專利名稱：一種處理廢水的微電解裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種廢水處理裝置，具體為一種處理高濃度、難降解的表面活性 劑廢水的微電解裝置。
背景技術(shù)：
微電解又稱內(nèi)電解鐵還原、鐵碳法、鐵屑過(guò)濾法、零價(jià)鐵法等技術(shù)，是一種集電解、 混凝、電絮凝、吸附等多種物理、化學(xué)作用于一體的廢水處理方法。它的基本原理是在電解 質(zhì)溶液中經(jīng)腐蝕效應(yīng)形成無(wú)數(shù)微小的原電池來(lái)處理廢水的電化學(xué)技術(shù)。在鐵碳法處理廢水 過(guò)程中，將有機(jī)廢水通過(guò)裝有高碳鐵的床層，由于含酸性的廢水與高鐵碳產(chǎn)生了許許多多 微小的原電池，在偏酸性溶液中，電極反應(yīng)所產(chǎn)生的新生態(tài)H具有較高的活性，能與廢水中 含有的表面活性劑進(jìn)行降解反應(yīng)。在電極電位較低的陽(yáng)極上，鐵失去電子生成Fe2+進(jìn)入溶 液中，使電子流向碳陰極，由此產(chǎn)生的新生態(tài)Fe2+也具有很高的活性，一方面用以克服陽(yáng)極 的極化作用，從而促進(jìn)鐵的電化學(xué)腐蝕，使大量的Fe2+進(jìn)入溶液形成凝聚劑，這些凝聚劑具 有較高的吸附混凝活性，能有效地去除在電場(chǎng)中產(chǎn)生的改變結(jié)構(gòu)的有機(jī)物與膠體物質(zhì)，從 而達(dá)到對(duì)廢水中難生化降解的有機(jī)物及COD的去除效果。由于微電解其具有適用范圍廣、處理效果好、使用壽命長(zhǎng)、成本低廉及操作維護(hù)方 便等優(yōu)點(diǎn)，自20世紀(jì)70年代誕生以來(lái)，該技術(shù)在美國(guó)、前蘇聯(lián)、日本等國(guó)家引起廣泛重視， 并取得了一些實(shí)用性的成果，聯(lián)邦德國(guó)、前蘇聯(lián)等國(guó)家相繼申請(qǐng)了專利。我國(guó)從20世紀(jì) 80年代開(kāi)始這一領(lǐng)域的研究，目前微電解技術(shù)已成功地應(yīng)用于染料、印染、重金屬、農(nóng)藥、制 藥、油分等廢水的處理?，F(xiàn)有的鐵碳微電解反應(yīng)器形式有立式和臥式兩種。立式反應(yīng)器的特征是工作中， 水流自下而上流動(dòng)，水流均勻，處理效率高，但缺點(diǎn)是鐵碳填料易板結(jié)、反應(yīng)器內(nèi)易形成溝 流、顆粒表面易鈍化，處理效率明顯下降，嚴(yán)重時(shí)整個(gè)床層板結(jié)成一塊，處理效率急劇下降 并最終導(dǎo)致設(shè)備不能正常運(yùn)行。對(duì)于單層固定床，常常遇到補(bǔ)充填料不方便，填料不宜混合 或混合不均勻的問(wèn)題，處理效果較差，因鐵屑鈍化結(jié)塊，需常?；罨?，未等廢鐵屑消耗，固定 床完全堵塞，出料也困難。多層立式固定床，雖有多個(gè)進(jìn)料口和出料口，但因鐵屑、活性碳為 顆粒狀，松散，裝填也有不便之處。臥式反應(yīng)器雖安裝攪拌裝置后可克服填料的板結(jié)問(wèn)題， 但出現(xiàn)了水流短路、設(shè)備利用率低、密封泄漏嚴(yán)重現(xiàn)象，處理效率也不高。CN101219824介紹了一種微電解水處理裝置。該裝置包括床體、床體靠近上端一 側(cè)的進(jìn)水管、床體靠近上端與進(jìn)水管相對(duì)一側(cè)的出水管、床體內(nèi)的填料填料底部的多孔支 撐板，床體上部靠近出水管的出水堰，床體中間設(shè)置有一下部開(kāi)孔的隔板將床體內(nèi)部分為 兩腔，床體內(nèi)兩腔的底部分別設(shè)置為斗形結(jié)構(gòu)，有兩根高壓氣管分別從床體外通入床體內(nèi) 兩腔的底部。該裝置使沉降于斗底的細(xì)微顆粒處于流化狀態(tài)，不致板結(jié)。但是，主體微電 解反應(yīng)器隨著微電解裝置的運(yùn)行，鐵屑和活性炭混在一起，并且不同程度的粘結(jié)粘連成塊; 活性炭表面鈍化膜達(dá)到一定程度，活性失效。當(dāng)填料需要更換時(shí)，填料的取出很不方便。 CN201144169介紹的一種密封立式微電解裝置，雖然反應(yīng)區(qū)由一節(jié)和多節(jié)反應(yīng)柱串聯(lián)，各節(jié)反應(yīng)柱由法蘭連接，更換填料時(shí)可以拆卸法蘭，但人工操作量極大?？傊?，微電解法本身對(duì)處理高濃度有機(jī)廢水具有很高的效率，而由于現(xiàn)有兩種反 應(yīng)器自身的缺陷導(dǎo)致了該處理方法在實(shí)際應(yīng)用中受到了很大限制。尤其在處理含有萘環(huán)的 陰離子表面活性劑方面國(guó)內(nèi)外未見(jiàn)報(bào)道。因此，如何克服現(xiàn)有微電解反應(yīng)器的缺陷，設(shè)計(jì)一 種結(jié)構(gòu)合理，處理效率高，填料更換方便的鐵碳微電解反應(yīng)器是迫切需要解決的問(wèn)題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于更換填料、安全、低能耗的廢水處 理設(shè)備。本實(shí)用新型一種處理廢水的微電解裝置，為立式箱體反應(yīng)器，包括箱體1、箱體上 端一側(cè)的出水口 2，箱體上部設(shè)有泡沫溢流堰3，溢流堰上方設(shè)有溢流管4，箱體內(nèi)部由隔板 5分為多個(gè)反應(yīng)室6，箱體內(nèi)從第一個(gè)隔板開(kāi)始每隔一個(gè)隔板，其上部與箱體上部之間留有 空隙使得兩反應(yīng)室上部相通，其它隔板上部與箱體上部之間密封連接將兩反應(yīng)室隔開(kāi)，上 部不相通的兩反應(yīng)室通過(guò)反應(yīng)室底部的連通管7相連通，從而使得廢水在微電解裝置內(nèi)呈 “S”形式流動(dòng)；反應(yīng)室底部都設(shè)為錐體結(jié)構(gòu)8，每個(gè)反應(yīng)室里又分別有多個(gè)裝有填料的網(wǎng)籃 9，依次置于錐體結(jié)構(gòu)8上，每個(gè)反應(yīng)室中的網(wǎng)籃之間以及網(wǎng)籃與反應(yīng)室錐形接觸面設(shè)置密 封圈10，裝有填料的網(wǎng)籃設(shè)有掛鉤14，網(wǎng)籃可以從反應(yīng)室上部取出，第一個(gè)反應(yīng)室底部設(shè) 有廢水進(jìn)料口 11，各反應(yīng)室底部都設(shè)有壓縮空氣進(jìn)氣管12。本實(shí)用新型所述的微電解裝置，在各反應(yīng)室底部最下端還設(shè)有排渣口 13，便于污 物和細(xì)小的廢渣料的排放，另一方面還可以放空反應(yīng)器中的廢水。本實(shí)用新型所述的微電解裝置中的網(wǎng)籃里所填裝的填料為鑄鐵屑，是鐵和碳的合 金，即由純鐵和Fe3C組成。由于Fe3C的電極電位比鐵低，鐵和Fe3C之間存在明顯的氧化還 原電勢(shì)差，這樣便在它們之間形成無(wú)數(shù)個(gè)細(xì)微原電池，純鐵為陽(yáng)極，F(xiàn)e3C為陰極，發(fā)生原電 池反應(yīng)。另一方面，鑄鐵屑與活性炭形成較大的原電池，鑄鐵為陽(yáng)極，碳為陰極，使鑄鐵屑在 受到微小原電池腐蝕的基礎(chǔ)上，又受到較大原電池的腐蝕。廢水在偏酸性條件下，電極反應(yīng) 過(guò)程中產(chǎn)生的新生態(tài)的[H]和Fe2+能與廢水中許多組分發(fā)生氧化還原，使有機(jī)物的基團(tuán)破 裂，斷鏈降解。電極反應(yīng)產(chǎn)生的Fe2+易被氧化成Fe3+，從而產(chǎn)生有效的絮凝作用，特別在出 口調(diào)節(jié)PH后的堿性廢水中，生成Fe (OH) 2和Fe (OH) 3的膠體絮凝劑具有較高的吸附絮凝效 果，使其沉淀。本實(shí)用新型所述的微電解裝置，在每個(gè)反應(yīng)室底部都設(shè)有壓縮空氣進(jìn)氣管，壓縮 空氣的通入不但能促進(jìn)電極反應(yīng)的進(jìn)行，提高裝置處理效率，而且能使反應(yīng)室中鐵炭填料 增加擾動(dòng)，防止填料板結(jié)，延長(zhǎng)運(yùn)行周期。本實(shí)用新型所述的微電解裝置，每個(gè)反應(yīng)室中的網(wǎng)籃之間以及網(wǎng)籃與反應(yīng)室錐 形接觸面設(shè)置密封圈10，以防反應(yīng)介質(zhì)沿四周縫隙短路，影響處理效果。在每個(gè)網(wǎng)籃上部 設(shè)有掛鉤，以便補(bǔ)充或更換填料時(shí)從上部將網(wǎng)籃取出，網(wǎng)籃呈長(zhǎng)方體，高徑比1.0 1 2.0 1，以保證工業(yè)反應(yīng)器良好操作。本實(shí)用新型的微電解裝置相對(duì)于現(xiàn)有的微電解裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中的微電解裝置直接將填料置于裝置箱體內(nèi)部，本實(shí)用新型將填 料填裝于可活動(dòng)取出的網(wǎng)籃中，以便根據(jù)填料消耗情況補(bǔ)充或更換填料，而且可以根據(jù)廢水處理量設(shè)置反應(yīng)室數(shù)目及調(diào)整填料網(wǎng)籃的數(shù)量。本實(shí)用新型的微電解裝置采用等流速、延長(zhǎng)廢水停留時(shí)間、設(shè)置氣液分布裝置、定 期反洗微電解填料等方式保證反應(yīng)效率。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中的微電解裝置，在處理廢水過(guò)程中，廢水中的懸浮物和裝置運(yùn) 行過(guò)程中產(chǎn)生的懸浮物聚集在微電解反應(yīng)器中，造成設(shè)備阻力增加，嚴(yán)重時(shí)會(huì)堵塞微電解 反應(yīng)器填料，致使反應(yīng)器不能正常運(yùn)行。本實(shí)用新型微電解裝置采用定期排渣、清洗、大流 量送液、鼓風(fēng)松動(dòng)、廢水流動(dòng)正反向交替操作等解決設(shè)備防堵塞問(wèn)題，使設(shè)備能夠穩(wěn)定運(yùn) 行。應(yīng)用本實(shí)用新型的微電解裝置可用來(lái)處理有機(jī)化工廢水，廣泛應(yīng)用于環(huán)境化工領(lǐng) 域。特別適合處理高濃度、難生物降解的陰離子表面活性劑廢水。經(jīng)本實(shí)用新型微電解裝置處理后，表面活性劑去除率彡70%，COD去除率彡50%。
圖1為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1的左視圖。圖3為圖1的俯視圖。其中1_箱體；2-出水口 ；3-泡沫溢流堰；4-溢流管；5-隔板；6_反應(yīng)室；7_連通 管；8-錐體結(jié)構(gòu)；9-網(wǎng)籃；10-密封圈；11-廢水進(jìn)料口 ； 12-壓縮空氣進(jìn)氣管；13-排渣口。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。由圖1和圖2所示，微電解裝置由兩個(gè)隔板5將箱體1分為三個(gè)反應(yīng)室6，每個(gè)反 應(yīng)室里又分別有兩個(gè)填料網(wǎng)籃9依次疊放于反應(yīng)室底部的錐體結(jié)構(gòu)8上，各網(wǎng)籃之間以及 網(wǎng)籃與反應(yīng)室錐形接觸面設(shè)置密封圈10，裝有填料的網(wǎng)籃可以從反應(yīng)室上部取出，第一個(gè) 隔板上部與箱體上部之間留有空隙使得第一反應(yīng)室與第二反應(yīng)室上部相通，第二個(gè)隔板上 部與箱體上部之間密封連接將第二反應(yīng)室與第三反應(yīng)室隔開(kāi)，第二反應(yīng)室與第三反應(yīng)室通 過(guò)連通口 7相連通，從而使得廢水在微電解裝置內(nèi)呈“S”形式流動(dòng)；第一個(gè)反應(yīng)室底部設(shè)有 廢水進(jìn)料口 11，各反應(yīng)室底部都設(shè)有壓縮空氣進(jìn)氣管12，箱體上端一側(cè)設(shè)有出水口 2，箱體 上部設(shè)有泡沫溢流堰3，溢流堰上方設(shè)有溢流管4。本實(shí)用新型微電解裝置的工作過(guò)程為在通入壓縮空氣的條件下，廢水被調(diào)解為 酸性(pH 2 5)后，從廢水進(jìn)料口 11進(jìn)入第一反應(yīng)室底部，通過(guò)第一反應(yīng)室的兩個(gè)網(wǎng)籃中 的填料層向上流動(dòng)，從第一反應(yīng)室隔板上部進(jìn)入第二反應(yīng)室上部，然后經(jīng)過(guò)第二反應(yīng)室的 兩個(gè)網(wǎng)籃里的填料層向下流動(dòng)，從第二反應(yīng)室底部通過(guò)連通管7進(jìn)入第三反應(yīng)室底部，再 從第三反應(yīng)室底部經(jīng)過(guò)兩個(gè)網(wǎng)籃中的填料層向上流動(dòng)，最后從出水口 2流出。廢水在鐵碳 微電解反應(yīng)器中的原理主要基于金屬的腐蝕原理。填料鐵屑和活性炭形成原電池，鐵屑受 到原電池腐蝕，發(fā)生電極反應(yīng)。原電池在酸性充氧條件下，其電勢(shì)電位差比酸性和中性充氧 條件都大，所以，本試驗(yàn)將廢水調(diào)至酸性，并通入空氣，促進(jìn)電極反應(yīng)的進(jìn)行。電極反應(yīng)產(chǎn)生 的新生態(tài)[H]和Fe2+能與廢水中許多組分發(fā)生還原作用，使有機(jī)物降解為較易處理的小分 子。另外，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，PH值逐漸升高，F(xiàn)e2+被氧化成Fe3+，產(chǎn)生氫氧化鐵，對(duì)污染物產(chǎn)生絮凝作用。因此，鐵碳微電解反應(yīng)器通過(guò)氧化、還原、吸附和混凝等多種作用降解廢水中 的污染物。當(dāng)進(jìn)水流量和微電解裝置容積確定后，廢水從微電解裝置進(jìn)入到流出可以控制一 定的停留時(shí)間。因?yàn)槲㈦娊庋b置進(jìn)水為強(qiáng)酸性，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，酸度逐漸降低，微電解產(chǎn) 生的鐵離子具有混凝吸附作用，使廢水中的懸浮物沉淀，這些懸浮物與廢水中原有的懸浮 物被微電解反應(yīng)器中的鐵和炭截留，粘附在鐵和炭的表面，定期反洗，微電解可恢復(fù)活性。 反洗時(shí)，關(guān)閉聯(lián)通管7及上部出水口 2，打開(kāi)上部溢流口 4，廢水從進(jìn)料口 11進(jìn)入反應(yīng)室6， 在曝氣條件下，反洗填料網(wǎng)籃9中填料，反洗液從上部溢流管4流出。連續(xù)反洗5次以上 后，未徹底清洗的活性炭表面沉積的污染膜影響電極反應(yīng)，同時(shí)鐵屑的損耗影響鐵碳比，使 微電解裝置處理效率降低，需要更換活性炭、添加鐵填料。實(shí)施例自制的表面活性劑廢水處理的微電解裝置，其有效容積為0. 56m3，床層寬400mm， 床層長(zhǎng)120mm，床層高度1700mm。裝置分3個(gè)反應(yīng)區(qū)，每個(gè)反應(yīng)區(qū)有2個(gè)反應(yīng)室，每個(gè)反應(yīng) 室放置1個(gè)填料網(wǎng)籃，填料網(wǎng)籃為正方形，(外)寬度396mm，厚度3mm。含有二丁基萘磺酸 鈉的陰離子表面活性劑廢水水量lm3/h，水質(zhì)二丁基萘磺酸鈉800mg/L，CODcr 4000mg/L, SS 300mg/L, pH = 7。先將廢水pH調(diào)節(jié)至3 4，以lm7h的流量通過(guò)本裝置。出水pH = 5，再調(diào)節(jié)pH為中性。測(cè)得處理水中的二丁基萘磺酸鈉為220mg/L，CODcr為2600mg/L，SS 為50mg/L。上述物質(zhì)的去除率分別為72. 5%,35%,83. 3%0
權(quán)利要求一種處理廢水的微電解裝置，為密封立式箱體反應(yīng)器，包括箱體(1)、箱體上端一側(cè)的出水口(2)，箱體上部設(shè)有泡沫溢流堰(3)，溢流堰上方設(shè)有溢流管(4)，其特征在于箱體內(nèi)部由隔板(5)分為多個(gè)反應(yīng)室(6)，箱體內(nèi)從第一個(gè)隔板開(kāi)始每隔一個(gè)隔板，其上部與箱體上部之間留有空隙使得兩反應(yīng)室上部相通，其它隔板上部與箱體上部之間密封連接將兩反應(yīng)室隔開(kāi)，上部不相通的兩反應(yīng)室通過(guò)反應(yīng)室底部的連通管(7)相連通，從而使得廢水在微電解裝置內(nèi)呈“S”形式流動(dòng)；反應(yīng)室底部都設(shè)為錐體結(jié)構(gòu)(8)，每個(gè)反應(yīng)室里又分別有多個(gè)裝有填料的網(wǎng)籃(9)，依次置于錐體結(jié)構(gòu)(8)上，各網(wǎng)籃之間以及網(wǎng)籃與反應(yīng)室錐形接觸面設(shè)置密封圈(10)，裝有填料的網(wǎng)籃設(shè)有掛鉤14，網(wǎng)籃可以從反應(yīng)室上部取出，第一個(gè)反應(yīng)室底部設(shè)有廢水進(jìn)料口(11)，各反應(yīng)室底部都設(shè)有壓縮空氣進(jìn)氣管(12)。
2.一種如權(quán)利要求1所述的微電解裝置，其特征在于各反應(yīng)室底部最下端設(shè)有排渣口 (13)。
3.一種如權(quán)利要求1所述的微電解裝置，其特征在于每個(gè)網(wǎng)籃上部設(shè)有掛鉤，網(wǎng)籃呈 長(zhǎng)方體，高徑比1.0 1 2.0 1。
4.一種如權(quán)利要求1所述的微電解裝置，其特征在于網(wǎng)籃里所填裝的填料為鑄鐵屑， 是鐵和碳的合金。
專利摘要本實(shí)用新型為一種處理廢水的微電解裝置，為密封立式箱體反應(yīng)器，包括箱體、箱體上端一側(cè)的出水口，箱體內(nèi)部由隔板分為多個(gè)反應(yīng)室，反應(yīng)室底部都設(shè)為錐體結(jié)構(gòu)，每個(gè)反應(yīng)室里又分別有多個(gè)裝有填料的網(wǎng)籃，依次置于錐體結(jié)構(gòu)上，各網(wǎng)籃之間以及網(wǎng)籃與反應(yīng)室錐形接觸面設(shè)置密封圈，裝有填料的網(wǎng)籃設(shè)有掛鉤，網(wǎng)籃可以從反應(yīng)室上部取出，廢水在微電解裝置內(nèi)呈“S”形式流動(dòng)。本實(shí)用新型微電解裝置特別適合處理高濃度、難生物降解的陰離子表面活性劑廢水，經(jīng)本實(shí)用新型微電解裝置處理后，表面活性劑去除率≥70％，COD去除率≥50％。
文檔編號(hào)C02F1/461GK201620058SQ20092027800
公開(kāi)日2010年11月3日 申請(qǐng)日期2009年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月4日
發(fā)明者何琳, 劉光利, 劉發(fā)強(qiáng), 張媛, 徐靜, 文善雄, 梁寶鋒, 王小雄, 趙瑛 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司