專利名稱：一種類電芬頓多功能處理船舶壓載水的裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種處理船舶壓載水中藻類及其代謝毒素等污染物的類電芬頓裝置，更具體地說，涉及一種類電芬頓多功能耦合一體化處理船舶壓載水的裝置。
背景技術：
近年來，我國沿海岸赤潮越來越嚴重，其重要原因之一是外來生存能力較強的赤潮生物的危害。船舶壓載水的排放是導致沿岸海域外來生物入侵的主要原因之一。船舶壓載水藻類等生物污染問題被公認為是目前的主要環(huán)境污染問題。海藻類浮游生物引發(fā)的海 洋環(huán)境及安全問題的解決主要包括兩大方面一是藻細胞的滅活及分離去除，二是胞外及胞內分泌物的降解。藻細胞的分離去除和水中溶解性污染物的降解在水處理中的特點不同，因此細胞的滅活分離和代謝物的降解一般難于同時實現(xiàn)，而且在細胞滅活的同時往往會引發(fā)大量的胞內代謝物流出，由此產生更嚴重的水質毒素污染問題。因此，如何兼顧滅活并分離藻細胞和降解藻類代謝毒素類污染物是海洋污染領域面臨的一大難題。電芬頓技術作為一種高級氧化技術近年來在水處理領域得到廣泛關注。電芬頓的作用主要是酸性條件下產生芬頓試劑并引發(fā)自由基反應的高級氧化作用，對水中的很多溶解性污染物具有高效的降解效果。電芬頓技術對水中污染物降解效率高、操作簡單，經濟方便。但酸性條件的要求限制了電芬頓技術在很多處理體系中的應用，且單一的氧化作用對很多復雜的污染問題的解決也存在技術上的不足。目前船舶壓載水的電化學處理技術主要采用電解法，依靠電解海水產生次氯酸、次氯酸鈉等將微生物體內的生物酶氧化分解致使其失效，或者作用于微生物的細胞壁，使其通透性增大，導致細胞因細胞質流出而死亡。該電解處理技術最直接的影響是大量胞內物質流出，導致海水中生物毒素的增加。因此開發(fā)一種不需添加任何化學藥劑、適用水質范圍廣、多作用協(xié)同耦合、對復雜污染物去除效果高、成本低、可操作性強的類電芬頓水處理技術和裝置意義重大。
發(fā)明內容本實用新型針對以上問題的提出，而研制一種類電芬頓多功能耦合一體化處理船舶壓載水的裝置。一種類電芬頓多功能耦合一體化處理船舶壓載水的裝置，其特征在于，包括類電芬頓反應器和沉淀澄清池，所述類電芬頓反應器和所述沉淀澄清池通過管路連接；所述類電芬頓反應器包括反應池、直流穩(wěn)壓電源、曝氣泵、曝氣裝置，以及至少一組陰陽電極組，反應池的一側設有進水口，進水口與進水管連接，進水管直接接入船舶壓載水，反應池的另一側設有出水口，所述出水口與出水管連接，曝氣裝置與曝氣泵的出氣口連接，且曝氣裝置布置于陰陽電極組的陰極，陰陽電極組設置于反應池中，陰陽電極組的陽極與直流穩(wěn)壓電源的正極連接，陰陽電極組的陰極與直流穩(wěn)壓電源的負極連接，當裝置僅包括一組陰陽電極組時，陰陽電極組的陽極材料為鐵，當裝置包括兩組以上陰陽電極組時，每組陰陽電極組并聯(lián)設置，至少一組陰陽電極組的陽極材料為鐵，所述沉淀澄清池的一側設置有沉淀澄清池出水口。優(yōu)選地，當裝置包括兩組以上陰陽電極組時，每組陰陽電極組相互之間的陰極和陽極交替設置。優(yōu)選地，沉淀澄清池的一側設置有布水裝置，布水裝置與反應池通過出水管連接。優(yōu)選地，相鄰電極間的距離為4_8cm。優(yōu)選地，當裝置包括兩組以上陰陽電極組時，相鄰電極間的距離相等。優(yōu)選地，進水口設置于反應池一側的下部，出水口設置于反應池另一側的上部。實施本實用新型的類電芬頓多功能耦合一體化處理船舶壓載水的裝置，具有以下有益效果·[0012](I)、本實用新型與常規(guī)電芬頓法相比，直接以廢水作為處理對象，不調節(jié)pH值，操作簡單、方便。(2)、本實用新型將自由基催化氧化、電解氧化、電絮凝與吸附等多作用有效耦合一體，實現(xiàn)不同類型污染物的共去除目的，適應性強，適合復雜水環(huán)境的污染治理，污染治理效果好。(3)、本實用新型借助原海水弱堿性條件形成絮凝作用產生絮凝粒子，增加了接觸面積，加速傳質，提高· OH的生成效率。(4)、本實用新型采用電極組并聯(lián)設計，提高了處理裝置對水質水量的適應性和處理效果。當處理水量大時，可增加并聯(lián)電極組。(5)、本實用新型可間歇操作亦可連續(xù)操作，既適合小水量的批次處理，又適合連續(xù)處理，可操作性強。(6)、本實用新型工藝先進、運行穩(wěn)定、操作簡單，設備易于管理操作，具有較強的實用性、經濟性。

圖I是本實用新型的類電芬頓多功能耦合一體化處理船舶壓載水的裝置的一實施例的結構示意圖。圖中1、反應池；2、沉淀澄清池；3、直流穩(wěn)壓電源；4、進水口 ；5、出水口 ；6、曝氣裝置；7、曝氣泵；8、布水裝置；9、反應器；10、沉淀澄清池出水口 ；11、陰陽電極組。
具體實施方式
本實用新型提供一種類電芬頓多功能耦合一體化處理船舶壓載水的裝置。
以下結合附圖對本實用新型的技術方案進行詳細說明。本實用新型提供一種類電芬頓多功能耦合一體化處理船舶壓載水的裝置，其特征在于，包括類電芬頓反應器和沉淀澄清池，所述類電芬頓反應器和所述沉淀澄清池通過管路連接；所述類電芬頓反應器包括反應池、直流穩(wěn)壓電源、曝氣泵、曝氣裝置，以及至少一組陰陽電極組，反應池的一側設有進水口，進水口與進水管連接，進水管直接接入船舶壓載水，反應池的另一側設有出水口，所述出水口與出水管連接，曝氣裝置與曝氣泵的出氣口連接，且曝氣裝置布置于陰陽電極組的陰極，陰陽電極組設置于反應池中，陰陽電極組的陽極與直流穩(wěn)壓電源的正極連接，陰陽電極組的陰極與直流穩(wěn)壓電源的負極連接，當裝置僅包括一組陰陽電極組時，陰陽電極組的陽極材料為鐵，當裝置包括兩組以上陰陽電極組時，每組陰陽電極組并聯(lián)設置，至少一組陰陽電極組的陽極材料為鐵，所述沉淀澄清池的一側設置有沉淀澄清池出水口。圖I是本實用新型的類電芬頓多功能耦合一體化處理船舶壓載水的裝置的一實施例的結構示意圖。如圖所示，裝置包括類電芬頓反應器9和沉淀澄清池2，所述類電芬頓反應器9和所述沉淀澄清池2通過管路連接；所述類電芬頓反應器9包括反應池I、直流穩(wěn)壓電源3、曝氣泵7、曝氣裝置6，以及兩組陰陽電極組(陰陽電極組I和陰陽電極組II)，反應池I的一側的下部設有進水口 4，進水口 4與進水管連接，進水管直接接入船舶壓載水，反應池I的另一側的上部設有出水口 5，所述出水口 5與出水管連接，曝氣裝置6與曝氣泵7的出氣口連接，且曝氣裝置6布置于陰陽電極組I和陰陽電極組II的陰極，陰陽電極組I 和陰陽電極組II并聯(lián)設置于反應池I中，并且陰陽電極組I和陰陽電極組II相互之間的陰極和陽極交替設置，陰陽電極組的陽極與直流穩(wěn)壓電源3的正極連接，陰陽電極組的陰極與直流穩(wěn)壓電源3的負極連接，沉淀澄清池的一側設置有布水裝置8，布水裝置8與反應池通過出水管連接，沉淀澄清池的一側設置有沉淀澄清池出水口 10。陰陽電極組陰極和陽極交替設置，即陰陽電極組I和陰陽電極組II的陰陽極位置設置順序依次為陰陽電極組I的陰極、陰陽電極組I的陽極、陰陽電極組II的陰極、陰陽電極組II的陽極，或者陰陽電極組I的陽極、陰陽電極組I的陰極、陰陽電極組II的陽極、陰陽電極組II的陰極。根據需要，本實用新型的裝置可以包括更多組陰陽電極組。當包括多組陰陽電極組時，各組陰陽電極組并聯(lián)設置，并且每組陰陽電極組陰極和陽極交替設置，即依次順序為陰陽電極組I的陰極、陰陽電極組I的陽極、陰陽電極組II的陰極、陰陽電極組II的陽極……陰陽電極組N的陰極、陰陽電極組N的陽極，或者陰陽電極組I的陽極、陰陽電極組I的陰極、陰陽電極組II的陽極、陰陽電極組II的陰極……陰陽電極組N的陽極、陰陽電極組N的陰極。在本實施例中，陰陽電極組I的陽極材料為鐵，陰陽電極組II的陽極材料為鈦。在電解作用中，陽極材料為鐵的陰陽電極組的陽極析出Fe2+，水中溶解氧在各陰極產生H2O2,陽極產生的Fe2+與陰極產生的H2O2相互發(fā)生Fenton反應產生· 0H，發(fā)揮強氧化作用；陰陽電極組的陰極產生的未與陽極產生的Fe2+反應的H2O2能夠加速電極組的Fenton反應速率，同時電極組的陽極材料為錫銻陽極通過電子空穴產生·0Η，并進行輔助催化氧化，使船舶壓載水中的大量Cl—被電解生成具有強氧化性的CIO—或高氯酸，殺滅藻類活性細胞，并降解藻類活性細胞分泌的代謝物；同時，電極組中產生的Fe2+和Fe2+部分被氧化后形成的Fe3+形成中間多羥基絡合物，產生絮凝作用，將藻類細胞和滅活殘體凝聚形成絮凝粒子，并吸附水中的代謝污染物，絮凝粒子同時增加氣液接觸面積，促進· OH的生成。各相鄰電極間的距離為4-8cm時各電極間的反應更充分，反應效果更好。當各相鄰電極間的距離相等時，各電極間的反應最充分，反應效果最好。反應池上設置的進水口也可以設置在反應池一側的上部或中部，反應池上設置的出水口也可以設置在反應池一側的中部或下部。但為了進行連續(xù)操作更方便，最好將進水口設置于反應池一側的下部，將出水口設置于反應池一側的上部。裝置的沉淀澄清池中也可以不設置布水裝置。但為了進行連續(xù)操作的方便，以及穩(wěn)定沉淀澄清池中的進水，最好設置布水裝置。利用本實用新型的裝置處理船舶壓載水的方法，包括如下步驟[0028]SI、船舶壓載水由進水管直接進入類電芬頓反應器的反應池；S2、接通電源，開啟曝氣泵；S3、在包括一組陰陽電極組的裝置中，反應池中的陰陽電極組在電解作用中，鐵陽極析出Fe2+，水中溶解氧在陰極產生H2O2,陽極產生的Fe2+與陰極產生的H2O2相互發(fā)生Fenton反應產生· 0H，發(fā)揮強氧化 作用，陽極產生的Fe2+和Fe2+部分被氧化后形成的Fe3+形成中間多羥基絡合物，產生絮凝作用，將藻類細胞和滅活殘體凝聚形成絮凝粒子，并吸附水中的代謝污染物，絮凝粒子同時增加氣液接觸面積，促進· OH的生成；在包括兩組以上的陰陽電極組的裝置中，反應池中的陰陽電極組在電解作用中，陽極材料為鐵的陰陽電極組的陽極析出Fe2+，水中溶解氧在各陰極產生H2O2，陽極產生的Fe2+與陰極產生的H2O2相互發(fā)生Fenton反應產生· 0H，發(fā)揮強氧化作用；陰陽電極組的陰極產生的未與陽極產生的Fe2+反應的H2O2能夠加速電極組的Fenton反應速率，同時電極組的陽極材料為鈦或錫銻等的陽極通過電子空穴產生·0Η，并進行輔助催化氧化，使船舶壓載水中的大量Cl—被電解生成具有強氧化性的CIO—或高氯酸，殺滅藻類活性細胞，并降解藻類活性細胞分泌的代謝物；同時，電極組中產生的Fe2+和Fe2+部分被氧化后形成的Fe3+形成中間多羥基絡合物，產生絮凝作用，將藻類細胞和滅活殘體凝聚形成絮凝粒子，并吸附水中的代謝污染物，絮凝粒子同時增加氣液接觸面積，促進· OH的生成；S4、反應池中處理后的水通過出水管經布水裝置進入沉淀澄清池中進行沉淀處理；S5、在沉淀澄清池中經過沉淀處理后的上清液經沉淀澄清池出水口排出。以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，根據本實用新型的技術方案及其發(fā)明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。材料為鐵的陽極析出的Fe2+與陰極產生的H2O2作用產生· 0Η，其他陽極通過電子空穴產生·0Η并起到一定的輔助催化作用，同時海水中的大量Cl—被電解生成C10_，整體具有強氧化性，能直接殺滅藻類等活性細胞并同時降解其分泌的藻毒素等代謝物；同時，原水pH值一般在8左右，此時水中生成的Fe2+和隨后被氧化形成的Fe3+等能夠形成中間多羥基絡合物，產生一定的絮凝作用，將藻類細胞和滅活殘體等凝聚形成絮凝粒子，并同時吸附水中的代謝污染物；形成的絮凝粒子增加了氣液的接觸面積，加速傳質，促進· OH的生成；調整一定的停留時間，處理后的水經出水管進入平流式沉淀池進行沉淀，上清液經溢流出水口最終排出。在反應中通過調節(jié)電流密度、曝氣量、停留時間等條件，實現(xiàn)自由基氧化、電解氧化、電絮凝及吸附的有機協(xié)同耦合，實現(xiàn)有效滅活并分離藻體同時降解代謝污染物。本實用新型所述的各裝置的尺寸、流量等參數(shù)根據船舶類型、載重量等條件確定。利用本實用新型的裝置治理水污染的效果明顯，下面通過一個實施例來加以證明。反應目標溶液體積單電極組IOOOmL,雙電極組2500mL ；反應目標溶液溫度25 ° C ；反應目標溶液藻細胞濃度約為(2. 8-7. 3) X IO5個/mL ；反應目標溶液藻類代謝污染物(CODsfa)初始濃度為12. 2-16. 7mg/L ；溶液初始pH值為8. 3;[0042]極板面積為27cm2 ；分別為單組電極和雙組電極，單組電極陽極為鐵，雙組電極陽極為鐵和SnO2-Sb,陰極為活性炭纖維，處理含藻海水，在不同操作電壓和處理不同時間時，羥基的生成濃度、藻細胞的滅活率和代謝污染物的去除率情況見表一所示。表一類電芬頓處理過程中羥基的生成、藻類的滅活及代謝污染物的去除率。
權利要求1.一種類電芬頓多功能耦合一體化處理船舶壓載水的裝置，其特征在于，包括類電芬頓反應器和沉淀澄清池，所述類電芬頓反應器和所述沉淀澄清池通過管路連接；所述類電芬頓反應器包括反應池、直流穩(wěn)壓電源、曝氣泵、曝氣裝置，以及至少一組陰陽電極組，反應池的一側設有進水口，進水口與進水管連接，進水管直接接入船舶壓載水，反應池的另一側設有出水口，所述出水口與出水管連接，曝氣裝置與曝氣泵的出氣口連接，且曝氣裝置布置于陰陽電極組的陰極，陰陽電極組設置于反應池中，陰陽電極組的陽極與直流穩(wěn)壓電源的正極連接，陰陽電極組的陰極與直流穩(wěn)壓電源的負極連接，當裝置僅包括一組陰陽電極組時，陰陽電極組的陽極材料為鐵，當裝置包括兩組以上陰陽電極組時，每組陰陽電極組并聯(lián)設置，至少一組陰陽電極組的陽極材料為鐵，所述沉淀澄清池的一側設置有沉淀澄清池出水口。
2.根據權利要求I所述的類電芬頓多功能耦合一體化處理船舶壓載水的裝置，其特征在于，當裝置包括兩組以上陰陽電極組時，每組陰陽電極組相互之間的陰極和陽極交替設置。
3.根據權利要求I所述的類電芬頓多功能耦合一體化處理船舶壓載水的裝置，其特征在于，沉淀澄清池的一側設置有布水裝置，布水裝置與反應池通過出水管連接。
4.根據權利要求I所述的類電芬頓多功能耦合一體化處理船舶壓載水的裝置，其特征在于，相鄰電極間的距離為4-8cm。
5.根據權利要求I所述的類電芬頓多功能耦合一體化處理船舶壓載水的裝置，其特征在于，當裝置包括兩組以上陰陽電極組時，相鄰電極間的距離相等。
6.根據權利要求I所述的類電芬頓多功能耦合一體化處理船舶壓載水的裝置，其特征在于，進水口設置于反應池一側的下部，出水口設置于反應池另一側的上部。
專利摘要本實用新型公開了一種類電芬頓多功能耦合一體化處理船舶壓載水的裝置，該裝置包括類電芬頓反應器和沉淀澄清池，所述類電芬頓反應器和沉淀澄清池通過管路連接。實施本實用新型具有以下有益效果本實用新型與常規(guī)電芬頓法相比，直接以廢水作為處理對象，不調節(jié)pH值，操作簡單、方便；本實用新型將自由基催化氧化、電解氧化、電絮凝與吸附等多作用有效耦合一體，實現(xiàn)不同類型污染物的共去除目的，適應性強，適合復雜水環(huán)境的污染治理，污染治理效果好；本實用新型借助原海水弱堿性條件形成絮凝作用產生絮凝粒子，增加了接觸面積，加速傳質，提高·OH的生成效率。
文檔編號C02F1/461GK202785757SQ201220466508
公開日2013年3月13日 申請日期2012年9月13日 優(yōu)先權日2012年9月13日
發(fā)明者張錦 申請人:大連海事大學