专利名称：具有电位测控功能的三维电极-膜反应器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种工业废水新的处理技术。
背景技术：
废水处理技术发展至今采用了不少物理、化学和生物原理的处理技术，但是对有毒、难生化降解，如印染、造纸、制药、农药、医院等废水的处理至今仍然是个难题。有人采用三维电极或三元电极(three-dimensional electrode)电化学反应器进行污水处理，利用装填的材料表面带电成为新的一极(第三极)，从而在材料表面的工作电极能够发生电化学反应。与二维电极相比，三维电极的比表面积大大增加，而且因材料粒子间距小，电极间的传质效果得到改善，所以它具有较高的效率。特别是当废水电导率较低时，将充分体现出三维电极的优点。三维电极电化学反应器的反应区域不再局限于电极的简单几何表面，而是在整个床层的三维空间表面上进行。三维电极除具有上述优点外，还易于实现在不同电流密度下进行连续操作。目前还有人采用以活性炭纤维三维电极法处理印染废水，三维电极法的作用机理是能够聚合沉淀，使溶液的色度和TOC浓度降低，使难降解的废水有可能生成絮状物。但是三维电极法不能保证处理后的难降解废水水质符合要求，正因为此问题难以解决，所以三维电极反应器在废水处理方面的应用得到制约。另外三维电极反应器在自动化控制方面一直是薄弱环节，由此本发明考虑一种新的三维电极反应器结构，使上述问题得到满意的解决。
发明内容
本发明的目的是提供一种带有电位测控功能的三维电极加膜的反应器，可以处理难生化降解的工业废水并达到规定的水质要求。
本发明通过以下技术方案实现具有电位测控功能的三维电极—膜反应器是将三维电极反应器(1)与膜反应器(2)连接在一起，废水通过布水装置流入三维电极反应器，而后经出水管流入膜反应器。三维电极反应器(1)采用垂直型三维电极体系(阴、阳两极板平行于水流方向放置，即电流方向与液流方向垂直，其优点是电流方向与电解液流动方向正交，可以根据需要分别控制，易于实现阴极室与阳极室的分离，提高了反应器设计、控制的灵活性)。与三维电极反应器(1)中的极板平行和垂直方向各设一块探针固定板(3)，固定板两端设活动夹(4)，可使探针固定板置于不同位置。固定板上的探针(5)插入反应器内可在垂直方向上、下移动，从而测定反应器中的三维电位分布。探针(5)的输出传至信号处理器(6)。膜反应器(2)中的膜体采用浸入式中空纤维膜组件(7)，膜反应器的中间设一挡板(8)，膜组件(7)置于挡板一侧，挡板顶端浸没于水下10CM，挡板底端与膜组件(7)下部出水管基本在同一水平面。曝气器(9)置于膜组件(7)的下方，这样水流可以围绕挡板作循环流动，提高了曝气效果。三维电极反应器内没有设隔膜，填充了高阻抗粒子材料，在三维电极反应器(1)内紧贴外壳处放置不同厚度的绝缘板(10)，使阴、阳两极极板间距可调。这样可适应不同种类的废水，因要保证废水在两极板间流动，所以极板间距可调也就是意味着反应器可利用的宽度可调。与探针(5)相连接的信号处理器(6)接至A/D、D/A、I/O转换系统(11)，直流电源(12)、条件曝气器(13)、进水阀(14)、排泥阀(15)、液位计(16)也都分别接至A/D、D/A、I/O转换系统(11)。膜反应器内长时间运行后积累的絮状物通过底部排泥管定期排除。
附图1为三维电极—膜反应器装置图；附图2为三维电极反应器结构图；附图3为膜反应器结构图。其中1-三维电极反应器，2-膜反应器，3-探针固定板，4-活动夹，5-探针，6-信号处理器，7-中空纤维膜组件，8-挡板；9-曝气器，10-绝缘板，11-A/D、D/A、I/O转换系统，12-直流电源，13-条件曝气器，14-进水阀，15-排泥阀，16-液位计。
实施具体方式根据不同的水质用途，选用不同的控制条件，使处理后的水满足不同水质指标。三维电极反应器外壳采用防化学腐蚀的材质制成，阴、阳两极极板用不锈钢板。对本实施例而言，极板间距调为40厘米，电压保持18V，电流0.16A，膜反应器气水比为20∶1。反应器出口液位高度可调至适应该水量。进水为CODCr(化学需氧量)1590～1730mg/L，BOD5(五日生化需氧量)320～360mg/L，色度900～1100倍的印染废水。废水经三维电极反应器处理后通过导管流入膜反应器，最后通过膜组件的集水管流出。通电80～100分钟后，CODCr为160～185mg/L，BOD5为35～42mg/L，色度为50～60倍，达到《污水综合排放标准》(二级)。由于阴、阳两极极板的高度是按反应器最高出口液位高度设计，因此当出口液位高度调低时，极板的一部分就暴露于空气中，长时间通电运行会使极板氧化，本发明采用在暴露于空气中的部分极板上粘贴油纸。电解电源为直流电源，负、正极分别与阴、阳极板相接。调节外加电压可使反应器处于不同的工作状态。总电流和槽电压可通过电脑控制并输出数据。捕捉到的反应器中不同位置(探针测得)的电位信号经过滤波、择捡、排序，将结果以数据文件和三维图形的形式保存和显示，从而方便地进行实验数据的监测和分析。同时，对于电压、电流、停留时间、处理水量、工作状态等参数，采用D/A和I/O转换方式进行在线控制。另外，应用PLC的网络通讯接口，可实现对反应器的远程管理。
本发明的有益效果在于用于再生水回用时，满足CJ25.1-89《生活杂用水质标准》，即浊度＜5，色度＜30，BOD5＜10mg/L，COD＜50mg/L，氨氮＜10mg/L，阴离子合成洗涤剂＜0.5mg/L，总大肠杆菌群＜3个/L，游离余氯＞0.2mg/L。用于污水排放时，满足GB8978-1996《污水综合排放标准》(二级)，根据不同行业可以满足pH＝6～9，色度＜80，SS＜30～150mg/L，BOD5＜30～60mg/L，COD＜120～200mg/L，氨氮＜25～50mg/L，大肠菌群数＜500～1000个/L，总余氯＞3～6.5mg/L的出水水质。
权利要求
1.具有电位测控功能的三维电极一膜反应器，其特征是将三维电极反应器(1)与膜反应器(2)连接在一起，与三维电极反应器(1)中的极板平行和垂直方向各设一块探针固定板(3)，固定板两端设活动夹(4)，固定板上的探针(5)插入反应器内可在垂直方向上、下移动，探针(5)的输出传至信号处理器(6)，膜反应器(2)中的膜体采用浸入式中空纤维膜组件(7)，膜反应器的中间设一挡板(8)，膜组件(7)置于挡板一侧，挡板顶端浸没于水下10CM，挡板底端与膜组件(7)下部出水管基本在同一水平面，曝气器(9)置于膜组件(7)的下方。
2.按照权利要求1所述的具有电位测控功能的三维电极—膜反应器，其特征是在三维电极反应器(1)内紧贴外壳处放置不同厚度的绝缘板(10)，使阴、阳两极极板间距可调。
3.按照权利要求1或2所述的具有电位测控功能的三维电极—膜反应器，其特征是与探针(5)相连接的信号处理器(6)接至A/D、D/A、I/O转换系统(11)，直流电源(12)、条件曝气器(13)、进水阀(14)、排泥阀(15)、液位计(16)也都分别接至MD、D/A、I/O转换系统(11)。
全文摘要
本发明涉及一种对工业废水处理的新技术。具有电位测控功能的三维电极－膜反应器是将三维电极反应器与膜反应器连接在一起，废水流入三维电极反应器后经出水管流入膜反应器。膜反应器中的膜体采用浸入式中空纤维膜组件。与三维电极反应器中的极板平行和垂直方向各设一块探针固定板，固定板上的探针插入反应器可在垂直方向上、下移动，从而测定反应器中的三维电位分布，探针的输出传至信号处理器。在三维电极反应器内紧贴外壳处放置不同厚度的绝缘板，使阴、阳两极极板间距可调。本发明的有益效果在于用于再生水回用时，满足CJ25.1－89《生活杂用水质标准》。用于污水排放时，满足GB8978－1996《污水综合排放标准》(二级)。
文档编号C02F1/469GK1477064SQ0313039
公开日2004年2月25日 申请日期2003年7月11日 优先权日2003年7月11日
发明者孙宝盛, 薛松宇, 朱文亭, 邢国平, 齐庚申 申请人:天津大学