公布日：2024.01.16
申請日：2023.11.13
分類號：C02F1/72(2023.01)I;C02F1/461(2023.01)I;C02F1/52(2023.01)I
摘要
本發(fā)明涉及一種芬頓與電氧化耦合的污水處理裝置，包括依次連接的聯(lián)合氧化反應(yīng)器、混凝單元和沉淀單元；聯(lián)合氧化反應(yīng)器內(nèi)由外向內(nèi)包括第一電極板、第二電極板和強化反應(yīng)筒，第一電極板和第二電極板分別電連接外部電源的正極和負極，以進行電氧化處理；強化反應(yīng)筒內(nèi)設(shè)有攪拌裝置，聯(lián)合氧化反應(yīng)器的底部且對應(yīng)強化反應(yīng)筒的位置設(shè)有氧化劑加藥管，用于向強化反應(yīng)筒內(nèi)輸入氧化劑，以進行芬頓反應(yīng)；混凝單元包括依次連接的混凝區(qū)和絮凝區(qū)，混凝區(qū)和絮凝區(qū)的上游側(cè)均設(shè)有加藥管；沉淀單元由下至上包括刮泥機、斜板填料和溢流槽。
權(quán)利要求書
1.一種芬頓與電氧化耦合的污水處理裝置，其特征在于，包括依次連接的聯(lián)合氧化反應(yīng)器、混凝單元和沉淀單元；聯(lián)合氧化反應(yīng)器內(nèi)由外向內(nèi)包括第一電極板、第二電極板和強化反應(yīng)筒，第一電極板和第二電極板分別電連接外部電源的正極和負極，以進行電氧化處理；強化反應(yīng)筒內(nèi)設(shè)有攪拌裝置，聯(lián)合氧化反應(yīng)器的底部且對應(yīng)強化反應(yīng)筒的位置設(shè)有氧化劑加藥管，用于向強化反應(yīng)筒內(nèi)輸入氧化劑，以進行芬頓反應(yīng)；混凝單元包括依次連接的混凝區(qū)和絮凝區(qū)，混凝區(qū)和絮凝區(qū)的上游側(cè)均設(shè)有加藥管；沉淀單元由下至上包括刮泥機、斜板填料和溢流槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芬頓與電氧化耦合的污水處理裝置，其特征在于，所述聯(lián)合氧化反應(yīng)器為圓柱形，第一電極板、第二電極板、強化反應(yīng)筒和聯(lián)合氧化反應(yīng)器的外殼均同心設(shè)置；外殼與第一電極板之間的空間為第一腔體，第一電極板與第二電極板之間的空間為第二腔體，第二電極板與第強化反應(yīng)筒之間的空間為第三腔體；外殼的頂部設(shè)有進水管，用于向第一腔體內(nèi)輸入廢水，廢水再依次流經(jīng)第二腔體和第三腔體，進行電氧化處理；然后廢水流經(jīng)強化反應(yīng)筒內(nèi)部，進行芬頓氧化處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的芬頓與電氧化耦合的污水處理裝置，其特征在于，所述第一電極板的頂部高于第一腔體和第二腔體的液面，底部懸空，使得第一腔體內(nèi)的廢水由上至下流動，再從第一電極板的底部進入第二腔體；第二電極板的頂部低于第一電極板的頂部，底部連接聯(lián)合氧化反應(yīng)器的底面，使得第二腔體內(nèi)的廢水由下至上流動，再從第二電極板的頂部溢流至第三腔體；強化反應(yīng)筒的頂部高于第三腔體的液面，底部懸空，使得第三腔體內(nèi)的廢水由上至下流動，再從強化反應(yīng)筒的底部進入強化反應(yīng)筒內(nèi)部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的芬頓與電氧化耦合的污水處理裝置，其特征在于，所述強化反應(yīng)筒的底部的直徑大于自身其它部分的直徑，強化反應(yīng)筒的底部敞口，便于從第三腔體輸入的廢水和氧化劑加藥管的氧化劑進入強化反應(yīng)筒；強化反應(yīng)筒的上部設(shè)有出水管，出水管連接混凝區(qū)的頂部，強化反應(yīng)筒內(nèi)的廢水由下至上流動，再由出水管輸入混凝區(qū)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的芬頓與電氧化耦合的污水處理裝置，其特征在于，所述聯(lián)合氧化反應(yīng)器的底面且對應(yīng)第一腔體和第二腔體的位置設(shè)有第一曝氣管，用于氣動擾動第一腔體和第二腔體內(nèi)的水體。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的芬頓與電氧化耦合的污水處理裝置，其特征在于，所述氧化劑加藥管設(shè)在強化反應(yīng)筒的下方，氧化劑加藥管為環(huán)狀，且氧化劑加藥管的直徑略小于強化反應(yīng)筒的底部的直徑，使得氧化劑加藥管輸入的雙氧水優(yōu)先進入強化反應(yīng)筒內(nèi)的邊緣；氧化劑加藥管的噴口向下設(shè)置，避免從強化反應(yīng)筒落下的污泥堵塞噴口而影響加藥。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的芬頓與電氧化耦合的污水處理裝置，其特征在于，所述第二電極板的底部設(shè)有一圈導(dǎo)流板，導(dǎo)流板處于氧化劑加藥管的下方，導(dǎo)流板為向下凹陷的弧形板，其兩側(cè)高度相同，外側(cè)邊固定在第二電極面對強化反應(yīng)筒的側(cè)面上，內(nèi)側(cè)邊懸空；導(dǎo)流板的環(huán)寬不小于氧化劑加藥管的環(huán)寬，使得經(jīng)導(dǎo)流板導(dǎo)流進入強化反應(yīng)筒底部的水流能覆蓋氧化劑加藥管的加藥面積，并攜帶雙氧水進入強化反應(yīng)筒的邊緣。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的芬頓與電氧化耦合的污水處理裝置，其特征在于，所述強化反應(yīng)筒的邊緣設(shè)有若干個攪拌裝置，若干個攪拌裝置沿著強化反應(yīng)筒的周向均勻設(shè)置，用于攪拌強化反應(yīng)筒邊緣上升的污水和雙氧水。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芬頓與電氧化耦合的污水處理裝置，其特征在于，所述混凝區(qū)的上部設(shè)有混凝劑加藥環(huán)，底部設(shè)有第二曝氣管，混凝區(qū)內(nèi)廢水的流向為由上至下，混凝劑加藥環(huán)釋放混凝劑，第二曝氣管氣動攪拌混凝區(qū)內(nèi)的廢水，促進混凝反應(yīng)；混凝區(qū)底部設(shè)有第一出口，用于連通絮凝區(qū)底部。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的芬頓與電氧化耦合的污水處理裝置，其特征在于，所述絮凝區(qū)內(nèi)設(shè)有攪拌器，下部設(shè)有絮凝劑加藥環(huán)，絮凝區(qū)內(nèi)廢水的流向為由下至上，絮凝劑加藥環(huán)釋放絮混凝劑；絮凝區(qū)頂部設(shè)有第二出口，用于連通沉淀單元。
發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明提供一種芬頓與電氧化耦合的污水處理裝置，包括依次連接的聯(lián)合氧化反應(yīng)器、混凝單元和沉淀單元；聯(lián)合氧化反應(yīng)器內(nèi)由外向內(nèi)包括第一電極板、第二電極板和強化反應(yīng)筒，第一電極板和第二電極板分別電連接外部電源的正極和負極，以進行電氧化處理；強化反應(yīng)筒內(nèi)設(shè)有攪拌裝置，聯(lián)合氧化反應(yīng)器的底部且對應(yīng)強化反應(yīng)筒的位置設(shè)有氧化劑加藥管，用于向強化反應(yīng)筒內(nèi)輸入氧化劑，以進行芬頓反應(yīng)；
混凝單元包括依次連接的混凝區(qū)和絮凝區(qū)，混凝區(qū)和絮凝區(qū)的上游側(cè)均設(shè)有加藥管；沉淀單元由下至上包括刮泥機、斜板填料和溢流槽。
可選的，所述聯(lián)合氧化反應(yīng)器為圓柱形，第一電極板、第二電極板、強化反應(yīng)筒和聯(lián)合氧化反應(yīng)器的外殼均同心設(shè)置；外殼與第一電極板之間的空間為第一腔體，第一電極板與第二電極板之間的空間為第二腔體，第二電極板與第強化反應(yīng)筒之間的空間為第三腔體；
外殼的頂部設(shè)有進水管，用于向第一腔體內(nèi)輸入廢水，廢水再依次流經(jīng)第二腔體和第三腔體，進行電氧化處理；然后廢水流經(jīng)強化反應(yīng)筒內(nèi)部，進行芬頓氧化處理。
進一步可選的，所述第一電極板的頂部高于第一腔體和第二腔體的液面，底部懸空，使得第一腔體內(nèi)的廢水由上至下流動，再從第一電極板的底部進入第二腔體；
第二電極板的頂部低于第一電極板的頂部，底部連接聯(lián)合氧化反應(yīng)器的底面，使得第二腔體內(nèi)的廢水由下至上流動，再從第二電極板的頂部溢流至第三腔體；
強化反應(yīng)筒的頂部高于第三腔體的液面，底部懸空，使得第三腔體內(nèi)的廢水由上至下流動，再從強化反應(yīng)筒的底部進入強化反應(yīng)筒內(nèi)部。
進一步可選的，所述強化反應(yīng)筒的底部的直徑大于自身其它部分的直徑，即底部敞口，便于從第三腔體輸入的廢水和氧化劑加藥管的氧化劑進入強化反應(yīng)筒；
強化反應(yīng)筒的上部設(shè)有出水管，出水管連接混凝區(qū)的頂部，強化反應(yīng)筒內(nèi)的廢水由下至上流動，再由出水管輸入混凝區(qū)。
進一步可選的，所述聯(lián)合氧化反應(yīng)器的底面且對應(yīng)第一腔體和第二腔體的位置設(shè)有第一曝氣管，用于氣動擾動第一腔體和第二腔體內(nèi)的水體。
本發(fā)明的聯(lián)合氧化反應(yīng)器通過由外向內(nèi)依次設(shè)置的第一電極板、第二電極板和強化反應(yīng)筒，控制廢水流向，實現(xiàn)電氧化、芬頓氧化、雙氧水氧化的三級氧化分解廢水中的污染物。第一電極板和第二電極板的電氧化：電極板通電，廢水在兩個電極板間折流運行，充分和電極板接觸，電解氧化廢水中的污染物。電解氧化實現(xiàn)機理為直接氧化與間接氧化，其中，直接氧化作用為水通過電化學(xué)作用而產(chǎn)生·OH基團，其氧化活性極強，作用物無選擇性；間接氧化為水中具備高濃度Cl-，Cl-在陽極板放出電子的作用下形成Cl2，Cl-于溶液中形成ClO-，溶液中的Cl2/ClO-氧化作用可有效去除廢水中的污染物。
芬頓氧化：電解廢水的電極板產(chǎn)生Fe2+，廢水進入強化反應(yīng)筒和添加的雙氧水進一步強化芬頓反應(yīng)，雙氧水在Fe2+的催化作用下，生成具有高反應(yīng)活性的羥基自由基·OH，·OH與大多數(shù)有機物作用使其降解。
雙氧水氧化：強化反應(yīng)筒內(nèi)的雙氧水作為一種強氧化性物質(zhì)，與大多數(shù)有機物作用，使其降解。
由于芬頓氧化會產(chǎn)生較多的污泥，部分小顆粒污泥隨產(chǎn)水進入混凝區(qū)，部分大顆粒污泥將沉降到聯(lián)合氧化反應(yīng)器的底部，而強化反應(yīng)筒的下方還有氧化劑和來自第三腔體的水體需要進入強化反應(yīng)筒，導(dǎo)致底部進水進料擾動污泥，使得污泥重返強化反應(yīng)筒內(nèi)，同時污泥也占用強化反應(yīng)筒和聯(lián)合氧化反應(yīng)器的空間，降低了污水處理量。
可選的，所述氧化劑加藥管為環(huán)狀，且氧化劑加藥管的直徑略小于強化反應(yīng)筒的底部的直徑，使得氧化劑加藥管輸入的雙氧水優(yōu)先進入強化反應(yīng)筒內(nèi)的邊緣；
氧化劑加藥管的噴口向下設(shè)置，避免從強化反應(yīng)筒落下的污泥堵塞噴口而影響加藥。
可選的，所述第二電極板的底部設(shè)有一圈導(dǎo)流板，導(dǎo)流板處于氧化劑加藥管的下方，導(dǎo)流板為向下凹陷的弧形板，其兩側(cè)高度相同，外側(cè)邊固定在第二電極面對強化反應(yīng)筒的側(cè)面上，內(nèi)側(cè)邊懸空；
導(dǎo)流板的環(huán)寬不小于氧化劑加藥管的環(huán)寬，使得經(jīng)導(dǎo)流板導(dǎo)流進入強化反應(yīng)筒底部的水流能覆蓋氧化劑加藥管的加藥面積，并攜帶雙氧水進入強化反應(yīng)筒的邊緣。
可選的，所述強化反應(yīng)筒的邊緣設(shè)有若干個攪拌裝置，若干個攪拌裝置沿著強化反應(yīng)筒的周向均勻設(shè)置，用于攪拌強化反應(yīng)筒邊緣上升的污水和雙氧水。
本發(fā)明通過氧化劑加藥管和導(dǎo)流板的設(shè)置，使得第三腔體內(nèi)污水經(jīng)過弧形的導(dǎo)流板而轉(zhuǎn)向，從氧化劑加藥管的下方經(jīng)過，攜帶雙氧水向上進入強化反應(yīng)筒，且先進入強化反應(yīng)筒的邊緣處，經(jīng)過若干個攪拌裝置的攪拌，將邊緣處的新進水推向強化反應(yīng)筒的中心，在進行氧化反應(yīng)的同時，水體向上流動，反應(yīng)產(chǎn)生的污泥主要從強化反應(yīng)筒的中部(即對應(yīng)環(huán)狀的氧化劑加藥管的中部空心處)向下掉落，泥水分離，因為該處沒有直接上升的水流，而是攪拌裝置橫向或斜向攪動帶來的水體混合，污泥下降的阻力較小，有利于泥水分離，下落的污泥不影響進水和加藥管加藥，污泥最終落在聯(lián)合氧化器的底部，通過排渣口排出即可。
可選的，所述混凝區(qū)的上部設(shè)有混凝劑加藥環(huán)，底部設(shè)有第二曝氣管，混凝區(qū)內(nèi)廢水的流向為由上至下，混凝劑加藥環(huán)釋放混凝劑，第二曝氣管氣動攪拌混凝區(qū)內(nèi)的廢水，促進混凝反應(yīng)；混凝區(qū)底部設(shè)有第一出口，用于連通絮凝區(qū)底部。
可選的，所述絮凝區(qū)內(nèi)設(shè)有攪拌器，下部設(shè)有絮凝劑加藥環(huán)，絮凝區(qū)內(nèi)廢水的流向為由下至上，絮凝劑加藥環(huán)釋放絮混凝劑；絮凝區(qū)頂部設(shè)有第二出口，用于連通沉淀單元。
（發(fā)明人：婁廣亮;牛瑞勝;任曉敏;郭永正;孫振洲;陳然;賴明建;郭全杰;孫騰飛;王效騫;何朋英;田攀陽）
