CN104118966A - 一种气水异向流三维电生物耦合净水***及净水方法 - Google Patents

一种气水异向流三维电生物耦合净水***及净水方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种气水异向三维流电生物耦合净水***及净水方法。气水异向流三维电生物耦合净水***的生物滤料层位于三维粒子电极层下部，三维粒子电极层的周围连通主电极阳极，中间连接主电极阴极，催化粒子电极填充于主电极之间，曝气出水室接有曝气装置，整个***的气水异向流动，气体由下而上，水由上而下。本发明的净水方法，包括如下步骤：（1）原水进入配水室；（2）三维电催化氧化；（3）物理过滤、截留；（4）好氧生物处理；（5）同时，气体在生物滤料层、三维粒子电极层内与由上而下的污水进行充分的接触；（6）出净水。本发明的净水***在三维电催化氧化、物理过滤、好氧处理的相互作用下，达到预定的处理效果，出水水质稳定。

Description

一种气水异向流三维电生物耦合净水***及净水方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，特别是涉及一种可用于污水处理的气水异向流三维电生物耦合净水***及净水方法。
背景技术
随着经济的发展，城市污水中含有的难降解有机物不断增多，一方面以去除有机物及营养物质为目的的传统污水处理工艺不能完全将其去除，造成受纳水体及剩余污泥接收地的污染，进而影响城市水厂水源水和地下水水质；另一方面，常规混凝、沉淀、过滤给水处理工艺对相当一部分物质没有明显的去除效果。因此，开展城市污水处理技术研究，对于控制难降解有机物排放、避免潜在的生态环境危机具有极其重要的意义。
化学处理法利用化学反应的作用，转化、分离污水中的杂质，主要包括化学试剂氧化法、化学试剂混凝法和电化学法，其中电化学法具有适应性广、操作简便灵活、无需添加氧化还原剂，对环境友好等特点，电化学技术受到国内外的广泛关注，特别是在电力工业的发展，传质理论、材料科学和试验仪器改进的基础上，该技术逐步成为一种应用日渐广泛的城市生活污水处理技术，具有良好的应用前景。电化学实质是在电极表面进行的非均相反应,但是传统的电化学技术是以二维电极为基础的，反应物必须到达界面才能参与反应, 普通的二维平板不易实现这一目标, 而粒子电极却可有效增大电极表面积, 促进反应物的迁移,加快反应速率. 因此, 近年来人们研究的热点开始转向利用三维粒子电极进行废水处理。三维粒子电极是在传统的二维电解槽电极间装填粒状或其它碎屑状工作电极材料，使装填工作材料表面带电,成为新的一极(第三极),在工作电极材料表面能发生电化学反应。适用于废水电导率低,电解反应速度慢的场合和本身反应速率低或***中极限电流密度小的反应体系。
生物法是目前废水处理中运用最为成熟的工艺之一，但对复杂的有毒有害污染物降解速率缓慢，分解不彻底，更甚者会因中毒而失去相应活性。电化学法可快速高效地将难降解高分子有机物氧化成低分子有机物或矿化成二氧化碳，其处理能力强且操作简单，但存在能耗大，运行费用高等不足。如何将两者有效结合，是目前水处理行业急需解决的一个问题。
发明内容
本发明的目的在于解决上述的问题，提供了一种气水异向流三维电生物耦合净水***及净水方法。
为解决上述问题，本发明包括配水区，异向流三维电生物耦合池，曝气出水室。
所述的异向流三维电生物耦合池包括三维粒子电极层和生物滤料层，三维粒子电极层位于生物滤料层上部，周围连通主电极阳极，中间连接主电极阴极，主电极阳极和主电极阴极分别为钛网和不锈钢，催化粒子电极填充于主电极之间，三维粒子电极层处理后的水通过塑料多孔板从三维粒子电极层下部进入生物滤料层，生物滤料层底部与承托层连接，承托层通过塑料多孔板与曝气出水室相连通，气水在净水***中异向流动，气体由下而上，水由上而下。
所述的异向流三维电生物耦合池为圆柱型，三维粒子电极层和吸生物滤料层直径形同，高度比为3:10，分别装填3-5mm锌铝废渣基粒子电极和3-5mm多孔复合粉煤灰滤料。
所述的曝气出水室安装有曝气盘、曝气管、反冲洗进水管、出水管，空气压缩机和曝气管连接，反冲洗水泵和反冲洗进水管连接。
一种采用上述所述的一种气水异向流三维电生物耦合净水方法，包括如下步骤：(1)向高位水箱引入污水，进入配水区；（2）向曝气出水室通入压缩空气，气水体积比为5:1-3:1；（3）污水经过配水区，进入三维粒子电极层，再经过生物滤料层，最后从曝气出水室中流入净水出水管排出；（4）同时，气体通过曝气出水室，进入生物滤料层，再经过三维粒子电极层，最后没有利用的气体从配水区逸出；（5）在三维粒子电极层，直流电源通过阳极线、阴极线分别和钛网、不锈钢电极相连，提供0-12V电压，进行电化学反应；（6）运行一段时间后对异向流三维电生物耦合净水***进行反冲洗，先气洗3分钟，然后同时水洗和气洗5分钟，再水洗8分钟。
本发明的有益效果：污水首选通过电催化降解后，改变污水的水质使其更容易被好氧生物所利用，从而提高整个反应器的处理效果。
附图说明
图1为本发明一种气水异向流三维电生物耦合净水***流程图，结合本图做进一步的说明。
附图1为本发明的流程示意图。
图1中： 1直流电源，2阳极线，3阴极线，4粒子电极，5滤料，6塑料多孔板，7空气压缩机，8曝气盘，9反冲洗泵，10净水出水管，11钛网，12不锈钢电极，13曝气出水室，14生物滤料层，15三维粒子电极层，16高位水箱，17污水管，18反冲洗出水管，19反冲洗进水管，20曝气管，21配水区，22承托层。
具体实施方式
实施例一：
附图为本发明的一种具体实施例，该实施例包括高位水箱13中的污水经污水管17进入配水区21，配水区21中的污水进入三维粒子电极层15，三维粒子电极层15外部接有直流电源1，直流电源1通过阳极线2、阴极线3分别和三维粒子电极层15内的钛网11、不锈钢电极12相连，经过三维粒子电极层15处理后的水进入生物滤料层14，经过生物滤料层14处理后的水进入曝气出水室13，最后从曝气出水室13中流入净水出水管10排出，同时，空气压缩机7通过曝气管对曝气盘8充气，气体依次经过曝气出水室13、承托层22、生物滤料层14、三维粒子电极层15、配水区21，最后没有利用的气体从配水区21逸出。
将高位水箱13中的污水经污水管17进入配水区21，配水区21中的污水进入三维粒子电极层15，内填锌铝废渣基粒子电极4，高度300mm，三维粒子电极层15外部接有直流电源1，直流电源1通过阳极线2、阴极线3分别和三维粒子电极层15内的钛网11、不锈钢电极12相连，经过三维粒子电极层15处理后的水进入生物滤料层14，滤料为多孔复合粉煤灰滤料5，高1000mm，经过生物滤料层14处理后的水进入曝气出水室13，最后从曝气出水室13中流入净水出水管排出10，同时，空气压缩机7通过曝气管对曝气盘8充气，气体依次经过曝气出水室13、承托层22、生物滤料层14、三维粒子电极层15、配水区21，最后没有利用的气体从配水区21逸出，当达到预定的水头损失时，对异向流三维电生物耦合***进行反冲洗，首先由空气压缩机7进行气洗，然后打开反冲洗水泵9加压对气水异向流三维电生物耦合净水***进行气水联合冲洗，之后关闭空气压缩机7，再用反冲洗水泵9加压对气水异向流三维电生物耦合净水***进行水洗，反冲洗的水经反冲洗出水管18排出。
采用上述一种气水异向流三维电生物耦合净水方法包括如下步骤：(1)进水水力负荷为6m3/m2·h，经过污水管进入配水区21；（2）向曝气出水室13通入压缩空气，空气压缩机压力0.3MPa，气水体积比为5:1；（3）污水经过配水区21，进入三维粒子电极层15，再经过生物滤料层14，最后从曝气出水室13中流入净水出水管10排出（4）同时，气体通过曝气出水室13，进入生物滤料层14，再经过三维粒子电极层15，最后没有利用的气体从配水区21逸出；（5）在三维粒子电极层15，直流电源1通过阳极线2、阴极线3分别和钛网11、不锈钢电极12相连，提供12V电压，进行电化学反应；（6）运行一段时间后对气水异向流三维电生物耦合净水***进行反冲洗，先气洗3分钟，然后同时水洗和气洗5分钟，再水洗8分钟。
实施例二：
本具体实施例的气水异向流三维电生物耦合净水***与具体实施例一的气水异向流三维电生物耦合净水***相同。
本净水方法与具体实施例一净水方法区别在于：曝气的气水体积比为4:1。
实施例三：
本具体实施例的气水异向流三维电生物耦合净水***与具体实施例一的气水异向流三维电生物耦合净水***相同。
本净水方法与具体实施例一净水方法区别在于：曝气的气水体积比为3:1。

Claims (7)

1.一种气水异向流三维电生物耦合净水***及净水方法，其特征在于：该***由配水区，异向流三维电生物耦合池，曝气出水室构成；异向流三维电生物耦合池设三维粒子电极层（15）、生物滤料层（14），三维粒子电极层（15）位于生物滤料层（14）上部；三维粒子电极层（15）外部接有直流电源（1），直流电源（1）通过阳极线（2）、阴极线（3）分别和三维粒子电极层（15）内的钛网（11）、不锈钢电极（12）相连；曝气出水室（13）通过塑料多孔板(6)与承托层（22）连接；气水在净水***中异向流动，气体由下而上，水由上而下。
2.权利要求1所述的气水异向流电生物耦合净水***及净水方法，其特征在于：所述的曝气出水室（13）安装有曝气盘（8）、曝气管（20）、反冲洗进水管（19）、净水出水管（10），空气压缩机（7）和曝气管（20）连接，反冲洗水泵（11）和反冲洗进水管（19）连接。
3.权利要求1所述的气水异向流电生物耦合净水***及净水方法，其特征在于：三维粒子电极层（15）置于生物滤料层（14）之上，其高度比为为3:10。
4.权利要求1所述的气水异向流电生物耦合净水***及净水方法，其特征在于：维粒子电极层（15）的周围连通主电极阳极，中间连接主电极阴极，催化粒子电极填充于主电极之间。
5.权利要求1所述的气水异向流电生物耦合净水***及净水方法，其特征在于：三维粒子电极层（15）填充为锌铝废渣基粒子电极（4）。
6.权利要求1所述的气水异向流电生物耦合净水***及净水方法，其特征在于：三维粒子电极层（15)、生物滤料层（14）串联由上至下组合，将电催化和生物作用耦合在一个反应器内，加强了整体的处理效果。
7.权利要求1所述的气水异向流电生物耦合净水***及净水方法，其特征在于：生物滤料层（14）填充为多孔复合粉煤灰滤料（5）。
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