專利名稱：附加電場(chǎng)強(qiáng)化循環(huán)式內(nèi)電解裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬處理難降解エ業(yè)廢水范疇，其內(nèi)容涉及ー種新型附加電場(chǎng)強(qiáng)化循環(huán)式內(nèi)電解裝置。
背景技術(shù)：
內(nèi)電解法是利用單質(zhì)鐵和活性炭為填料構(gòu)成濾池，廢水經(jīng)該濾池發(fā)生一系列電化學(xué)及物理化學(xué)反應(yīng)致使有機(jī)污染物得到處理的ー項(xiàng)廢水處理技術(shù)。利用該法對(duì)廢水進(jìn)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(gòu)成微小原電池，在空間形成電場(chǎng)，即發(fā)生鐵陽(yáng)極失去電子生成Fe2+，電子流入炭陰極形成0H—和新生態(tài)[H]，同時(shí)兼有絮凝、吸附、共沉淀等作用，實(shí)現(xiàn)污染物的有效去除。從FecVFe2+和Fe2+/Fe3+轉(zhuǎn)化過(guò)程可知，短時(shí)間溶出Fe2+的量對(duì)提高內(nèi)電解裝置的處理效率至關(guān)重要。為此，在循環(huán)式內(nèi)電解裝置中附加適宜的電場(chǎng)不僅加速了 Fe2+溶出，而且還提高了其有效含量，從而強(qiáng)化了該電解裝置的處理效率。目前，內(nèi)電解法已廣泛應(yīng)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(yè)廢水。但該法仍存在弊端，因而制約了其實(shí)用化進(jìn)程，主要體現(xiàn)在(1)填料層溝流現(xiàn)象在運(yùn)行過(guò)程中鐵料因腐蝕而相互纏結(jié)，且伴隨污染物的沉積導(dǎo)致整體填料層出現(xiàn)溝流，從而影響了處理效率；(2)鐵料鈍化問(wèn)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(yán)重阻礙了鐵料的氧化還原反應(yīng)。為克服上述問(wèn)題，目前的改善 措施主要從填料和反應(yīng)裝置兩方面開發(fā)。如專利CN201376905Y :設(shè)計(jì)了旋轉(zhuǎn)式內(nèi)電解處理裝置，盡管其構(gòu)造緊湊、占地面積小、可緩解填料板結(jié)，但長(zhǎng)期運(yùn)行易導(dǎo)致填料粉化而流失，故限制了其應(yīng)用。又如專利201010256431. 6 :介紹了ー種含催化劑的復(fù)合填料，因其具有蜂窩狀結(jié)構(gòu)，確保了與廢水能充分接觸，緩解了填料板結(jié)，減少污泥量，提高了廢水處理效果，然而該填料的生產(chǎn)成本高，且隨延長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間鐵料的鈍化與污染依然存在。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是著カ克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，尤其是直面內(nèi)電解法填料在應(yīng)用中呈現(xiàn)板結(jié)、溝流和鐵料鈍化等問(wèn)題而導(dǎo)致處理效果下降的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)ー種附加電場(chǎng)強(qiáng)化循環(huán)式內(nèi)電解裝置。本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下在填料塔12的底部，設(shè)進(jìn)水口 17、排空ロ 18、回流液入口 19、進(jìn)氣ロ 22、布水層16和布?xì)庀到y(tǒng)21，其中布?xì)庀到y(tǒng)21由六個(gè)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(cè)面設(shè)有卸料ロ 8，下層填料14側(cè)面設(shè)裝料ロ 11，兩層填料5、14底部均安裝多孔板10和篩網(wǎng)9 ;填料塔12的上部設(shè)環(huán)形溢流堰I及出水ロ 2 ;回流罐15上部設(shè)進(jìn)水ロ 3和出水ロ 4 ;回流罐15中部設(shè)置兩層多孔板13，底部設(shè)有進(jìn)氣ロ 23，曝氣系統(tǒng)24，出水ロ 25，其中曝氣系統(tǒng)24由四個(gè)曝氣盤20組成；在上、下填料層5、14內(nèi)各植入ー組(或多組)電極對(duì)6，用特制橡膠圈7密封，電極與直流穩(wěn)壓電源相連。填料由60 80目海綿鐵和相近目數(shù)的活性炭混合而成，其體積比是0.5 2 : 1，且運(yùn)行中確保其始終處于懸浮態(tài)。填料塔出水經(jīng)回流罐進(jìn)ー步氧化后回流至填料塔底部進(jìn)水系統(tǒng)；待處理廢水由填料塔底部進(jìn)水口 17進(jìn)入填料塔12，經(jīng)懸浮填料層5、14后由溢流堰I流入出水ロ 2，并由回流罐上部進(jìn)水口 3進(jìn)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，其余液體由回流罐底部出水ロ 25在水泵26推動(dòng)下回流至填料塔12實(shí)現(xiàn)循環(huán)處理，通?；亓髁繛檫M(jìn)水流量的20 200倍。填料塔底部安裝曝氣系統(tǒng)，曝氣強(qiáng)度為0. 16 1. 6m3/h。內(nèi)電解裝置附加電場(chǎng)，將電極對(duì)植入填料層，施加直流電壓為3 36V。電極對(duì)采用炭棒、炭布、鐵棒、招棒等材料。用于處理垃圾滲濾液、 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(shè)有排空ロ 18，用于設(shè)備排污或放空；氣體由底部進(jìn)氣ロ 22進(jìn)入填料塔曝氣系統(tǒng)21，在曝氣盤20的作用下實(shí)現(xiàn)均勻曝氣；廢水從底部進(jìn)水口 17進(jìn)入布水層16，廢水與氣體在布水層充分混合后，水氣混合物通過(guò)多孔板10進(jìn)入懸浮填料層5、14發(fā)生反應(yīng)，利用多孔板實(shí)現(xiàn)水氣在填料內(nèi)的均勻擴(kuò)散，預(yù)防了溝流發(fā)生，同時(shí)在多孔板上方鋪墊ー層小孔徑篩網(wǎng)9，以防填料流失；經(jīng)懸浮填料層5、14后廢水從溢流堰I進(jìn)入出水ロ 2，以重力流方式注入回流罐15 ;在回流罐15內(nèi)氣體由底部進(jìn)氣ロ 23進(jìn)入曝氣系統(tǒng)24，在曝氣盤20作用下實(shí)現(xiàn)均勻曝氣，結(jié)合多孔板13分流作用，使回流罐內(nèi)廢水完全混合，其中部分廢水經(jīng)出水ロ 4排放，其余廢水由底部回流液出口 25，在水泵26推動(dòng)下返回填料塔內(nèi)完成循環(huán)再處理。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，凸顯如下優(yōu)勢(shì)(I)附加電場(chǎng)強(qiáng)化循環(huán)式內(nèi)電解裝置，借助循環(huán)水流與曝氣的協(xié)同作用確保填料始終處于懸浮態(tài)，同時(shí)因水流的持續(xù)剪切效應(yīng)，減少了污染物在填料內(nèi)蓄積，緩解了板結(jié)；(2)附加電場(chǎng)強(qiáng)化循環(huán)式內(nèi)電解裝置，選用呈蜂窩狀結(jié)構(gòu)的海綿鐵替代傳統(tǒng)鑄鐵屑作鐵料，有效地減緩了鈍化；(3)附加電場(chǎng)強(qiáng)化循環(huán)式內(nèi)電解裝置，在填料層內(nèi)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(yīng)速率，強(qiáng)化了內(nèi)電解裝置處理工業(yè)廢水的能力；(4)附加電場(chǎng)強(qiáng)化循環(huán)式內(nèi)電解裝置，可顯著去除有機(jī)污染物、提高工業(yè)廢水的可生化性。


圖1為本發(fā)明的正視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明填料塔底部曝氣系統(tǒng)俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明回流罐底部曝氣系統(tǒng)俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1-出水堰；2_溢流ロ ；3_上部進(jìn)水口 ；4_出水ロ ；5_上層填料；6_電極對(duì)；7-特制橡I父圈；8_卸料ロ ；9_尼龍篩網(wǎng)；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(jìn)水口 ； 18-排空ロ ； 19-回流液入ロ ；20_曝氣盤；21_填料塔曝氣系統(tǒng)；22_填料塔進(jìn)氣ロ ；23_回流罐進(jìn)氣ロ ；24_回流罐曝氣系統(tǒng)；25-回流液出ロ ；26_水泵。
具體實(shí)施例方式附加電場(chǎng)與內(nèi)電解法的有效耦合完美地實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)化循環(huán)式內(nèi)電解裝置的設(shè)計(jì)理念，在其功能上凸顯優(yōu)勢(shì)，超越了傳統(tǒng)內(nèi)電解反應(yīng)器的工作效力。下面列舉2個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明加以進(jìn)ー步說(shuō)明，但本發(fā)明不僅限于此。實(shí)施例1 :利用強(qiáng)化循環(huán)式內(nèi)電解裝置處理某污水庫(kù)底泥浙出液，該廢水特性為外觀深黃色，色度約 1000 稀釋倍數(shù)；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(dǎo)率=18000 lgOOOys/cm。傳統(tǒng)內(nèi)電解反應(yīng)器(無(wú)循環(huán)、無(wú)附加電壓、鑄鐵屑為鐵填料)和附加電場(chǎng)強(qiáng)化循環(huán)式內(nèi)電解裝置(循環(huán)回流、附加電壓、海綿鐵填料)在相同條件下運(yùn)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大于或等于0. 4)。在連續(xù)運(yùn)行30天，傳統(tǒng)內(nèi)電解反應(yīng)器鉄/炭填料凸顯板結(jié)，且出水水質(zhì)惡化；而附加電場(chǎng)強(qiáng)化循環(huán)式內(nèi)電解裝置鉄/炭填料無(wú)板結(jié)現(xiàn)象，且出水水質(zhì)穩(wěn)定。實(shí)施例2 利用強(qiáng)化循環(huán)式內(nèi)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(shù)；C0D = 1200 1500mg/L ；B0D5/C0D = 0. 12 0. 18 ；SS =0. 38 0. 44g/L ；pH = 5. 5 7. 5 ;傳統(tǒng)內(nèi)電解反應(yīng)器和附加電場(chǎng)強(qiáng)化循環(huán)式內(nèi)電解裝置在相同條件下運(yùn)行5小時(shí)，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(dá)50%和90% ;連續(xù)運(yùn)行15天，傳統(tǒng)內(nèi)電解反應(yīng)器出水水質(zhì)出現(xiàn)波動(dòng)、呈惡化趨勢(shì)，而附加電場(chǎng)強(qiáng)化循環(huán)式內(nèi)電解裝置的出水水質(zhì)保持穩(wěn)定。由此可見，本發(fā)明附加電場(chǎng)強(qiáng)化循環(huán)式內(nèi)電解裝置，與傳統(tǒng)內(nèi)電解反應(yīng)器相比不僅具有更強(qiáng)的廢水處理能力，而且能夠延緩填料板結(jié)和鐵料鈍化，作為ー項(xiàng)新型廢水處理新技術(shù)展示出廣闊的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
1.附加電場(chǎng)強(qiáng)化循環(huán)式內(nèi)電解裝置，其特征在于在填料塔12的底部，設(shè)進(jìn)水口17、排空ロ 18、回流液入口 19、進(jìn)氣ロ 22、布水層16和布?xì)庀到y(tǒng)21，其中布?xì)庀到y(tǒng)21由六個(gè)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(cè)面設(shè)有卸料ロ 8，下層填料14側(cè)面設(shè)裝料ロ 11，兩層填料5、14底部均安裝多孔板10和篩網(wǎng)9 ;填料塔12的上部設(shè)環(huán)形溢流堰I及出水ロ 2 ;回流罐15上部設(shè)進(jìn)水口 3和出水ロ 4 ;回流罐15中部設(shè)置兩層多孔板13，底部設(shè)有進(jìn)氣ロ 23，曝氣系統(tǒng)24，出水ロ 25，其中曝氣系統(tǒng)24由四個(gè)曝氣盤20組成；在上、下填料層5、14內(nèi)各植入ー組(或多組)電極對(duì)6，用特制橡膠圈7密封，電極與直流穩(wěn)壓電源相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的附加電場(chǎng)強(qiáng)化循環(huán)式內(nèi)電解裝置，其特征在于填料由60 80目海綿鐵和相近目數(shù)的活性炭混合而成，其體積比是0.5 2 1，且運(yùn)行中確保其始終處于懸浮態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的附加電場(chǎng)強(qiáng)化循環(huán)式內(nèi)電解裝置，其特征在于填料塔出水經(jīng)回流罐進(jìn)ー步氧化后流入填料塔底部進(jìn)水系統(tǒng)；待處理廢水由填料塔底部進(jìn)水口 17進(jìn)入填料塔12，經(jīng)懸浮填料層5、14后由溢流堰I流入出水ロ 2，并從回流罐上部進(jìn)水口 3進(jìn)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，其余液體自回流罐底部出水口 25在水泵26推動(dòng)下返回填料塔12實(shí)現(xiàn)循環(huán)處理，通?；亓髁繛榭傔M(jìn)水流量的20 200 倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的附加電場(chǎng)強(qiáng)化循環(huán)式內(nèi)電解裝置，其特征在于填料塔底部安裝曝氣系統(tǒng)，曝氣強(qiáng)度為1. 6 36m3/h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的附加電場(chǎng)強(qiáng)化循環(huán)式內(nèi)電解裝置，其特征在干內(nèi)電解裝置附加電場(chǎng)，即將電極對(duì)植入填料層，并施加直流電壓3 36V。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的附加電場(chǎng)強(qiáng)化循環(huán)式內(nèi)電解裝置，其特征在于該電極對(duì)可選用碳棒、碳布、鐵棒、招棒等材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的附加電場(chǎng)強(qiáng)化循環(huán)式內(nèi)電解裝置，其特征在于可用于處理垃圾滲濾液、石化廢水、電鍍エ藝廢水和印染廢水等。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種附加電場(chǎng)強(qiáng)化循環(huán)式內(nèi)電解裝置，屬工業(yè)廢水處理范疇。裝置包括填料塔、回流罐和電極對(duì)。填料塔分設(shè)進(jìn)水口、回流液入口、布水層和布?xì)庀到y(tǒng)；中部設(shè)承托層分割填料為上、下層；上部分設(shè)環(huán)形溢流堰和出水口?；亓鞴薹衷O(shè)出水口、曝氣系統(tǒng)、多孔板(2層)、上部進(jìn)/出水口。在填料層植入一組或多組電極對(duì)。其特征為在循環(huán)水流協(xié)同曝氣推動(dòng)下維持填料呈懸浮態(tài)，并借助水流的剪切力脫除了富集于填料內(nèi)的沉積物，阻礙了其板結(jié)與污染；以蜂窩狀海綿鐵為鐵料，構(gòu)筑了其內(nèi)外層各異的氧環(huán)境，減緩了鈍化；因在填料內(nèi)植入適宜電場(chǎng)，加速了電子在填料間遷移率，強(qiáng)化了原電池系列氧化還原反應(yīng)，比傳統(tǒng)內(nèi)電解裝置更凸顯處理工業(yè)廢水的高效力。
文檔編號(hào)C02F1/461GK103058333SQ20131000548
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2013年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月7日
發(fā)明者文晨, 楊志清, 王亮, 趙斌, 張朝暉, 余曦, 張賀 申請(qǐng)人:天津工業(yè)大學(xué)