附加電場強化循環式內電解裝置的製作方法

2023-05-22 16:26:11 1

專利名稱：附加電場強化循環式內電解裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬處理難降解エ業廢水範疇，其內容涉及ー種新型附加電場強化循環式內電解裝置。
背景技術：
內電解法是利用單質鐵和活性炭為填料構成濾池，廢水經該濾池發生一系列電化學及物理化學反應致使有機汙染物得到處理的ー項廢水處理技術。利用該法對廢水進行處理可降低其C0D&，去除色度，提高廢水可生化性。其原理是利用鐵和活性炭構成微小原電池，在空間形成電場，即發生鐵陽極失去電子生成Fe2+，電子流入炭陰極形成0H—和新生態[H]，同時兼有絮凝、吸附、共沉澱等作用，實現汙染物的有效去除。從FecVFe2+和Fe2+/Fe3+轉化過程可知，短時間溶出Fe2+的量對提高內電解裝置的處理效率至關重要。為此，在循環式內電解裝置中附加適宜的電場不僅加速了 Fe2+溶出，而且還提高了其有效含量，從而強化了該電解裝置的處理效率。目前，內電解法已廣泛應用到垃圾滲浙液、石化廢水、電鍍エ藝廢水和印染廢水等，尤其適宜處理小批量エ業廢水。但該法仍存在弊端，因而制約了其實用化進程，主要體現在(1)填料層溝流現象在運行過程中鐵料因腐蝕而相互纏結，且伴隨汙染物的沉積導致整體填料層出現溝流，從而影響了處理效率；(2)鐵料鈍化問題隨鐵料腐蝕，表層逐漸地被其腐蝕物遮蓋(主要成分是Y-FeOOH),從而嚴重阻礙了鐵料的氧化還原反應。為克服上述問題，目前的改善 措施主要從填料和反應裝置兩方面開發。如專利CN201376905Y :設計了旋轉式內電解處理裝置，儘管其構造緊湊、佔地面積小、可緩解填料板結，但長期運行易導致填料粉化而流失，故限制了其應用。又如專利201010256431. 6 :介紹了ー種含催化劑的複合填料，因其具有蜂窩狀結構，確保了與廢水能充分接觸，緩解了填料板結，減少汙泥量，提高了廢水處理效果，然而該填料的生產成本高，且隨延長運行時間鐵料的鈍化與汙染依然存在。

發明內容
本發明的目的是著カ克服現有技術缺陷，尤其是直面內電解法填料在應用中呈現板結、溝流和鐵料鈍化等問題而導致處理效果下降的現狀，設計ー種附加電場強化循環式內電解裝置。本發明所採取的技術方案如下在填料塔12的底部，設進水口 17、排空ロ 18、回流液入口 19、進氣ロ 22、布水層16和布氣系統21，其中布氣系統21由六個曝氣盤20組成；在填料塔12的中部，填裝上、下兩層填料5、14，其側面設有卸料ロ 8，下層填料14側面設裝料ロ 11，兩層填料5、14底部均安裝多孔板10和篩網9 ;填料塔12的上部設環形溢流堰I及出水ロ 2 ;回流罐15上部設進水ロ 3和出水ロ 4 ;回流罐15中部設置兩層多孔板13，底部設有進氣ロ 23，曝氣系統24，出水ロ 25，其中曝氣系統24由四個曝氣盤20組成；在上、下填料層5、14內各植入ー組(或多組)電極對6，用特製橡膠圈7密封，電極與直流穩壓電源相連。填料由60 80目海綿鐵和相近目數的活性炭混合而成，其體積比是0.5 2 : 1，且運行中確保其始終處於懸浮態。填料塔出水經回流罐進ー步氧化後回流至填料塔底部進水系統；待處理廢水由填料塔底部進水口 17進入填料塔12，經懸浮填料層5、14後由溢流堰I流入出水ロ 2，並由回流罐上部進水口 3進入回流罐15，回流罐中的部分液體從回流罐上部出水ロ 4排出，其餘液體由回流罐底部出水ロ 25在水泵26推動下回流至填料塔12實現循環處理，通常回流量為進水流量的20 200倍。填料塔底部安裝曝氣系統，曝氣強度為0. 16 1. 6m3/h。內電解裝置附加電場，將電極對植入填料層，施加直流電壓為3 36V。電極對採用炭棒、炭布、鐵棒、招棒等材料。用於處理垃圾滲濾液、 石化廢水、電鍍エ藝廢水和印染廢水等。具體操作方法是參見附圖1，填料塔12的底部設有排空ロ 18，用於設備排汙或放空；氣體由底部進氣ロ 22進入填料塔曝氣系統21，在曝氣盤20的作用下實現均勻曝氣；廢水從底部進水口 17進入布水層16，廢水與氣體在布水層充分混合後，水氣混合物通過多孔板10進入懸浮填料層5、14發生反應，利用多孔板實現水氣在填料內的均勻擴散，預防了溝流發生，同時在多孔板上方鋪墊ー層小孔徑篩網9，以防填料流失；經懸浮填料層5、14後廢水從溢流堰I進入出水ロ 2，以重力流方式注入回流罐15 ;在回流罐15內氣體由底部進氣ロ 23進入曝氣系統24，在曝氣盤20作用下實現均勻曝氣，結合多孔板13分流作用，使回流罐內廢水完全混合，其中部分廢水經出水ロ 4排放，其餘廢水由底部回流液出口 25，在水泵26推動下返回填料塔內完成循環再處理。本發明與現有技術相比，凸顯如下優勢(I)附加電場強化循環式內電解裝置，藉助循環水流與曝氣的協同作用確保填料始終處於懸浮態，同時因水流的持續剪切效應，減少了汙染物在填料內蓄積，緩解了板結；(2)附加電場強化循環式內電解裝置，選用呈蜂窩狀結構的海綿鐵替代傳統鑄鐵屑作鐵料，有效地減緩了鈍化；(3)附加電場強化循環式內電解裝置，在填料層內植入電極，加速了鐵與炭間電子的遷移率，提高了原電池氧化還原反應速率，強化了內電解裝置處理工業廢水的能力；(4)附加電場強化循環式內電解裝置，可顯著去除有機汙染物、提高工業廢水的可生化性。


圖1為本發明的正視結構示意圖；圖2為本發明填料塔底部曝氣系統俯視結構示意圖；圖3為本發明回流罐底部曝氣系統俯視結構示意圖；圖中1-出水堰；2_溢流ロ ；3_上部進水口 ；4_出水ロ ；5_上層填料；6_電極對；7-特製橡I父圈；8_卸料ロ ；9_尼龍篩網；10_填料塔多孔板；11-裝料ロ ；12_填料塔；13_回流罐多孔板；14-下層填料；15-回流罐；16-布水層；17-進水口 ； 18-排空ロ ； 19-回流液入ロ ；20_曝氣盤；21_填料塔曝氣系統；22_填料塔進氣ロ ；23_回流罐進氣ロ ；24_回流罐曝氣系統；25-回流液出ロ ；26_水泵。
具體實施例方式附加電場與內電解法的有效耦合完美地實現了強化循環式內電解裝置的設計理念，在其功能上凸顯優勢，超越了傳統內電解反應器的工作效力。下面列舉2個實施例對本發明加以進ー步說明，但本發明不僅限於此。實施例1 :利用強化循環式內電解裝置處理某汙水庫底泥浙出液，該廢水特性為外觀深黃色，色度約 1000 稀釋倍數；C0D = 1200 1500mg/L ；B0D5/C0D = 0. 05 0. 07 ;pH = 5 6 ;SS = 500 700mg/L ；TDS = 1700 1800mg/L ；C1- = 7485_7615mg/L、電導率=18000 lgOOOys/cm。傳統內電解反應器(無循環、無附加電壓、鑄鐵屑為鐵填料)和附加電場強化循環式內電解裝置(循環回流、附加電壓、海綿鐵填料)在相同條件下運行12小吋，COD去除率分別為21%和55% ;色度去除率分別為60%和90% ；B0D5/C0D分別提高至0. 26和
0.42 (廢水可生化條件B0D5/C0D大於或等於0. 4)。在連續運行30天，傳統內電解反應器鉄/炭填料凸顯板結，且出水水質惡化；而附加電場強化循環式內電解裝置鉄/炭填料無板結現象，且出水水質穩定。實施例2 利用強化循環式內電解裝置處理酸性紅333染料廢水，該廢水特性為外觀呈深紅色，色度約 2000 稀釋倍數；C0D = 1200 1500mg/L ；B0D5/C0D = 0. 12 0. 18 ；SS =0. 38 0. 44g/L ；pH = 5. 5 7. 5 ;傳統內電解反應器和附加電場強化循環式內電解裝置在相同條件下運行5小時，COD去除率分別為30%和75%，B0D5/C0D分別提高至0. 20和
0.52 ;色度去除率分別可達50%和90% ;連續運行15天，傳統內電解反應器出水水質出現波動、呈惡化趨勢，而附加電場強化循環式內電解裝置的出水水質保持穩定。由此可見，本發明附加電場強化循環式內電解裝置，與傳統內電解反應器相比不僅具有更強的廢水處理能力，而且能夠延緩填料板結和鐵料鈍化，作為ー項新型廢水處理新技術展示出廣闊的應用前景。
權利要求
1.附加電場強化循環式內電解裝置，其特徵在於在填料塔12的底部，設進水口17、排空ロ 18、回流液入口 19、進氣ロ 22、布水層16和布氣系統21，其中布氣系統21由六個曝氣盤20組成；在填料塔12的中部，填裝上、下兩層填料5、14，其側面設有卸料ロ 8，下層填料14側面設裝料ロ 11，兩層填料5、14底部均安裝多孔板10和篩網9 ;填料塔12的上部設環形溢流堰I及出水ロ 2 ;回流罐15上部設進水口 3和出水ロ 4 ;回流罐15中部設置兩層多孔板13，底部設有進氣ロ 23，曝氣系統24，出水ロ 25，其中曝氣系統24由四個曝氣盤20組成；在上、下填料層5、14內各植入ー組(或多組)電極對6，用特製橡膠圈7密封，電極與直流穩壓電源相連。
2.根據權利要求1所述的附加電場強化循環式內電解裝置，其特徵在於填料由60 80目海綿鐵和相近目數的活性炭混合而成，其體積比是0.5 2 1，且運行中確保其始終處於懸浮態。
3.根據權利要求1所述的附加電場強化循環式內電解裝置，其特徵在於填料塔出水經回流罐進ー步氧化後流入填料塔底部進水系統；待處理廢水由填料塔底部進水口 17進入填料塔12，經懸浮填料層5、14後由溢流堰I流入出水ロ 2，並從回流罐上部進水口 3進入回流罐15，回流罐中的部分液體從回流罐上部出水ロ 4排出，其餘液體自回流罐底部出水口 25在水泵26推動下返回填料塔12實現循環處理，通常回流量為總進水流量的20 200 倍。
4.根據權利要求1所述的附加電場強化循環式內電解裝置，其特徵在於填料塔底部安裝曝氣系統，曝氣強度為1. 6 36m3/h。
5.根據權利要求1所述的附加電場強化循環式內電解裝置，其特徵在幹內電解裝置附加電場，即將電極對植入填料層，並施加直流電壓3 36V。
6.根據權利要求5所述的附加電場強化循環式內電解裝置，其特徵在於該電極對可選用碳棒、碳布、鐵棒、招棒等材料。
7.根據權利要求1所述的附加電場強化循環式內電解裝置，其特徵在於可用於處理垃圾滲濾液、石化廢水、電鍍エ藝廢水和印染廢水等。
全文摘要
本發明公開了一種附加電場強化循環式內電解裝置，屬工業廢水處理範疇。裝置包括填料塔、回流罐和電極對。填料塔分設進水口、回流液入口、布水層和布氣系統；中部設承託層分割填料為上、下層；上部分設環形溢流堰和出水口。回流罐分設出水口、曝氣系統、多孔板(2層)、上部進/出水口。在填料層植入一組或多組電極對。其特徵為在循環水流協同曝氣推動下維持填料呈懸浮態，並藉助水流的剪切力脫除了富集於填料內的沉積物，阻礙了其板結與汙染；以蜂窩狀海綿鐵為鐵料，構築了其內外層各異的氧環境，減緩了鈍化；因在填料內植入適宜電場，加速了電子在填料間遷移率，強化了原電池系列氧化還原反應，比傳統內電解裝置更凸顯處理工業廢水的高效力。
文檔編號C02F1/461GK103058333SQ20131000548
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月7日 優先權日2013年1月7日
發明者文晨, 楊志清, 王亮, 趙斌, 張朝暉, 餘曦, 張賀 申請人:天津工業大學