一种收集产气的电絮凝臭氧耦合污水处理装置

摘要

本发明是一种收集产气的电絮凝臭氧耦合污水处理装置，装置本体内设置有电子絮凝单元，电子絮凝单元下方设置有活性炭填料区，污水进水管，活性炭填料区内部设置有曝气装置，活性炭填料区上方设置有电子絮凝模块，电子絮凝模块上方设置有气体收集装置，气体收集装置设置于装置本体上方，气体收集装置的顶部通过引风机与空气压缩机的进气口相连接，空气压缩机的出气口与气体分离单元相连接，电子絮凝单元设置有出水口，出水口与折流区相连接设置于折流区的左侧上方，折流区包括第一折流区以及斜板澄清区，第一折流区和斜板澄清区之间通过折流板进行连接，斜板澄清区上方设置有清水溢流管口，斜板澄清区底部设置有排泥口，右侧边下方设置有放空口。

说明书

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种收集产气的电絮凝臭氧耦合污水处理装置。

背景技术

污水的深度处理与资源化利用是缓解水资源短缺的重要途径,目前对于含有机物的污水通常采用“混凝沉淀+生物处理”进行深度处理。该工艺存在处理流程冗长，无法处理含有生物毒性的污水等缺点。

电絮凝作为一种的电化学絮凝工艺，具有不需加药，能够快速絮凝沉淀悬浮物等优点，其缺点是对溶解性有机物的氧化能力不够。

臭氧是氧气的同素异性体,氧化电位为2.07V,属强氧化剂,臭氧可就地生产，可用空气源或者氧气源制取，臭氧氧化工艺已大范围用于水处理工程中，臭氧氧化能力强，但氧化反应具有选择性，处理化学结构稳定的难降解有机污染物时效果不理想。臭氧催化氧化利用臭氧在催化剂的作用下产生·OH(羟基自由基)，·OH的氧化电位为2.8V,氧化能力比臭氧更强，并且无选择性氧化。

电絮凝与臭氧耦合须要添加臭氧催化剂，并且电絮凝和臭氧发生器的耗能较高。如何减少催化剂的投入和降低臭氧发生产生的能耗；如何收集并利用电絮凝电解水产生的氢气和氧气并加以利用是我们亟需解决的技术问题。

发明内容

为克服现有技术中存在的问题，本发明提供了一种收集产气的电絮凝臭氧耦合污水处理装置，解决电絮凝氧化溶解性有机物能力不足的问题，电絮凝产生的Al(OH)

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种收集产气的电絮凝臭氧耦合污水处理装置，包括装置本体22，所述装置本体内设置有电子絮凝单元23，所述电子絮凝单元下方设置有活性炭填料区2，所述活性炭填料区下方设置有污水进水管1，所述活性炭填料区内部设置有曝气装置6，所述活性炭填料区上方设置有电子絮凝模块3，所述电子絮凝模块上方设置有气体收集装置7，所述气体收集装置设置于装置本体上方，所述气体收集装置的顶部通过引风机与空气压缩机8的进气口相连接，所述空气压缩机的出气口与气体分离单元24相连接，所述电子絮凝单元设置有出水口，所述出水口与折流区14相连接设置于折流区的左侧上方，所述折流区14包括第一折流区以及斜板澄清区，所述第一折流区27和斜板澄清区15之间通过折流板25进行连接，所述折流板设置为与装置本体顶部以及前后侧边固定连接，底部开口结构，所述斜板澄清区上方设置有清水溢流管口20，所述斜板澄清区底部设置有排泥口18，右侧边下方设置有放空口19。

进一步的，所述曝气装置6通过进气管5与臭氧发生器4的出气口相连接。

进一步的，所述折流板的左侧上方设置有溢流排渣口21，所述溢流排渣口21与浮渣排泥管相连接，通过浮渣排泥管17将电子絮凝产生的悬浮物浮渣的排出装置本体。

进一步的，所述斜板澄清区包括设置于折流板以及装置本体的右侧壳体之间的六边管26，所述六边管在斜板澄清区设置为两组，且两组摆放方向相反，每组六边管高度为1m，倾斜角为60°。

进一步的，所述电子絮凝单元底部设置有电子絮凝区的右侧底部设置有排泥管16，将电子絮凝模块和活性炭截留污泥的排出。

进一步的，所述气体分离单元24包括复合中空纤维分子膜筛10、氢气储罐11、中间气体储罐9，从空气压缩机的出气口出来的气体通过管道进入复合中空纤维分子膜筛中，所述复合中空纤维分子膜筛10通过底部氢气输送管道13与氢气储罐11相连接，所述复合中空纤维分子膜10筛通过底部的气体管道与中间气体储罐9相连接。

进一步的，所述中间气体储罐9底部设置有氧气源管道12，所述氧气源管道用于将中间气体储罐中的氧气和臭氧导入臭氧发生器4中。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过将电子絮凝、臭氧催化氧化、气体收集和回用、折流澄清等工艺结合起来，通过合理布置，使原本流程长、占地大的工艺流程压缩至一个较小的、紧凑的一体化装置中。减少了占地面积、基建投入；

2、本发明通过使用电子絮凝技术替代传统的加药混凝方式，减少了加药成本并且加快的反应速度，更加的绿色和高；

3、本发明相比一般的臭氧催化氧化，无需添加催化剂，当电絮凝反应一段时间后，产生的金属氢氧化物负载在活性炭表面，形成非均相的臭氧催化层，无二次污染，相比于一般的生物处理方式，处理时间更加短，并且一体化工艺可调节电絮凝电流密度和臭氧发生浓度，可智能适应水质水量的变化；

4、本发明的污水处理一体化装置减少了电子絮凝后的中间水箱与中间水泵，减少了水头损失，污堵的现象更少；

5、本发明将电絮凝电解水产生的氧气和氢气收集起来，并通过复合中空纤维膜将氢气与其他气体分离开来，实现了资源化利用，将剩余的氧气和臭氧接通臭氧发生器氧气进口，实现剩余气体的循环利用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，一种收集产气的电絮凝臭氧耦合污水处理装置，包括装置本体22，所述装置本体内设置有电子絮凝单元23，所述电子絮凝单元下方设置有活性炭填料区2，所述活性炭填料区下方设置有污水进水管1，所述活性炭填料区内部设置有曝气装置6，所述活性炭填料区上方设置有电子絮凝模块3，所述电子絮凝单元采用的技术原理是：在低压直流电场中，阳极发生氧化反应，金属阳离子Al3+、Fe2+和Fe3+溶出，并产生大量的氧气；阴极发生还原和析氢反应，生产大量的OH¯和氢气，金属阳离子和OH¯发生反应，生成Al(OH)

进一步的，所述曝气装置6通过进气管5与臭氧发生器4的出气口相连接。经过电子絮凝模块产生的金属络合物沉淀在一部分金属络合物沉淀在电絮凝单元的底部，而电絮凝单元的底部是活性炭填料层和曝气装置以及进气管，沉淀的金属络合物和活性炭形成了负载金属催化剂的臭氧催化层，金属的价态发生改变，参与氧化还原反应，臭氧在负载金属催化剂的作用下可以氧化单独臭氧无法降解的小分子酸、酚、醛等，还可以将有机物完全矿化，提高污水的TOC去除率。

进一步的，所述折流板的左侧上方设置有溢流排渣口21，所述溢流排渣口21与浮渣排泥管相连接，通过浮渣排泥管17将电子絮凝产生的悬浮物浮渣的排出装置本体。

进一步的，所述斜板澄清区包括设置于折流板以及装置本体的右侧壳体之间的六边管26，所述六边管在斜板澄清区设置为两组，且两组摆放方向相反，每组六边管高度为1m，倾斜角为60°，沉淀面积为10m

进一步的，所述电子絮凝单元底部设置有电子絮凝区的右侧底部设置有排泥管16，将电子絮凝模块和活性炭截留污泥的排出。

进一步的，所述气体分离单元24包括复合中空纤维分子膜筛10、氢气储罐11、中间气体储罐9，从空气压缩机的出气口出来的气体通过管道进入复合中空纤维分子膜筛中，所述复合中空纤维分子膜筛10通过底部氢气输送管道13与氢气储罐11相连接，所述复合中空纤维分子膜10筛通过底部的气体管道与中间气体储罐9相连接。所述复合中空纤维分子膜筛中的分子筛膜可截留0.1nm的氢气分子，回收99%的氢气，将回收的氢气储存在氢气储罐中，其余的空气成分大部分为氧气和小部分剩余臭氧以及剩余的1%的氢气进入中间气体储罐中，所述中间气体储罐上方设置有氢气导出口，所述氢气导出口与氢气导出管相连接，氢气导出管连接氢气储罐以及中间气体储罐，通过氢气导出管将氢气从中间气体储罐导入氢气储罐中，将中间气体储罐中的氧气和小部分剩余臭氧作为氧气源通入到臭氧发生器中进行循环利用。

进一步的，所述中间气体储罐9底部设置有氧气源管道12，所述氧气源管道用于将中间气体储罐中的氧气和臭氧导入臭氧发生器4中，可以实现气体的循环利用和资源的回收。本申请文件中臭氧发生器的进气源可以选择空气源和氧气源管道，并对氧气源管道通入臭氧发生器中的中氧气浓度进行检测，当氧气源管道中提供足够的氧气时，关闭空气源、打开氧气源进口，降低能耗的同时，能提高臭氧的浓度值，当电絮凝单元刚开始运行时，或者氧气源管道供氧不足时，打开空气源，产生臭氧。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。