一种水体污染臭氧电极耦合氧化净化设备及其净化工艺的制作方法

本发明涉及水处理领域，尤其涉及一种水体污染臭氧电极耦合氧化净化设备及其净化工艺。

背景技术：

随着我国国民经济的发展，各类产业飞速增长，带来了日益严峻的环境问题。尤其是工农业生产过程中，排放到自然水体中的各类污染物，严重影响了水质，造成了各类水体污染及富营养化，甚至危害水生态安全及人体健康。例如滇池、太湖、巢湖等湖泊的蓝藻爆发，以及淮河、苏州河、松花江等河流的水体污染等等，都严重影响了居民的饮用水安全和生活质量。

近些年来，随着国家治理不断深入，水环境逐步得到改善，水污染防治也初见成效。然而，水体污染是一个逐步累积的过程，水环境的治理和改善也不是一朝一夕能完成的，我国水体污染的治理工作仍需持续和不断深入。

总体而言，随着水污染防治工作的不断推进，诸多水体污染治理修复技术和装备应运而生。然而现有水体污染治理技术大多以过滤、吸附、沉淀和降解各类营养盐为主，对于众多污染水体，依然存在低溶解氧好氧反应困难、富营养化水体藻类难以灭除、水体长期累积的大肠杆菌/细菌等生物指标难以杀灭、大多处理技术及装备自动化程度低且控制不方便等问题。

综上所述，如何针对水体污染及富营养化等问题，有效实现同步降解水体营养盐、灭除藻类和细菌等污染物，并提高操控便捷性和工作效率，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种水体污染臭氧电极耦合氧化净化设备。

本发明还提供了一种水体污染臭氧电极耦合氧化净化设备的净化工艺。

本发明的创新点在于本发明中为受污染及富营养水体营养盐降解和藻类灭除提供一体化系统处置，设备结构简单、处理成本低，处理效果好。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：一种水体污染臭氧电极耦合氧化净化设备，包括进水过滤器、电极臭氧反应器，所述电极臭氧反应器包括反应箱和位于反应箱底部的若干臭氧生成电极组，所述反应箱上部侧壁设有出水口，所述反应箱下部侧壁设有进水口，所述进水过滤器出水口通过管道和进水口连通。

进一步地，所述进水过滤器出水口和进水口连接处还设有引流泵。

进一步地，所述反应箱从下至上设有若干折流板。使臭氧均匀分布和充满装置，防止臭氧发生作用的局限性。

进一步地，所述反应箱下部侧壁设有若干插口，每个插口内部均设有臭氧生成电极组，所述臭氧生成电极组包括安装法兰板、顶部开口的插框和位于插框内的若干臭氧生成电极，所述插框外壁还设有若干过水孔，所述安装法兰板上设有第一止水圈安装槽，所述第一止水圈安装槽内设有第一止水圈，所述安装法兰板位于插框的一端且将插口密封；安装法兰板和反应箱通过螺丝连接；所述臭氧生成电极包括若干间隔布置的阳极板和阴极板，所述阴极板为不锈钢材质，所述阳极为ti材质，阳极板外表面涂覆有触媒层，触媒层为掺杂了sb和ni的sno2复合膜层。

进一步地，所述臭氧生成电极组包括外壳、位于外壳内的螺旋棒，螺旋棒和外壳内壁存在间距，所述外壳一端设有缩颈、另一端设有电极组出水口，外壳侧壁设有电极组进水口位于远离电极组出水口一端，所述螺旋棒一端伸出缩颈且螺旋棒和缩颈之间设有绝缘密封圈，所述外壳为不锈钢材质，所述螺旋棒为ti材质，所述螺旋棒上涂覆有触媒层，触媒层为掺杂了sb和ni的sno2复合膜层，所述螺旋棒伸出端部处设有阳极连接端口，外壳外壁设有阴极连接端口，所述螺旋棒伸出端部处还设有绝缘密封帽，所述绝缘密封帽套设在缩颈上且绝缘密封帽上设有用于伸出阳极连接端口的通孔，缩颈处设有外螺纹，所述绝缘密封帽和缩颈螺纹旋接；所述反应箱下部侧壁设有若干插口，所述外壳插入插口，外壳外壁焊接在插口处，其外壳缩颈一端和电极组进水口均位于反应箱外，电极组出水口位于反应箱内；所述电极组进水口为反应箱的进水口。污染水体可以更充分的和臭氧发生反应。

进一步地，所述进水过滤器的上端面设有若干台阶安装孔，所述台阶安装孔内可拆卸连接过滤件，所述过滤件包括限位连接块，所述限位连接块的外端面固定连接橡胶凸环，所述限位连接块的上端面设有弧形提拉把手，所述限位连接块的下端面设有过滤网安装框，所述过滤网安装框的内壁设有过滤网，所述过滤网安装框与所述限位连接块的连接处设有第二止水圈安装槽，所述第二止水圈安装槽内部设有第二止水圈。

进一步地，所述电极臭氧反应器底部设有支架，所述进水过滤器及电极臭氧反应器均固定在支架上。

进一步地，所述支架上还设有检测箱，所述检测箱内设有若干水质检测仪，出水口处设有出水管，出水管上设有出水支管和检测箱连通；检测箱和反应箱之间设置有回流管，回流管上设有回流泵。可以对出水进行检测。

进一步地，所述电极臭氧反应器的上端面设有转动电机，所述转动电机的输出端连接转动混合件，所述转动混合件设置在所述反应箱内部，所述转动混合件包括连接环，所述连接环与所述转动电机的输出端固定连接，所述连接环的外端面均匀分布一组搅拌叶。

一种水体污染臭氧电极耦合氧化净化设备的净化工艺，包括以下步骤：

(1)将污染水体经过进水过滤器过滤后泵入电极臭氧反应器；

(2)在电极臭氧反应器内的臭氧生成电极组上施加直流电源；臭氧生成电极组上产生的·oh和o3与泵入电极臭氧反应器内的污染水体充分反应；

(3)每组臭氧生成电极组单独控制，根据污染水体的进水量及水质情况控制臭氧生成电极组的开启数量；

(4)通过检测箱内的水质检测仪检测电极臭氧反应器的出水水质，水质达标后排放；水质不达标则将检测箱内水回流至电极臭氧反应器继续反应至水质达标后排放。

本发明的有益效果是：

1、本发明中的设备结构简单、处理成本低，使用功能多样化，处理效果好。

2、本发明中的设备中电解水产生的·oh和o3等强氧化产物，可以对污染水体中污染物进行迅速降解去除，同时将污染水体中富含的一些有害重金属进行还原，去除毒性。

3、本发明中臭氧可以和污染水体充分混合，反应更充分。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2位折流板的位置分布示意图

图3为实施例1中的臭氧生成电极组的立体图；

图4为实施例2中的臭氧生成电极组的布置图；

图5为实施例2中的臭氧生成电极组的示意图；

图6为过滤件的剖视图；

图7为转动混合件的俯视图；

图8为台阶孔的基本结构示意图。

图中：1进水过滤器、2电极臭氧反应器、3反应箱、4臭氧生成电极组、5出水口、6进水口、7折流板、8插口、9支架、10检测箱、11出水管、12出水支管、13回流管、14回流泵、15引流泵、1.1台阶孔、1.2过滤件、1.21限位连接块、1.22橡胶凸环、1.23弧形提拉把手、1.24过滤网安装框、1.25过滤网、1.26第二止水圈安装槽、2.1转动电机、2.2转动混合件、2.21连接环、2.22搅拌叶、4.1安装法兰板、4.2插框、4.3臭氧生成电极、4.4外壳、4.5螺旋棒、4.6缩颈、4.7电极组出水口、4.8电极组进水口、4.9绝缘密封圈、4.10绝缘密封帽、4.11第一止水圈安装槽、4.21过水孔、4.41阴极连接端口、4.51阳极连接端口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1：如图1、2、3、6、7、8所示，一种水体污染臭氧电极耦合氧化净化设备，包括进水过滤器1、电极臭氧反应器2，电极臭氧反应器2包括反应箱3和位于反应箱3底部的若干臭氧生成电极组4，反应箱3上部侧壁设有出水口5，反应箱3下部侧壁设有进水口6，进水过滤器出水口1.1通过管道和进水口6连通，在管道上还设有引流泵15用于输送水流，反应箱3从下至上设有若干折流板7，所述折流板7通过螺栓倾斜固定在所述反应箱3的内部。反应箱3下部侧壁设有若干插口8，臭氧生成电极组4包括安装法兰板4.1、顶部开口的插框4.2和位于插框4.2内的若干臭氧生成电极4.3，所述插框4.2的外壁上还设有若干过水孔4.21，所述安装法兰板4.1上设有第一止水圈安装槽4.11，所述第一止水圈安装槽4.11内设有第一止水圈，安装法兰板4.1位于插框4.2的一端且将插口8密封；安装法兰板4.1和反应箱3通过螺丝连接；臭氧生成电极4.3包括若干间隔布置的阳极板和阴极板，阴极板为不锈钢材质，阳极为ti材质，阳极板外表面涂覆有触媒层，触媒层为掺杂了sb和ni的sno2复合膜层，臭氧生成电极4.3和触媒由专利号为“zl2015103760970”公开。

所述进水过滤器1的上端面设有若干台阶安装孔1.1，所述台阶安装孔1.1内可拆卸连接过滤件1.2，所述过滤件1.2包括限位连接块1.21，所述限位连接块1.21的外端面固定连接橡胶凸环1.22，在使用时通过对限位连接块1.21施加压力，从而导致橡胶凸环1.22产生形变，使其与台阶安装孔1.1的内壁卡紧，所述限位连接块1.21的上端面设有弧形提拉把手1.23，所述限位连接块1.21的下端面设有过滤网安装框1.24，所述过滤网安装框1.24的内壁设有过滤网1.25，所述过滤网安装框1.24与所述限位连接块1.21的连接处设有第二止水圈安装槽1.26，所述第二止水圈安装槽1.26内部设有第二止水圈，在使用时通过止水圈达到密闭效果，由于进水过滤器1为第一道过滤步骤，过滤的杂质较多，容易堵塞，因此将进水过滤器设置在顶部，同时还将其设置为可拆卸式，即避免了安装步骤繁琐，又方便了使用者对过滤件的清洗。

电极臭氧反应器2底部设有支架9，进水过滤器1及电极臭氧反应器2均固定在支架9上。支架9上还设有检测箱10，检测箱10内设有若干水质检测仪，出水口5处设有出水管11，出水管11上设有出水支管12和检测箱10连通；检测箱10和反应箱3之间设置有回流管13，回流管13上设有回流泵14。

所述电极臭氧反应器2的上端面设有转动电机2.1，所述转动电机2.1的输出端连接转动混合件2.2，所述转动混合件2.2设置在所述反应箱3的内部，所述转动混合件2.2包括连接环2.21，所述连接环2.21与所述转动电机2.1的输出端固定连接，所述转动电机2.1的输出端和反应箱3的连接处还设有密封环，所述连接环2.21的外端面均匀分布一组搅拌叶2.22，所述搅拌叶2.22为l形；水体污染臭氧电极耦合氧化净化设备还包括自动控制系统，自动控制系统包括plc装置、在线检测功能、数据联网功能。可以根据出水水质自动控制进水量及臭氧生成电极组的开启量以及停留时间，自动化程度高。

实施例2：如图1、2、4、5、6、7、8所示，一种水体污染臭氧电极耦合氧化净化设备，包括进水过滤器1、电极臭氧反应器2，电极臭氧反应器2包括反应箱3和位于反应箱3底部的若干臭氧生成电极组4，反应箱3上部侧壁设有出水口5，反应箱3下部侧壁设有进水口6，进水过滤器出水口1.1通过管道和进水口6连通，在管道上还设有引流泵15用于输送水流，反应箱3从下至上设有若干折流板7，所述折流板7通过螺栓倾斜固定在所述反应箱3的内部。

臭氧生成电极组4包括外壳4.4、位于外壳4.4内的螺旋棒4.5，螺旋棒4.5和外壳4.4内壁存在间距，外壳4.4一端设有缩颈4.6、另一端设有电极组出水口4.7，外壳4.4侧壁设有电极组进水口4.8位于远离电极组出水口4.7一端，螺旋棒4.5一端伸出缩颈4.6且螺旋棒4.5和缩颈4.6之间设有绝缘密封圈4.9，外壳4.4为不锈钢材质，螺旋棒4.5为ti材质，外壳4.4内壁设有内螺纹，螺旋棒4.5上涂覆有触媒层，触媒层为掺杂了sb和ni的sno2复合膜层，螺旋棒4.5伸出端部处设有阳极连接端口4.51，外壳4.4外壁设有阴极连接端口4.41，螺旋棒4.5伸出端部处还设有绝缘密封帽4.10，绝缘密封帽4.10套设在缩颈4.6上且绝缘密封帽4.10上设有用于伸出阳极连接端口4.51的通孔4.11，缩颈4.6处设有外螺纹，绝缘密封帽4.10和缩颈4.6螺纹旋接；反应箱3下部侧壁设有若干插口8，外壳4.4插入插口8，外壳4.4外壁焊接在插口8处，其外壳4.4缩颈4.6一端和电极组进水口4.8均位于反应箱3外，电极组出水口4.7位于反应箱3内；电极组进水口4.8为反应箱3的进水口6。

所述进水过滤器1的上端面设有若干台阶安装孔1.1，所述台阶安装孔1.1内可拆卸连接过滤件1.2，所述过滤件1.2包括限位连接块1.21，所述限位连接块1.21的外端面固定连接橡胶凸环1.22，在使用时通过对限位连接块1.21施加压力，从而导致橡胶凸环1.22产生形变，使其与台阶安装孔1.1的内壁卡紧，所述限位连接块1.21的上端面设有弧形提拉把手1.23，所述限位连接块1.21的下端面设有过滤网安装框1.24，所述过滤网安装框1.24的内壁设有过滤网1.25，所述过滤网安装框1.24与所述限位连接块1.21的连接处设有第二止水圈安装槽1.26，所述第二止水圈安装槽1.26内部设有第二止水圈，在使用时通过止水圈达到密闭效果，由于进水过滤器1为第一道过滤步骤，过滤的杂质较多，容易堵塞，因此将进水过滤器设置在顶部，同时还将其设置为可拆卸式，即避免了安装步骤繁琐，又方便了使用者对过滤件的清洗。

电极臭氧反应器2底部设有支架9，进水过滤器1及电极臭氧反应器2均固定在支架9上。支架9上还设有检测箱10，检测箱10内设有若干水质检测仪，出水口5处设有出水管11，出水管11上设有出水支管12和检测箱10连通；检测箱10和反应箱3之间设置有回流管13，回流管13上设有回流泵14。

所述电极臭氧反应器2的上端面设有转动电机2.1，所述转动电机2.1的输出端连接转动混合件2.2，所述转动混合件2.2设置在所述反应箱3的内部，所述转动混合件2.2包括连接环2.21，所述连接环2.21与所述转动电机2.1的输出端固定连接，所述转动电机2.1的输出端和反应箱3的连接处还设有密封环，所述连接环2.21的外端面均匀分布一组搅拌叶2.22，所述搅拌叶2.22为l形。

在使用时，污染水体经过进水过滤器1过滤，过滤掉大颗粒杂质，保护臭氧生成电极组4不被污泥等堵塞，臭氧生成电极组4安装在反应箱3底部，反应箱3内设折流板7，折流板7可以在含臭氧的水体在上升过程中增加水流程，通过碰撞使得臭氧和水混合均匀，同时增加流程后，臭氧利用效率得以提升。经重复反应后，处理后的水从出水口5排出，或者可以增设出水过滤器，进一步提高出水水质。反应箱3出口通过增设直流旁路至检测箱10，检测箱10内装有检测cod等检测仪器，以便对出水进行加检测。

实施例3

一种水体污染臭氧电极耦合氧化净化设备的净化工艺，将污染水体经过进水过滤器1过滤后泵入电极臭氧反应器2；进水过滤器1过滤器过滤可以拦截悬浮物，以免对臭氧电极反应器内臭氧生成电极组4寿命产生影响，同时可以避免臭氧电极反应器内有淤泥沉积，降低电极臭氧反应器2处理负荷，同时保证出水悬浮物达标；在电极臭氧反应器2内的臭氧生成电极组4上施加直流电源；利用涂覆在阳极板表面的催化材料触媒，提高电极分解水产生的·oh，并利用催化材料激发水中含氧转化成臭氧。利用·oh和臭氧对污染水体中cod、氨氮、重金属等物质进行去除，同时利用·oh和臭氧的强氧化还原性，可对污染水体进行消毒杀菌、灭藻，保证出水达标。臭氧生成电极组4布置在臭氧电极反应器底部，从而可充分利用反应所产生的·oh和臭氧，提高利用效率，使得臭氧生成电极组4上产生的·oh和o3与泵入电极臭氧反应器2内的污染水体充分反应；每组臭氧生成电极组4单独控制，根据污染水体的进水量及水质情况控制臭氧生成电极组4的开启数量；通过检测箱10内的水质检测仪检测电极臭氧反应器2的出水水质，水质达标后排放；水质不达标则将检测箱10内水回流至电极臭氧反应器2继续反应至水质达标后排放，回流后可最大程度开启臭氧生成电极组4，增大·oh和o3的发生量。自动控制系统根据出水水质自动控制进水量及臭氧生成电极组的开启量以及停留时间，自动化程度高。

对于景观水处理时：表1为景观水的进水水质；表2为景观水的出水水质；处理方式为：开启20组臭氧生成电极组4，每组臭氧生成电极组4施加电压12v，电流10a，每组臭氧生成电极组4的臭氧发生量为1.8g/h。

景观水的进水量为2t/h，反应时间为15min。

表1

表2

综上所述，本发明的有益效果：本发明中的设备中电解水产生的·oh和o3等强氧化产物，可以对污染水体中污染物进行迅速降解去除，同时将污染水体中富含的一些有害重金属进行还原，去除毒性，其次本发明还在电极臭氧反应器的上端面增加了转动混合件，在使用时通过转动混合件和折流板的多重配合，从而使得臭氧可以和污染水体充分混合，反应更充分，大幅度的提高了本发明的实用效果，降低了原本的处理成本低，以及原本处理设备的制造成本。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。