一種多相催化氧化氣浮裝置的制造方法
【專利說(shuō)明】一種多相催化氧化氣浮裝置
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多相催化氧化氣浮裝置。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]氣浮是指向水中通入空氣，產(chǎn)生微細(xì)的氣泡，使水中的細(xì)小懸浮物黏附在空氣泡上，隨氣泡一起上浮到水面，形成浮渣，達(dá)到去除水中懸浮物，改善水質(zhì)的目的。
[0005]氣浮分為電解氣浮法、散氣氣浮法和溶氣氣浮法。電解氣浮法工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備小，但電耗大。散氣氣浮法工藝簡(jiǎn)單易行，但氣泡較大、氣浮效果不好。溶氣氣浮法耗電多，運(yùn)營(yíng)費(fèi)用偏高，廢水懸浮物濃度高時(shí)，減壓釋放器容易堵塞，管理復(fù)雜。目前氣浮技術(shù)主要缺點(diǎn)是對(duì)親水性有機(jī)物去除率低。
[0006]電催化是指在電場(chǎng)的作用下，存在于電極表面或溶液相中的修飾物能夠促進(jìn)或抑制在電極上發(fā)生的電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)，根據(jù)有機(jī)物氧化過(guò)程中電子轉(zhuǎn)移的方式，電催化氧化可分為直接氧化和間接氧化。電催化氧化法具有能量效率高，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，利用該方法降解有機(jī)物是目前研究的熱點(diǎn)。
[0007]電催化技術(shù)降解廢水中污染物主要通過(guò)陽(yáng)極催化氧化過(guò)程和陰極還原過(guò)程實(shí)現(xiàn)。陽(yáng)極催化氧化過(guò)程又可分為直接過(guò)程和間接過(guò)程。陽(yáng)極直接氧化過(guò)程是指污染物在陽(yáng)極表面氧化而轉(zhuǎn)化為毒性較低或生物易降解物質(zhì)，甚至礦化為二氧化碳等無(wú)機(jī)物，從而達(dá)到削減污染物的目的。間接氧化過(guò)程是利用可逆氧化還原電對(duì)氧化降解有機(jī)物，或由電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中電極表面產(chǎn)生的一些活性中間產(chǎn)物,如.0Η、0α-、Η202等，這些中間產(chǎn)物參與氧化污染物，從而實(shí)現(xiàn)污染物降解去除；此外陰極的直接還原作用同樣可以降解有機(jī)物。
[0008]目前電解反應(yīng)器有二維和三維形式，主要的缺點(diǎn)是:極板總面積大、多組陰極陽(yáng)極極板貫穿整個(gè)電解反應(yīng)器；為確保反應(yīng)效果維持一定的電流密度導(dǎo)致電解電源輸出功率大、運(yùn)行成本高；運(yùn)行過(guò)程中電流效率仍有待提高、極板易結(jié)垢；電解產(chǎn)生的強(qiáng)氧化性物質(zhì)沒(méi)有選擇性地同時(shí)攻擊污水中所有有機(jī)物，導(dǎo)致運(yùn)行成本增加、有機(jī)物去除率受到影響；高鹽分廢水極易導(dǎo)致極板短流，無(wú)法進(jìn)行有效穩(wěn)定處理；大面積極板和大功率電源等導(dǎo)致設(shè)備投入成本高。
[0009]鐵碳微電解的氧化-還原作用:由于鐵和碳的電勢(shì)有明顯差異，在電解質(zhì)溶液中相互接觸的鐵和碳構(gòu)成數(shù)目眾多的微小原電池，鐵作為陽(yáng)極被腐蝕，碳作為陰極，F(xiàn)e不斷失去電子變成Fe2+進(jìn)入溶液，失去的電子傳遞到碳的表面，當(dāng)溶液中H+濃度較高時(shí)，H+在碳的表面獲得電子產(chǎn)生新生態(tài)氫；在氧氣環(huán)境下，O2在碳表面獲得電子生成H2O或者0H-，形成吸氧腐蝕。污水中的某些反應(yīng)物，如肝、02等作為電子受體，在陰極表面發(fā)生還原作用而還原至較低價(jià)態(tài)。陰極、陽(yáng)極產(chǎn)生的新生態(tài)氫、亞鐵離子以及金屬鐵具有強(qiáng)還原性，極易與污水中的許多物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，污水中的某些有機(jī)物在電極表面、溶液中直接或間接參與了氧化還原反應(yīng)，使一些難生物降解有機(jī)物化學(xué)結(jié)構(gòu)開(kāi)環(huán)，污水色度降低，生物毒性消除，提高污水的可生化性。
[0010]鐵鹽絮凝、吸附和絡(luò)和橋架作用:微電解產(chǎn)物鐵離子生成的氫氧化物多羥基聚合物形成膠體，對(duì)污水中的一些非極性有機(jī)化合物進(jìn)行絮凝和吸附；污水中很多有機(jī)大分子中含有一些未共用電子對(duì)基團(tuán)，如-nh2、NR2, -oh、-SO3等，這些基團(tuán)在一定條件下容易與Fe2+發(fā)生絡(luò)和反應(yīng)，形成結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大分子絡(luò)合物并具有一定的膠體特性，再通過(guò)吸附橋架作用得以去除。
[0011]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]有鑒于此，本發(fā)明的目的是針對(duì)目前氣浮技術(shù)、微電解和電催化氧化技術(shù)存在的不足，將氣浮技術(shù)、電催化技術(shù)與氣浮技術(shù)在同一系統(tǒng)內(nèi)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，提供一種高效、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定的高濃度難降解有機(jī)廢水多相催化氧化氣浮裝置。
[0013]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種多相催化氧化氣浮裝置，其中，包括氣浮池殼體、提供污水循環(huán)的混合氣液輸出機(jī)構(gòu)、多相微電解填料柱群和電極板組及電源裝置，所述氣浮池殼體具有反應(yīng)區(qū)、分離區(qū)、出水區(qū)和刮泥設(shè)備，所述混合氣液輸出機(jī)構(gòu)的進(jìn)口連接所述出水區(qū)，出口串接有至少一根稀土永磁流體處理器，所述稀土永磁流體處理器連接一穩(wěn)定管，所述反應(yīng)區(qū)內(nèi)具有規(guī)則排列的填料柱群組，所述穩(wěn)定管的出口連接所述填料柱群組，所述反應(yīng)區(qū)內(nèi)設(shè)有絕緣內(nèi)壁和電極板。
[0014]上述多相催化氧化氣浮裝置，其中，所述氣浮池殼體的反應(yīng)區(qū)的進(jìn)口的后方設(shè)有一布水板，所述分離區(qū)的頂部設(shè)有刮浮渣裝置以刮泥至浮渣槽，所述刮浮渣裝置為移動(dòng)式、鏈條式或固定式中的任意一種，所述分離區(qū)的底部設(shè)有一清水出水管連通至所述出水區(qū)，所述反應(yīng)區(qū)、所述分離區(qū)和所述出水區(qū)中均設(shè)有排空管。
[0015]上述多相催化氧化氣浮裝置，其中，所述混合氣液輸出機(jī)構(gòu)的工作方式采用水泵吸水管、吸氣溶氣方式、水泵壓水管射流溶氣方式或水泵-空氣壓縮機(jī)組合溶氣方式中的一種。
[0016]上述多相催化氧化氣浮裝置，其中，所述稀土永磁流體處理器為內(nèi)置式或外置式。
[0017]上述多相催化氧化氣浮裝置，其中，所述穩(wěn)定管為圓柱體，體積為所述混合氣液輸出機(jī)構(gòu)每小時(shí)流量的1/60，所述穩(wěn)定管的進(jìn)口與出口分別連接一手動(dòng)閥。
[0018]上述多相催化氧化氣浮裝置，其中，所述填料柱群組為M*N數(shù)量的填料柱排列，其中M和N均為大于等于I且小于等于10的自然數(shù)。
[0019]上述多相催化氧化氣浮裝置，其中，所述填料柱由多孔填料容器、中心多孔進(jìn)水管和多相微電解填料組成，所述多孔填料容器為圓柱體或長(zhǎng)方體。
[0020]上述多相催化氧化氣浮裝置，其中，所述多孔填料容器的側(cè)面開(kāi)孔孔徑為2mm至6mm，開(kāi)孔率為縱向截面積的50%-150%，內(nèi)置銅網(wǎng)防止填料漏出；所述中心多孔進(jìn)水管的開(kāi)孔孔徑為1.5mm至3mm,開(kāi)孔率為進(jìn)水管管徑截面積的100%_300%。
[0021]上述多相催化氧化氣浮裝置，其中，所述多孔填料容器材質(zhì)可選用聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯或纖維強(qiáng)化塑料中的一種。
[0022]上述多相催化氧化氣浮裝置，其中，所述電極板與填料柱排列交替放置，所述電極板包括依次放置的陰極板和陽(yáng)極板，所述陽(yáng)極板為在基材上摻雜硼的鉆石膜、沉積了摻雜Sb-1r-Ni的SnO2薄膜或Ir-Ta薄膜中的一種，所述陽(yáng)極板的基材為Ti基材或不銹鋼基材中的一種，所述陰極板為不銹鋼、碳纖維板、鎳或鈦中的一種。
[0023]與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
-混合氣液輸出機(jī)構(gòu)作用:汽水混合液中氣泡平均直徑< 30微米，可對(duì)污水中疏水性污染物進(jìn)行氣浮分離；汽水混合液對(duì)填料柱中的多相微電解填料進(jìn)行有效沖刷，防止板結(jié)；微米級(jí)氣泡為電極板催化氧化污染物提供更多O2來(lái)源；
-稀土永磁發(fā)生器協(xié)同作用:磁場(chǎng)效應(yīng)增大空氣在水中的溶解度；減少因氫鍵能發(fā)生的水分子締合，提高.0Η的擴(kuò)散能力并促進(jìn)催化氧化反應(yīng)；
-多相微電解作用:填料中的鐵碳、鐵銅、鋁碳、鋁銅形成多維微電解效應(yīng)，對(duì)污染物進(jìn)行氧化-還原作用；微電解產(chǎn)物鐵鹽和鋁鹽產(chǎn)生絮凝、吸附與絡(luò)和橋架作用去除污水中污染物；
-電催化氧化:通過(guò)陽(yáng)極的直接和間接催化氧化過(guò)程以及陰極還原過(guò)程實(shí)現(xiàn)降解污染物，如汽水混合液中氧氣在陰極板上被還原為H2O2 ；
-芬頓反應(yīng)；由微電解產(chǎn)生的二價(jià)鐵離子和電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中電極表面產(chǎn)生的H2O2發(fā)生芬頓反應(yīng)，降解污染物；
-聯(lián)合效應(yīng)提高去除率:充分發(fā)揮了物理分離、化學(xué)改性結(jié)合物理分離和催化氧化降解的聯(lián)合作用，極大提高了污染物的去除率。在氣浮物理分離疏水性污染物基礎(chǔ)上，多相微電解作用、電催化氧化和芬頓反應(yīng)對(duì)剩余污染物進(jìn)一步氧化降解，其中一部分污染物在降解過(guò)程中隨著官能團(tuán)的變化，其特性由親水性轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷?，?shí)現(xiàn)化學(xué)改性，并在微電解產(chǎn)生的鐵鹽鋁鹽的絮凝、吸附與絡(luò)和橋架作用下，隨著微米級(jí)氣泡而物理分離；另一部分小分子污染物則被電催化氧化和芬頓反應(yīng)降解直至礦化；
-設(shè)備緊湊高效:集氣浮、微電解和電催化氧化工藝與一體，電極板只需覆蓋氣浮池反應(yīng)區(qū)、電極板使用面積小進(jìn)而降低了電源裝機(jī)功率，設(shè)備緊湊高效，占用場(chǎng)地小、安裝方便；
-運(yùn)行成本低:多相微電解填料采用廢角料為主，成本低；相比常規(guī)絮凝和芬頓反應(yīng)需要投加藥劑，反應(yīng)所需的鐵離子和氧化物均來(lái)自反應(yīng)過(guò)程，無(wú)須額外投加；產(chǎn)生的污泥量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于常規(guī)絮凝、微電解或芬頓反應(yīng)；系統(tǒng)運(yùn)行基本以電耗為主、只需定期添加多相微電解填料，運(yùn)行成本低廉；
-對(duì)水質(zhì)適應(yīng)強(qiáng)，可適應(yīng)難降解、有生物毒性、高COD水質(zhì)，電源脈沖模式可適應(yīng)高鹽分水質(zhì)。
[0024]
【附圖說(shuō)明】
[0025]構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
圖1是本發(fā)明多相催化氧化氣浮裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是圖1的俯視圖； 圖中，101-氣浮池殼體；102-