CN204111383U

CN204111383U - 一种有机微污染饮用水应急处理装置

Info

Publication number: CN204111383U
Application number: CN201420435148.3U
Authority: CN
Inventors: 陈致
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-08-04
Filing date: 2014-08-04
Publication date: 2015-01-21
Anticipated expiration: 2024-08-04

Abstract

本实用新型涉及一种有机微污染饮用水应急处理装置，其特征在于：包括电源、电极、电氧化槽、双氧水罐和硫酸钠溶液罐，电极设置在电氧化槽内，电源与电极连接，所述的电极包括n块阳极和n+1块阴极，阳极和阴极交替间隔设置，电氧化槽底部设置有微孔曝气装置，双氧水罐和硫酸钠溶液罐分别通过计量泵与电氧化槽连通。本实用新型结构简单、处理过程便捷，处理费用低，处理迅速，能确保生活饮用水源水的出水安全。

Description

一种有机微污染饮用水应急处理装置

技术领域

本实用新型属于饮用水给水处理领域，涉及了利用电氧化技术对受到有机微污染生活饮用水的应急处理，尤其涉及微孔曝气强化电氧化技术，能净化大部分有机微污染物质为无害物质，保证应急情况下饮用水出水安全。

背景技术

近年来，随着我国经济的持续高速发展，工业企业的种类和数目大量增加，但由于长期以来的工业布局不合理，众多工业企业布设在江河湖库附近，埋下了水源水发生突发性污染事故的隐患。此外，由于化学品运输中车辆船只的超载现象严重，存在着因运输事故而造成化学品泄露的危险，从而使事故发生地周围的水源面临着污染。正是由于这些风险源的存在，近年来我国因突发性事故造成水源水污染而引起的城市供水事故时有发生，严重影响了人们的正常生活和生产，对生活饮用水使用安全构成了严重威胁。研究者对我国城市水源地突发污染事件进行了不完全统计分析，结果表明我国城市水源地突发污染事件总体呈现数量逐年增多，危害逐渐增大的趋势，主要突发污染物是各种化学品和污水，突发性水源污染已成为一个日益突出的问题。

突发性水污染事故虽然是一种小概率事件，具有不可预见性，但又难以完全避免；虽然持续时间短，但后果严重，对城市供水安全构成巨大威胁。此外，由于突发污染物种类复杂多样，水质快速分析难度大，难以及时确定相应的应急处理方案，使得突发污染物经过常规给水处理工艺后仍然留在出水中，经过给水管网流入用户。

近年来，随着水源水污染的加重，许多给水厂增加了预处理或深度处理环节，强化了处理能力。但这些给水厂一般是按应对持续性、常规的水源水质情况设计的，如受COD、氨氮等生活污染的水源水，而非突发性的、特殊难处理的污染水。突发污染物往往具有种类复杂多样、难处理、短时间高浓度等特点，一般来说现有给水厂处理工艺设施是难以应对的，因此就需要设置应对突发性微污染的应急处理装置或方法。

现有的应对突发性微污染的处理技术主要有强化常规工艺法、活性炭吸附法和化学氧化法。强化常规工艺是在常规净水工艺的基础上发展起来的去除水中微污染物的一种工艺，它通常是指对混凝工艺进行强化和优化，从而进一步提高对水中有机污染物的净化效果，但这种工艺通常需要知道微污染物质的性质和种类，选择合适的混凝剂强化去除，且部分有机污染物本身就无法通过混凝被去除。活性炭吸附法虽然能应对大部分有机污染物，但存在吸附饱和、需要再生处理等问题，且一些有机污染物被吸附后难以再被脱附，因此这种处理方法投资费用较大。化学氧化法主要是指添加大量化学氧化剂，如氯气、臭氧、高锰酸钾等，虽然它们也能较彻底氧化有机污染物，但由于添加量不容易控制，量多或量少都会影响出水水质，可能会存在二次污染的隐患；同时添加这些物质的设备较复杂、费用较大，且存在化学氧化剂失效等问题，所以应用的实际经验并不多。

专利号为200920056795.2，专利名称为“一种废水处理装置”的中国专利中公开了一种废水处理装置，其包括有至少一个曝气催化微电解单元和至少一个催化电氧化反应单元，所有曝气催化微电解单元首尾顺次连接在一起,每个曝气催化微电解单元包括有分别设有进水口和出水口的曝气催化微电解池、第一调节池,每个曝气催化微电解池内装有原电池填料；所有催化电氧化反应单元首尾顺次连接在一起，每个催化电氧化反应单元包括有分别设有进水口和出水口的催化电氧化反应池、第二调节池，每个催化电氧化反应池内装有催化活性填料，催化电氧化反应池内设置有催化电极，该催化电极与电源连接。上述现有技术的缺陷和不足是催化电氧化并未和曝气结合，无法体现两者的协同效果；曝气催化微电解和曝气电氧化是两个完全不同的概念，前者不需要外加电源，利用原电池原理进行氧化，而后者需要外加电源，两种操作方式完全不同。此外，该专利中也未给出具体的电流密度及是否需要电解质等信息，无法供相关领域的技术人员参考。

专利号为201320428243.6，专利名称为“一种用于电解氧化处理含氰废液的电解槽”的中国专利公开了一种处理含氰废液的电解槽，该电解槽槽体内部设置有相互平行的隔板，隔板将电解装置分割成多个相通的电氧化反应隔室；每个隔室内均设有电氧化极板并填加活性炭颗粒、导电陶瓷球等材料作为第三极电极；隔室底部设有曝气搅拌部件使第三极电极和含氰废液处于搅动状态，使电化学氧化破氰效率更高，达到深度处理含氰废水的结果。上述现有技术的局限和不足是电解过程中电流较大，存在一定的危险，且每一隔室的电极数为偶数（即阴极和阳极相等），不能最大限度地利用电极面积，提高电氧化效率；此外，由于在电解槽中添加了颗粒活性炭，因此在电解结束后需要静置一定时间后才能排放处理液，所以操作不连续，较复杂。

专利号为201320766922.4，专利名称为“电镀废水处理设备”的中国专利中公开了一种电镀废水处理设备，包括依次布置且依次连通的综合调节池、pH调节池、初沉池、中间水池、高级电化学一体机、反应沉淀池、曝气池、终沉池、砂滤池、碳滤池以及达标排放池。上述现有技术的不足是曝气和电氧化不是设置在一个池子内，且曝气池设置在电氧化装置后，无法体现曝气对电氧化的效果。

因此，研发一种应对水源水突发水质污染的快速应急处理技术，对有效提高供水方应对突发性水污染事件的应急处置能力、保障供水安全都具有重大意义，同时这也是供水方所面临的重大需求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术中的不足而提供一种结构简单、处理过程便捷，处理费用低，处理迅速，能确保生活饮用水源水的出水安全的有机微污染饮用水应急处理装置。

本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案是：该有机微污染饮用水应急处理装置，其特征在于：包括电源、电极、电氧化槽、双氧水罐和硫酸钠溶液罐，电极设置在电氧化槽内，电源与电极连接，所述的电极包括n块阳极和n+1块阴极，阳极和阴极交替间隔设置，电氧化槽底部设置有微孔曝气装置，双氧水罐和硫酸钠溶液罐分别通过计量泵与电氧化槽连通。本实用新型在电氧化的同时进行微孔曝气并添加双氧水的好处是微孔曝气产生的微小气泡能扰动反应体系，迅速带走电极表面产生的物质，加快传质，同时曝气能增加水中氧气的含量，提高电氧化效果；添加双氧水的作用是其经电解后能产生大量的氧气，氧气在电极表面能形成臭氧，不仅提升了电氧化效果，而且还能起到消毒的作用，有助于杀灭微生物、藻毒素等生物性污染。上述电极设置方式的好处是最大限度的利用电极面积，充分使用了阳极，因为有机物氧化主要发生在阳极表面，其余结构的优点是能保证微孔曝气强化电氧化过程顺利完成。

本实用新型所述的相邻两块电极之间的间距为5-20cm²，上述技术方案的好处是既保证了电氧化的效果，又能使整个装置紧凑，体积轻便。

本实用新型所述的阳极为钛基二氧化铅，阴极为钛网。本实用新型采用采用钛基二氧化铅作为阳极，钛网作为阴极，其好处是电极寿命较高，且该电极已商品化。

本实用新型所述的电源为交流电源或直流电源，直流电源直接与电极连接，交流电源先通过转化器转变为直流电后与电极连接。上述技术方案的好处是能适应不同的工作环境，阳光充足的地区可采用太阳能发电作为电源，且不需要电源转化器；阳光不充足的地区可采用交流电（即民用电或工业用电），配置电源转化气即可。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：本实用新型通过微孔曝气强化电氧化能有效应对许多有机污染物引起的微量污染，能在较短时间内获得较好的处理效果。此外在电解过程中添加了一定量的双氧水，通过电氧化产生臭氧，还能有效去除微生物、藻毒素等生物性污染，减少后续处理工艺中消毒剂的使用量，提升生活饮用水的出水安全。微孔曝气强化电氧化装置将有效应对突发情况下有机污染物引起的微污染，在给水处理的工程实践中极具开发潜力和应用前景

附图说明

图1为本实用新型装置结构示意图。

图2为本实用新型所述方法对邻叔丁基苯酚的处理效果示意图。

图3为本实用新型所述方法对微污染水中未知有机物的去除效果图。

具体实施方式

实施例1

参见图1，本实用新型所述的应急处理装置，包括电源1、电极2、电氧化槽3、双氧水罐4和硫酸钠溶液罐5，电极2设置在电氧化槽3内，电源1与电极2连接，所述的电极2包括n块阳极2-1和n+1块阴极2-2，阳极2-1和阴极2-2交替间隔设置，相邻两块电极之间的间距为5-20cm²。阳极为钛基二氧化铅，阴极为钛网。电氧化槽3底部设置有微孔曝气装置6，微孔曝气装置6与气泵7连接。双氧水罐4和硫酸钠溶液罐5分别通过计量泵与电氧化槽3连通。电源1为交流电源或直流电源，直流电源直接使用，交流电源采用转化器转变为直流电后使用。

配置5mg/L和2mg/L的邻叔丁基苯酚溶液各1600mL，置于电氧化槽3中，并开启微孔曝气装置6。加入电解质硫酸钠，浓度达到100mg/L，同时加入4mL双氧水，连接好阴极和阳极后，开始电氧化实验，电流密度分别设置为2和5mA/cm²。每隔5min取样，用高效液相色谱对样品中邻叔丁基苯酚浓度进行分析。

结果如图2所示。可以发现，当电流密度为2mA/cm²时， 2mg/L的叔丁基苯酚分别在30min被去除91%；当电流密度为5 mA/cm²时，5mg/L的叔丁基苯酚分别在15min被去除86%。

实施例2

利用实施例1中所述的应急处理装置对亚甲基蓝溶液进行脱色处理，具体过程如下：配置一定色度的亚甲基蓝溶液1000mL，置于电氧化槽3中，并开启微孔曝气装置6。加入电解质硫酸钠，浓度达到60mg/L，同时加入2mL双氧水，连接好阴极和阳极后，开始电氧化实验，电流密度设置为10mA/cm²。分别于0min、15min、30min、45min、60min取样，肉眼分析脱色效果，并在波长664nm处测定了溶液的吸光度值。

可以发现，当电流密度为10mA/cm²，脱色效果较好。电氧化30min后，就能观察到亚甲基蓝溶液的褪色效果，电氧化60min后，蓝色明显褪去。表1是亚甲基蓝溶液吸光度值随处理时间的变化情况。

表1亚甲蓝溶液吸光度随处理时间的变化情况（λ=664nm）

处理时间/min	0	15	30	45	60
						吸光度	0.901	0.410	0.139	0.065	0.015

实施例3

利用实施例1中所述的应急处理装置净化生活饮用水源水中的生物性污染，具体过程如下：取某生活饮用水源水，置于电氧化槽3中，并开启微孔曝气装置6。加入电解质硫酸钠，浓度达到80mg/L，同时加入3mL双氧水，连接好阴极和阳极后，开始电氧化实验，电流密度分别设置为8mA/cm²。分别于0min、15min、30min、45min、60min取样，采用平板计数法测定样品中的菌落数。

结果如表2所示。可以发现，当电流密度为8mA/cm²，水源水中的微生物数量随电氧化时间的增加而减少。电氧化60min后，水源水中的微生物菌落数明显降低，满足GB5749-2006规定的总细菌菌落数的标准值。

表2 总菌落数随电解时间变化曲线

电解时间	平板1 CFU/100mL	平板2 CFU/100mL	平板3 CFU/100mL	平均值CFU/100mL
					0min	4.0×10⁷	4.2×10⁷	4.3×10⁷	4.17×10⁷
15min	8.5×10³	9.2×10³	9.3×10³	9×10³
					30min	252	478	326	352
45min	98	85	87	90
					60min	5	2	13	7.3

实施例4

利用实施例1中所述的应急处理装置处理邻叔丁基苯酚引起的微污染，具体处理过程如下：配置20mg/L的邻叔丁基苯酚溶液各1000mL，置于电氧化槽3中，加入电解质硫酸钠，浓度达到50mg/L，同时加入1mL双氧水。进行下列三种操作：只进行微孔曝气不进行电氧化；只进行电氧化不进行微孔曝气；既进行微孔曝气又进行电氧化。在采用电氧化处理的实验中，电流密度设置为4 mA/cm²。分别于0min、15min、30min、45min、60min取样，用高效液相色谱对三种处理方式所取的样品中叔丁基苯酚浓度进行分析。

结果如表3所示。可以发现，只有微孔曝气的操作几乎对叔丁基苯酚没有任何处理效果，45min后只去除了15%左右。而采用电氧化和微孔曝气强化电氧化的操作，45min内叔丁基苯酚均有较明显的处理效果，且后者比前者效果好，说明了微孔曝气强化了电氧化的处理效果，增强了溶液的扰动和溶解氧的浓度。表3 的试验数据还表明，当有机污染物含量较低时，可以采用单独电氧化；而当有机污染物浓度较大或多种有机污染物共存时，则可以采用微孔曝气强化电氧化。

表3三种处理方式对叔丁基苯酚的去除率（%）

处理时间/min	微孔曝气	电氧化	微孔曝气+电氧化
				0	0	0	0
15	8.90	25.67	38.84
				30	12.62	43.87	68.12
45	15.41	68.64	86.47

实施例5

利用实施例1中所述的应急处理装置处理未知有机物引起的微污染，具体处理过程如下：配置5mg/L的未知有机物溶液1000mL，置于电氧化槽3中，加入电解质硫酸钠，浓度达到100mg/L，同时加入2mL双氧水。开启微孔曝气装置6，连接好阴极阳极后，电流密度设置为6mA/cm²，开始电氧化实验。每隔7.5min取样，用TOC分析仪对样品中未知有机物的浓度进行分析。

结果如图3所示。可以发现，该微孔曝气强化电氧化能有效去除未知有机污染物，TOC从初始的4.8mg/L下降到0.5mg/L以下，说明该技术能有效去除未知有机物引起的微污染，能用于突发情况下有机微污染的应急处理。

虽然本实用新型已以实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种有机微污染饮用水应急处理装置，其特征在于：包括电源、电极、电氧化槽、双氧水罐和硫酸钠溶液罐，电极设置在电氧化槽内，电源与电极连接，所述的电极包括n块阳极和n+1块阴极，阳极和阴极交替间隔设置，电氧化槽底部设置有微孔曝气装置，双氧水罐和硫酸钠溶液罐分别通过计量泵与电氧化槽连通。

2.根据权利要求1所述的有机微污染饮用水应急处理装置，其特征在于：所述的相邻两块电极之间的间距为5-20cm²。

3.根据权利要求1所述的有机微污染饮用水应急处理装置，其特征在于：所述的阳极为钛基二氧化铅，阴极为钛网。

4.根据权利要求1所述的有机微污染饮用水应急处理装置，其特征在于：所述的电源为交流电源或直流电源，直流电源直接与电极连接，交流电源先通过转化器转变为直流电后与电极连接。