CN102358654A - 一种处理高色度难降解有机废水的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种处理高色度难降解有机废水的装置，主要包括电凝聚区，沉淀区和光催化区，在电凝聚区，装有阴极板和阳极板，并在阳极板和阴极板之间平行放置金属极板，槽底设有布水管和排泥口；在沉淀区，进水管周边装有挡板，底部安有排泥虹吸管，顶部装有斜管蜂窝填料；在光催化区，紫外灯竖直均匀的安装在反应区中部，底部装有曝气装置，从底部到顶部每隔一定距离装有尼龙网将此区平行分成若干个小区域，每个小区域内放有负载TiO2的活性炭颗粒。本发明的装置是联合电凝聚法，光催化法和活性炭吸附法为一体来处理废水，电凝聚出水经沉淀后，上清液再进行光催化。具有处理效率高、占地面积小和操作管理方便等优点。

Description

一种处理高色度难降解有机废水的装置
技术领域
本发明涉及一种处理高色度难降解有机废水的装置 ，以处理各种高色度难降解有机废水，例如印染废水，造纸废水，化工废水等。 属水处理技术领域。
背景技术
印染，造纸等产业排出的废水大部分都是高色度难降解有机废水，此类废水中含有大量生物难降解及具有生物毒性的有机物，若没有经过有效处理排入环境会对生态环境造成严重的破坏，并且会进一步危害人类的健康。因此，此类废水的有效处理，对生态环境的保护和人类的健康尤为重要。
高色度难降解有机废水具有色度高和生物难降解的特性，因此，去除色度和难降解有机物是处理此类废水的突出问题。目前主要采用化学法，如电解法、混凝法、光催化法、氧化法等；物理法，如吸附法、膜分离法等；生化法，如厌氧好氧工艺等的联合应用来处理此类废水，一般传统的方法是，化学法+生化法+物理法来进行处理，但随着工业的发展，此废水中含有的难降解有机物成分复杂，且含盐量高，例如，由于化纤织物的发展和印染后整理技术的进步，使PVA浆料、新型助剂等难生物降解的有机大分子进入印染废水中，生化效果很差，应用传统的处理方法很难达到有效地处理，且占地面积大，建设投资高。选择有效地方法处理此类废水十分重要。近年有研究表明，应用电凝聚法处理此类废水，具有设备小、占地少、运行管理简单、脱色效果明显、部分大分子团有机物降解成小分子团等优点，但出水水质仍达不到排放标准，只能作为预处理方法；应用光催化法处理，其脱色效果显著，COD去除率高，但色度过高时会降低紫外光的透射从而影响光催化效率，并且在较短时间内光催化效果不是很明显。
发明内容
本发明的目的是根据现有处理方法的不足和各处理方法的特点， 开发了联合电凝聚、光催化和活性炭吸附技术一体化的装置处理高色度难降解有机废水。
    一种处理高色度难降解有机废水的装置， 包括电凝聚区，沉淀区和光催化区。其特征在于：电凝聚区，电凝聚反应槽内用绝缘材料制作，两端装有分别接直流电源正、负极的阴极板和阳极板，在阳极板和阴极板之间平行放置Fe或Al做成的金属极板，各极板间距1～2cm，槽底设有排泥口；沉淀区，进水管周边装有顶部密封底部开口的圆柱形挡板，顶部装有斜管蜂窝填料，排泥虹吸管直通反应装置底部将沉淀排出装置；光催化区，反应区形状成长方体，紫外灯竖直的安装在反应区中部，分布均匀，底部装有曝气装置，从底部到顶部每隔一定距离装有尼龙网将此区平行分成若干个小区域，孔网直径1cm，每个小区域内放有负载TiO2的活性炭颗粒，活性炭粒径>1cm。
 利用本装置处理废水的原理、 过程及优点如下：
废水从电凝聚区底部进入顶部流出，在阴极板和阳极板之间的电压作用及废水的导电特性下，平行放置的金属极板两侧会形成阴极和阳极并发生电化学反应，其主要反应如下：
Figure 2011102818923100002DEST_PATH_IMAGE002
阳极：Fe-2e—Fe2+或Al-3e—Al3+   2Cl--2e—Cl2
Figure 572033DEST_PATH_IMAGE002
阴极：2H++2e—H2
其中，金属离子在水中进一步水解氧化生成氢氧化物沉淀，其可以起到絮凝的效果去除部分有机物；Cl2与水反应生成的ClO??和电解时氧气在阴极电催化还原生成的H2O2都为强氧化剂，可以氧化破坏发色基团，氧化大分子量有机物成为小分子量有机物或者生成CO2。高色度难降解有机废水通过电凝聚可以大幅度降低色度和COD。
 废水经电凝聚处理后，含有大量氢氧化物絮体，将含有絮体的电凝聚出水从沉淀区底部进入，水在缓慢上升过程中絮体先经过自身重力沉降后再经过斜管蜂窝填料阻挡沉降，絮体沉降更完全，有效降低出水悬浮物和浊度。
通过斜管沉降后废水继续向上流入光催化区，光催化剂（TiO2）在紫外光的照射下可以产生“空穴”效应，从而产生H2O2、羟基自由基等活性基团，其可以氧化水中的有机物。在曝气的状态下，溶解氧含量充足，增强光催化效率，并且经电凝聚处理后的废水，色度已大量减少，有机成分一般为小分子量有机物，经过光催化区时，废水的色度对光催化效率的影响较小，负载光催化剂的活性炭颗粒能够吸附大量有机物，这样有机物能够和氧化基团有充分的反应时间，通过此过程大部分有机物可以得到有效降解生成CO2。
本发明有效结合电凝聚法、光催化法和活性炭吸附法，具有处理效率高、 操作方便等优点 ，整个处理过程在一个反应装置中连续进行，各处理区位置合理，有效地利用了空间，减小了占地面积并省去了多余的连接管路。
附图说明
图1为本发明装置的俯视图。
图2为本发明装置的1-1剖面图。
图3为本发明装置的2-2剖面图。
图中：1 进水管；2 进水泵；3 进水阀；4 布水管；5 阳极板；6 阴极板；7 金属极板；8 直流电源；9 电凝聚出水管；10 排泥阀；11 排泥管；12 沉淀区进水管；13 挡板；14 斜管蜂窝填料；15 鼓风机；16 排泥阀；17 排泥虹吸管；18 曝气盘；19 尼龙网；20 负载TiO2的活性炭颗粒；21 紫外灯管；22 交流电源；23 出水管。
具体实施方式
结合附图对本发明进一步说明。
本发明一种联合电凝聚和光催化***的装置主要包括电凝聚区，沉淀区和光催化区。
电凝聚区，在电凝聚区底部装有进水管1和布水管4，其进水泵2及进水阀3依次安在进水管1上，在电凝聚区顶部装有电凝聚出水管9，电凝聚反应槽底部用铁板焊接，形成三角形的集泥室，收集电凝聚区的沉淀，并由电凝聚区底部的排泥管11排出，其中排泥管11上设有排泥阀10，反应槽内部用绝缘材料制作，其两端装有分别接直流电源8正、负极的阳极板5和阴极板6，在阳极板5和阴极板6之间平行放置金属极板7，各极板间距1～2cm，槽底设有排泥口，其中阳极板5可选用石墨材料制作；阴阳极板之间平行放置的金属极板7可以选用Fe、Al或不锈钢材料制作；沉淀区，沉淀区进水管12周边装有顶部密封底部开口的圆柱形挡板13，顶部装有斜管蜂窝填料14，排泥虹吸管17直通反应装置底部将沉淀排出装置，其排泥虹吸管17上装有排泥阀16；光催化区，反应区形状成长方体，紫外灯管21竖直的安装在反应区中部，分布均匀，光催化区顶部装有交流电源22，底部装有曝气盘18曝气，可通过调节鼓风机15来控制曝气量，从底部到顶部每隔一定距离装有尼龙网19将此区平行分成若干个小区域，孔网直径1cm，每个小区域内放有负载TiO2的活性炭颗粒20，活性炭粒径>1cm，处理后的水通过出水管23 流出。
 
在一种处理高色度难降解有机废水的装置中，废水通过进水泵2提供动力，经进水管1流入电凝聚区底部，其中进水阀3可调节进水水量，而后在电凝聚区由布水管4均匀布水，废水在电凝聚区上升过程中经过阳极板5，阴极板6和金属极板7，各极板在直流电源8的作用下发生电化学反应生成金属氧化物絮体和强氧化剂，其对废水中的污染物有一定的去除效果，在电凝聚过程中产生的一部分絮体沉降到电凝聚区底部，通过排泥管11排出。
废水通过电凝聚区，含有大量絮体，其通过沉淀区进水管12进入沉淀区，在挡板13的作用下且有利于絮体沉淀，水流在沉淀区缓慢上升通过斜管蜂窝填料14的阻挡，水中的絮体进一步沉淀完全，沉淀下来的絮体降入沉淀区底部，通过排泥虹吸管17排出。
废水通过斜管蜂窝填料14继续上升进入光催化区，在光催化区底部装有曝气盘18曝气，可通过调节鼓风机15来控制曝气量；光催化区从底部到顶部每隔一定距离装有尼龙网19将此区平行分成若干个小区域，每个小区域内放有负载TiO2的活性炭颗粒20， 废水上升流过光催化区流速可使每个小区域里负载TiO2的活性炭颗粒20流态化，使负载TiO2的活性炭颗粒20分布均匀，其同废水的接触面积达到最大，并且较均匀的接收紫外光，增加了光催化的效率 。

Claims (5)

1. 一种处理高色度难降解有机废水的装置，包括电凝聚区，沉淀区和光催化区，其特征在于：所述电凝聚区的电凝聚反应槽两端装有分别接直流电源正、负极的阴极板和阳极板，在阳极板和阴极板之间平行放置Fe或Al做成的金属极板，电凝聚反应槽槽底设有排泥口；所述沉淀区进水口周边设有挡板，上部装有斜管蜂窝填料，底部设有排泥虹吸管；所述光催化区其反应区形状成长方体，紫外灯竖直的安装在反应区中部，分布均匀，底部装有曝气装置，从底部到顶部每隔一定距离装有尼龙网将此区平行分成若干个小区域，尼龙网孔径1cm，每个小区域内放有负载TiO2的活性炭颗粒，活性炭粒径>1cm。
2.根据权利要求1所述的一种处理高色度难降解有机废水的装置，其特征在于：所述阴极板和阳极板的间距为1～2cm。
3.根据权利要求1所述的一种处理高色度难降解有机废水的装置，其特征在于：所述电凝聚反应槽用绝缘材料制作。
4.根据权利要求1所述的一种处理高色度难降解有机废水的装置，其特征在于：所述电凝聚反应槽底部用铁板焊接，形成三角形的集泥室。
5.根据权利要求1所述的一种处理高色度难降解有机废水的装置，其特征在于：所述沉淀区进水口周边所设挡板为顶部密封底部开口的圆柱形挡板。
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