間隙。
4.如權利要求I所述的一種納米催化電解絮凝氣浮裝置，其特徵在於所述陽極是以鈦為基板，表面覆蓋有晶粒為10 35nm的金屬氧化物塗層的形穩陽極，陽極為平板狀、圓弧狀、圓筒狀、網狀中的一種形狀；所述陰極是以鈦、鐵、鋁、不鏽鋼、鋅、銅、鎳、鉛或石墨為材料的陰極，陰極為平板狀、圓弧狀、圓筒狀、網狀中的一種形狀。
專利摘要一種納米催化電解絮凝氣浮裝置，在其殼體內設有混凝沉澱池、一級氣浮池、電解氣浮池、排渣池，混凝沉澱池頂部設有進水口和攪拌器，混凝沉澱池底部與一級氣浮池相通，邊部排汙口與排汙管連接；在一級氣浮池邊部設有溶氣釋放管，排汙口與排汙管連接，一級氣浮池內側上部與電解氣浮池相通；電解氣浮池由上下層隔板分為上下二層，上層氣液分離室設有刮渣裝置，上下層之間裝有電解槽，電解槽的底部固定在殼體內底部，電解槽的頂部敞開並與上下層隔板頂部水平，電解槽內安裝有電極，其陽極和陰極之間的間距為過水通道。本實用新型集電解、絮凝沉澱、氣浮等多種功能為一體，自動化程度高，除汙效率高，運行成本低，操作和維護方便。
文檔編號C02F1/463GK202519115SQ20122016767
公開日2012年11月7日 申請日期2012年4月19日 優先權日2012年4月19日
發明者張世文, 許雅玲, 鄭宣慶 申請人:波鷹(廈門)科技有限公司