專利名稱：具有電位測控功能的三維電極-膜反應器的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種工業(yè)廢水新的處理技術(shù)。
背景技術(shù)：
廢水處理技術(shù)發(fā)展至今采用了不少物理、化學和生物原理的處理技術(shù)，但是對有毒、難生化降解，如印染、造紙、制藥、農(nóng)藥、醫(yī)院等廢水的處理至今仍然是個難題。有人采用三維電極或三元電極(three-dimensional electrode)電化學反應器進行污水處理，利用裝填的材料表面帶電成為新的一極(第三極)，從而在材料表面的工作電極能夠發(fā)生電化學反應。與二維電極相比，三維電極的比表面積大大增加，而且因材料粒子間距小，電極間的傳質(zhì)效果得到改善，所以它具有較高的效率。特別是當廢水電導率較低時，將充分體現(xiàn)出三維電極的優(yōu)點。三維電極電化學反應器的反應區(qū)域不再局限于電極的簡單幾何表面，而是在整個床層的三維空間表面上進行。三維電極除具有上述優(yōu)點外，還易于實現(xiàn)在不同電流密度下進行連續(xù)操作。目前還有人采用以活性炭纖維三維電極法處理印染廢水，三維電極法的作用機理是能夠聚合沉淀，使溶液的色度和TOC濃度降低，使難降解的廢水有可能生成絮狀物。但是三維電極法不能保證處理后的難降解廢水水質(zhì)符合要求，正因為此問題難以解決，所以三維電極反應器在廢水處理方面的應用得到制約。另外三維電極反應器在自動化控制方面一直是薄弱環(huán)節(jié)，由此本發(fā)明考慮一種新的三維電極反應器結(jié)構(gòu)，使上述問題得到滿意的解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種帶有電位測控功能的三維電極加膜的反應器，可以處理難生化降解的工業(yè)廢水并達到規(guī)定的水質(zhì)要求。
本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)具有電位測控功能的三維電極—膜反應器是將三維電極反應器(1)與膜反應器(2)連接在一起，廢水通過布水裝置流入三維電極反應器，而后經(jīng)出水管流入膜反應器。三維電極反應器(1)采用垂直型三維電極體系(陰、陽兩極板平行于水流方向放置，即電流方向與液流方向垂直，其優(yōu)點是電流方向與電解液流動方向正交，可以根據(jù)需要分別控制，易于實現(xiàn)陰極室與陽極室的分離，提高了反應器設計、控制的靈活性)。與三維電極反應器(1)中的極板平行和垂直方向各設一塊探針固定板(3)，固定板兩端設活動夾(4)，可使探針固定板置于不同位置。固定板上的探針(5)插入反應器內(nèi)可在垂直方向上、下移動，從而測定反應器中的三維電位分布。探針(5)的輸出傳至信號處理器(6)。膜反應器(2)中的膜體采用浸入式中空纖維膜組件(7)，膜反應器的中間設一擋板(8)，膜組件(7)置于擋板一側(cè)，擋板頂端浸沒于水下10CM，擋板底端與膜組件(7)下部出水管基本在同一水平面。曝氣器(9)置于膜組件(7)的下方，這樣水流可以圍繞擋板作循環(huán)流動，提高了曝氣效果。三維電極反應器內(nèi)沒有設隔膜，填充了高阻抗粒子材料，在三維電極反應器(1)內(nèi)緊貼外殼處放置不同厚度的絕緣板(10)，使陰、陽兩極極板間距可調(diào)。這樣可適應不同種類的廢水，因要保證廢水在兩極板間流動，所以極板間距可調(diào)也就是意味著反應器可利用的寬度可調(diào)。與探針(5)相連接的信號處理器(6)接至A/D、D/A、I/O轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(11)，直流電源(12)、條件曝氣器(13)、進水閥(14)、排泥閥(15)、液位計(16)也都分別接至A/D、D/A、I/O轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(11)。膜反應器內(nèi)長時間運行后積累的絮狀物通過底部排泥管定期排除。


附圖1為三維電極—膜反應器裝置圖；附圖2為三維電極反應器結(jié)構(gòu)圖；附圖3為膜反應器結(jié)構(gòu)圖。其中1-三維電極反應器，2-膜反應器，3-探針固定板，4-活動夾，5-探針，6-信號處理器，7-中空纖維膜組件，8-擋板；9-曝氣器，10-絕緣板，11-A/D、D/A、I/O轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，12-直流電源，13-條件曝氣器，14-進水閥，15-排泥閥，16-液位計。
實施具體方式根據(jù)不同的水質(zhì)用途，選用不同的控制條件，使處理后的水滿足不同水質(zhì)指標。三維電極反應器外殼采用防化學腐蝕的材質(zhì)制成，陰、陽兩極極板用不銹鋼板。對本實施例而言，極板間距調(diào)為40厘米，電壓保持18V，電流0.16A，膜反應器氣水比為20∶1。反應器出口液位高度可調(diào)至適應該水量。進水為CODCr(化學需氧量)1590～1730mg/L，BOD5(五日生化需氧量)320～360mg/L，色度900～1100倍的印染廢水。廢水經(jīng)三維電極反應器處理后通過導管流入膜反應器，最后通過膜組件的集水管流出。通電80～100分鐘后，CODCr為160～185mg/L，BOD5為35～42mg/L，色度為50～60倍，達到《污水綜合排放標準》(二級)。由于陰、陽兩極極板的高度是按反應器最高出口液位高度設計，因此當出口液位高度調(diào)低時，極板的一部分就暴露于空氣中，長時間通電運行會使極板氧化，本發(fā)明采用在暴露于空氣中的部分極板上粘貼油紙。電解電源為直流電源，負、正極分別與陰、陽極板相接。調(diào)節(jié)外加電壓可使反應器處于不同的工作狀態(tài)?？傠娏骱筒垭妷嚎赏ㄟ^電腦控制并輸出數(shù)據(jù)。捕捉到的反應器中不同位置(探針測得)的電位信號經(jīng)過濾波、擇撿、排序，將結(jié)果以數(shù)據(jù)文件和三維圖形的形式保存和顯示，從而方便地進行實驗數(shù)據(jù)的監(jiān)測和分析。同時，對于電壓、電流、停留時間、處理水量、工作狀態(tài)等參數(shù)，采用D/A和I/O轉(zhuǎn)換方式進行在線控制。另外，應用PLC的網(wǎng)絡通訊接口，可實現(xiàn)對反應器的遠程管理。
本發(fā)明的有益效果在于用于再生水回用時，滿足CJ25.1-89《生活雜用水質(zhì)標準》，即濁度＜5，色度＜30，BOD5＜10mg/L，COD＜50mg/L，氨氮＜10mg/L，陰離子合成洗滌劑＜0.5mg/L，總大腸桿菌群＜3個/L，游離余氯＞0.2mg/L。用于污水排放時，滿足GB8978-1996《污水綜合排放標準》(二級)，根據(jù)不同行業(yè)可以滿足pH＝6～9，色度＜80，SS＜30～150mg/L，BOD5＜30～60mg/L，COD＜120～200mg/L，氨氮＜25～50mg/L，大腸菌群數(shù)＜500～1000個/L，總余氯＞3～6.5mg/L的出水水質(zhì)。
權(quán)利要求
1.具有電位測控功能的三維電極一膜反應器，其特征是將三維電極反應器(1)與膜反應器(2)連接在一起，與三維電極反應器(1)中的極板平行和垂直方向各設一塊探針固定板(3)，固定板兩端設活動夾(4)，固定板上的探針(5)插入反應器內(nèi)可在垂直方向上、下移動，探針(5)的輸出傳至信號處理器(6)，膜反應器(2)中的膜體采用浸入式中空纖維膜組件(7)，膜反應器的中間設一擋板(8)，膜組件(7)置于擋板一側(cè)，擋板頂端浸沒于水下10CM，擋板底端與膜組件(7)下部出水管基本在同一水平面，曝氣器(9)置于膜組件(7)的下方。
2.按照權(quán)利要求1所述的具有電位測控功能的三維電極—膜反應器，其特征是在三維電極反應器(1)內(nèi)緊貼外殼處放置不同厚度的絕緣板(10)，使陰、陽兩極極板間距可調(diào)。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的具有電位測控功能的三維電極—膜反應器，其特征是與探針(5)相連接的信號處理器(6)接至A/D、D/A、I/O轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(11)，直流電源(12)、條件曝氣器(13)、進水閥(14)、排泥閥(15)、液位計(16)也都分別接至MD、D/A、I/O轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(11)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種對工業(yè)廢水處理的新技術(shù)。具有電位測控功能的三維電極－膜反應器是將三維電極反應器與膜反應器連接在一起，廢水流入三維電極反應器后經(jīng)出水管流入膜反應器。膜反應器中的膜體采用浸入式中空纖維膜組件。與三維電極反應器中的極板平行和垂直方向各設一塊探針固定板，固定板上的探針插入反應器可在垂直方向上、下移動，從而測定反應器中的三維電位分布，探針的輸出傳至信號處理器。在三維電極反應器內(nèi)緊貼外殼處放置不同厚度的絕緣板，使陰、陽兩極極板間距可調(diào)。本發(fā)明的有益效果在于用于再生水回用時，滿足CJ25.1－89《生活雜用水質(zhì)標準》。用于污水排放時，滿足GB8978－1996《污水綜合排放標準》(二級)。
文檔編號C02F1/469GK1477064SQ0313039
公開日2004年2月25日 申請日期2003年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月11日
發(fā)明者孫寶盛, 薛松宇, 朱文亭, 邢國平, 齊庚申 申請人:天津大學