专利名称：废水处理系统的制作方法
技术领域：
本发明属于废水的净化领域，尤其涉及一种废水深度处理系统。
背景技术：
节约资源和保护环境是我国的一项基本国策。“十二五”期间，全国城市污水处理 回收利用率要达到10%的目标，每年可节约新鲜水资源70多亿m3，这可有效地缓解我国，尤其是干旱地区水资源短缺的问题，因此废水回用具有重要的现实意义。目前全国总的污水排放量是700多亿吨，全国再生水的用量只有16. 6亿m3，仅占全国废/污水排放量的2%，距离10%的目标相差很远。因此要完成这一目标不仅取决于国家政策的引导、市场水价的调整等宏观调控因素，更需要高效、清洁、投资省、运行成本低的可靠废水深度处理与回用技术的实际应用，因此再生水未来投资空间十分广阔。再生水是指城市生活污水及生产废水等经过预处理及生化法处理后达到排放标准的排放水，再经进一步的处理后，达到某一用途的水质标准，如工业冷却用水、城市园林景观灌溉等而回用于该生产过程的潜在水资源。但在废水达标处理过程中，原污/废水中的母体化合物已经发生了显著的变化，不仅体现在化合物的组成、性质上发生变化，而且其分子形态与尺寸大小都有显著的不同。因此，在深度处理中继续以生化法为主要净化工艺，则往往对COD(化学耗氧量)等关键控制水质指标的去除效率很低。目前再生水的处理技术常见的有膜技术、MBR法、Fonton试剂氧化法、光催化氧化法等，或与其他物化方法，如絮凝、过滤等的组合工艺。但这些组合工艺不仅存在处理流程长、占地面积大、运行成本高等具体问题；同时在处理过程中会产生大量的污泥。这些污泥含水率高，处理成本高，尤其是含有I类污染物的污泥更是如此。污泥的直接排放或污泥管理不当就使得处理污水的污水处理厂如今成为新的环境污染源，现已引起社会各界的高度关注，也成为目前废水处理过程中亟待解决的新问题。因此急需开发一种高效、处理过程清洁、低或无污泥产生的废水深度处理技术与
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发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种废水处理系统，该废水处理系统高效、能耗低、综合处理成本低廉，处理过程清洁、无或少污泥产生。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案一种废水处理系统,包括反应槽体和电解装置，所述反应槽体包括入水口和出水口，所述入水口和出水口分别设于所述反应槽体相对的两个侧壁的上端，所述电解装置包括正极板、负极板和电源，所述正极板和负极板设于所述反应槽体内，所述电源电性连接于所述正极板和负极板，尤其是，所述废水处理系统还包括电解供气系统、催化材料和分离网，所述电解供气系统包括曝气管和空气泵，所述曝气管设于所述反应槽体的底部，所述催化材料装填于所述反应槽体内，所述催化材料为负载过渡金属的碳基或二氧化硅基颗粒，所述分离网设于所述出水口处。优选的，在上述的废水处理系统中，所述催化材料中还掺杂有二氧化钛。优选的，在上述的废水处理系统中，多个所述正极板和负极板以一定的间隔设置，所述正极板和负极板平行且相邻设置。
优选的，在上述的废水处理系统中，多个所述曝气管以一定的间隔设置。优选的，在上述的废水处理系统中，所述曝气管平行于所述正极板。优选的，在上述的废水处理系统中，所述曝气管设于所述相邻的正极板和负极板之间。优选的，在上述的废水处理系统中，所述反应槽体由PP板或PVC板加工形成。与现有技术相比，在本发明的废水处理系统中，以碳基或SiO2基负载过渡金属掺杂TiO2等制备了既能够从低浓度废水中选择性富集污染物，又具有高度电催化活化性能的环境催化材料；该材料按照一定的填充量要求装填到反应槽体中，并与废水的电解技术相结合；同时利用电解供气系统，为反应槽体中的负极板提供氧气(DO)以供电活化时产生活性氧物种，同时也为催化材料提供定向循环的动力。由于在反应槽体中添加了催化材料，使得对较低浓度难降解废水的处理效果与处理效率得到大幅度的提高；与目前废水三维电解技术相比，该技术采用的是流化床而非固定床，催化材料失活与结垢风险大大降低，催化材料的催化效率得到了很大的提高且填充量较少。由于催化材料对DO的催化活性强且催化材料的机械稳定性优良，在处理过程中污染物几乎都被完全降解且催化材料本身不易粉化，所以该技术与传统电解或三维电解技术的最大区别是其其能耗低、综合处理成本低廉，且处理过程清洁、无或少污泥产生。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I所示为本发明具体实施例中提供的废水处理系统的俯视图；图2所示为本发明具体实施例中提供的废水处理系统的正面视图。
具体实施例方式为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式
对本发明进行清楚、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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明实施例提供了一种废水处理系统，包括反应槽体和电解装置，所述反应槽体包括入水口和出水口，所述入水口和出水口分别设于所述反应槽体相对的两个侧壁的上端，所述电解装置包括正极板、负极板和电源，所述正极板和负极板设于所述反应槽体内，所述电源电性连接于所述正极板和负极板，所述废水处理系统还包括电解供气系统、催化材料和分离网，所述电解供气系统包括曝气管和空气泵，所述曝气管设于所述反应槽体的底部，所述催化材料装填于所述反应槽体内，所述催化材料为负载过渡金属的碳基或二氧化硅基颗粒，所述分离网设于所述出水口处。参图I和图2所示，废水处理系统10包括反应槽体11、电解装置12、电解供气系统13、催化材料14和分离网15。反应槽体11优选设置成矩形体，采用PP板或PVC板加工而成。反应槽体11左方侧壁的上端开设有入水口 111，反应槽体11右方侧壁的上端开设有出水口 112，出水口 112优选低于入水口 111的高度。反应槽体11的下端还可以设有排空口 113，排空口 113可以在废水处理系统10不使用时将反应槽体11内的废水排放出去。入水口 111、出水口 112和排空口 113处可分别设有阀门(图未示)。在其他实施方式中，反应槽体11的形状可以设置成其他形状，例如圆柱体。电解装置12包括正极板121、负极板122和电源123。正极板121和负极板122安装于反应槽体11内，且均为石墨电极板。多个石墨电极板在反应槽体11内沿从左到右(入水口 111至出水口 112的方向)的方向以一定的间隔排布，并按照正负极交互式方法与配置的电源123的正负极输出端电性连接，电源123优选为直流电源。正极板121和负极板122垂直于反应槽体11的底板。在实际应用中，由于反应槽体11体积的限制，正极板121和负极板122可以仅设置为一组,即只有一个正极板121和一个负极板122。电解供气系统13包括曝气管131和空气泵132。曝气管131设有多个，且平行分布于反应槽体11的底部，曝气管131优选平行于所述正极板121或负极板122设置，进一步地，曝气管131优选设于相邻的正极板121和负极板122之间。空气泵132连接于曝气管131，可以为反应槽体11中的负极板122提供氧气以供电活化时产生活性氧物种，同时也为催化材料14提供定向循环的动力，进而使得催化材料14失活与结垢风险大大降低，催化材料14的催化效率得到了很大的提高。电解供气系统13还可以包括空气流量计或空气阀等。在其他实施方式中，曝气管131的数量也可仅设置有一个。催化材料14为负载过渡金属的碳基或二氧化硅基颗粒，催化材料14中还可以掺杂有二氧化钛。该催化材料14既能够从低浓度废水中选择性富集污染物，又具有高度电催化活化性能。在反应槽体11中添加了催化材料14，使得对较低浓度难降解废水的处理效果与处理效率得到大幅度的提高。催化材料14的装填量占反应槽体11的容积优选为30 % 60 %。分离网15设于出水口 122处，以拦截催化材料14，防止催化材料14被水带走而流失。利用上述废水处理系统10对废水进行处理的过程中，通过泵驱动，使得废水运送至入水口 111，经过流量计计量后，进入到反应槽体11中进行电催化氧化处理，平均反应时间(即水力停留时间)为20min即可。废水经处理后的出水水质可满足设计标准的要求。排放标准按照目前城镇污水处理厂排放标准(GB18918-2002) I类(A标准)执行(即COD低于 50mg/L) ο
用户根据实际需要，用于不同的废水或满足不同的用途需求时，可调整反应时间或调整电解参数与催化材料14装填量，经过参数优化后即可满足不同类型的工业废水的处理要求。以下结合实施例对本发明提供的废水处理系统10的效果进行详细说明。
实施例1对炼油废水生化后出水的处理效果分析。炼油废水属于难降解废水，炼油过程用水量大，排放废水的水质复杂且波动性强。利用处理能力为60L/h的上述废水处理系统10，对一家炼油厂废水经过生化后的排放水进行了 30天的现场连续运行试验。结果表明当进水水质指标COD波动变化在80. 0-360mg/L之间，平均值220mg/L ;氨氮浓度在40. Omg/L左右时，控制反应时间为20min，反应后系统出水的COD低于50mg/L，平均去除率可达80. 1% ;出水的氨氮浓度低于4mg/L，对氨氮去除率达到90%以上；电解结束时系统的平均产泥量低于每升废水50mg。而且出水水质好且变化平稳，这说明系统对有机物的抗冲击性很好。实施例2印染废水生化后出水的处理效果分析。印染工业用水量大，水质复杂，污染物浓度波动性大。利用处理能力为60L/h的上述废水处理系统10，对多家印染废水生化后的排放水进行了 3周的现场连续运行试验。实验水的主要水质指标为进水水质指标COD波动变化在80-120mg/L之间，平均值100mg/L时；色度为40-80，平均值为60。实验时控制反应时间为20min。出水结果表明该装置对COD的平均去除率仍然可达60%，出水COD低于50mg/L，色度的去除率接近100% ;电解结束时系统的平均产泥量低于每升废水60mg。出水水质平稳，效果良好，可以达到回用水的水质标准要求。实施例3生活废水生化处理后出水的深度处理效果分析。生活废水的产生量目前已经超过工业废水的排放量，成为我国废水处理行业中的主要废水来源，同时它也是今后回用水领域中的最重要的潜在水源。根据目前我国的生活污水排放标准，要求处理后的排放水COD低于50或60mg/L的标准。在江苏省太湖流域要求COD低于50，且氨氮低于5或8mg/L。但这一标准对于一些老的污水处理厂而言，其工艺设计时COD要求低于80或120mg/L，而对氨氮无标准要求。因此该技术适合用于对老污水处理厂的技术改造及今后的废水回用流域。利用处理能力为60L/h的上述废水处理系统10，对一家老污水处理厂30天的现场试验，试验水质为进水水质指标COD波动变化在60_150mg/L之间，平均值105mg/L时；氨氮为20-60mg/L,平均值为40mg/L。实验时控制反应时间为20min。出水结果表明该装置对COD的平均去除率仍然可达70%，氨氮的去除率接近100%;电解结束时系统的平均产泥量低于每升废水30mg。出水水质好且变化平稳，效果良好，可以达到回用水的水质标准要求。上述结果说明，本发明的废水处理系统10能够广泛应用于不同的废水处理中，而且处理效果好，系统产泥量低，过程清洁，处理成本低，具有很大的市场前景。总上所述，在本发明的废水处理系统中，以碳基或SiO2基负载过渡金属掺杂TiO2等制备了既能够从低浓度废水中选择性富集污染物，又具有高度电催化活化性能的环境催化材料；该材料按照一定的填充量要求装填到反应槽体中，并与废水的电解技术相结合；同时利用电解供气系统，为反应槽体中的负极板提供氧气(DO)以供电活化时产生活性氧物种，同时也为催化材料提供定向循环的动力。由于在反应槽体中添加了催化材料，使得对较低浓度难降解废水的处理效果与处理效率得到大幅度的提高；与目前废水三维电解技术相比，该技术采用的是流化床而非固定床，催化材料失活与结垢风险大大降低，催化材料的催化效率得到了很大的提高。由于催化材料对DO的催化活性强且催化材料的机械稳定性优良，在处理过程中污染物几乎都被完全降解且催化材料本身不易粉化，所以该技术与传统电解或三维电解技术的最大区别是其能耗低、综合处理成本低廉，且处理过程清洁、无或少污泥产生。
而且多种生产废水的现场试验结果显示，该技术系统对生活污水处理系统的出水、印染废水生化系统出水及炼油厂生化处理系统出水等的深度处理具有设备容积效率高、处理效果好、低或无污泥产生、出水水质稳定、运行成本低、能耗小，自动化程度高、操作简单，且与原有的水处理系统兼容性好等诸多技术优点。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求
1.一种废水处理系统，包括反应槽体和电解装置，所述反应槽体包括入水口和出水口，所述入水口和出水口分别设于所述反应槽体相对的两个侧壁的上端，所述电解装置包括正极板、负极板和电源，所述正极板和负极板设于所述反应槽体内，所述电源电性连接于所述正极板和负极板，其特征在于所述废水处理系统还包括电解供气系统、催化材料和分离网，所述电解供气系统包括曝气管和空气泵，所述曝气管设于所述反应槽体的底部，所述催化材料装填于所述反应槽体内，所述催化材料为负载过渡金属的碳基或二氧化硅基颗粒，所述分离网设于所述出水口处。
2.根据权利要求I所述的废水处理系统，其特征在于所述催化材料中还掺杂有二氧 化钛。
3.根据权利要求I所述的废水处理系统，其特征在于多个所述正极板和负极板以一定的间隔设置，所述正极板和负极板平行且相邻设置。
4.根据权利要求3所述的废水处理系统，其特征在于多个所述曝气管以一定的间隔设置。
5.根据权利要求4所述的废水处理系统，其特征在于所述曝气管平行于所述正极板。
6.根据权利要求5所述的废水处理系统，其特征在于所述曝气管设于所述相邻的正极板和负极板之间。
7.根据权利要求I所述的废水处理系统，其特征在于所述反应槽体由PP板或PVC板加工形成。
全文摘要
本发明提供的废水处理系统，包括反应槽体和电解装置，所述反应槽体包括入水口和出水口，所述入水口和出水口分别设于所述反应槽体相对的两个侧壁的上端，所述电解装置包括正极板、负极板和电源，所述正极板和负极板设于所述反应槽体内，所述电源电性连接于所述正极板和负极板，所述废水处理系统还包括电解供气系统、催化材料和分离网，所述电解供气系统包括曝气管和空气泵，所述曝气管设于所述反应槽体的底部，所述催化材料装填于所述反应槽体内，所述催化材料为负载过渡金属的碳基或二氧化硅基颗粒，所述分离网设于所述出水口处。本发明的废水处理系统高效、处理过程清洁、无或少污泥产生。
文档编号C02F1/461GK102616893SQ20121009592
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月1日 优先权日2012年4月1日
发明者刘帅, 刘德启, 畅如 申请人:苏州大学