一种适于废水深度处理的多级折流式微电解装置与方法
【专利摘要】本发明公开了一种适于有机废水深度处理的多级折流式微电解装置，它包括2～6级水平方向串联的折流式微电解反应器；每级折流式微电解反应器内垂直设置导流板将反应器内部空间分割为下降区和上升区；每级折流式微电解反应器底部设置有污泥沉淀区；各级折流式微电解反应器通过设置在侧壁上端的溢水口两两连通；所述上升区内设有填料床，填料床内填充有微电解电极材料，同时在填料床底部设有支撑体，支撑体上铺设曝气管道；所述污泥沉淀区底部设有泥斗，每级折流式微电解反应器的泥斗底部连通排泥管，且由排泥阀控制排泥。本发明方法还公开了利用上述适于有机废水深度处理的多级折流式微电解装置进行废水处理的方法。
【专利说明】一种适于废水深度处理的多级折流式微电解装置与方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及废水处理【技术领域】，特别是涉及一种适于废水深度处理的多级折流式微电解装置与方法。
【背景技术】
[0002]对难降解有机废水处理技术的研究一直是环保领域的热点和难点。产生该类废水的行业很广，如农药、煤化工、精细化工、印染等。该类废水经预处理和生化处理后出水往往色度较高，同时残留的有机物浓度仍较高，影响该类废水的达标排放。通常采用的深度处理技术主要有混凝沉淀、活性炭吸附、臭氧氧化等技术。但混凝沉淀往往处理效果不佳，脱色困难；活性炭吸附技术由于活性炭的再生和更换困难，运行成本高；而臭氧氧化设备投资高，运行管理要求高。而微电解技术因其处理效率相对较高、运行成本低、操作简便日益成为难降解有机废水深度处理技术研究的热点。
[0003]但传统的固定床微电解工艺仍然存在以下不足:
[0004](I)固定床微电解处理装置经一段时间的运行后，铁屑易板结，出现沟流、堵塞等现象，影响处理效果。
[0005](2)微电解技术对废水的悬浮物适应性不强，悬浮物的存在易造成固定床填料区的堵塞。
[0006](3)微电解技术一般在强酸性进水条件下使用，造成后续中和沉淀产生的污泥量较大，影响该技术的推广应用。
[0007](4)传统的固定床反应器一般为下部进水，上部出水，导致布水系统复杂，且动力消耗大。
【发明内容】
[0008]本发明所要解决的技术问题是提供一种不易发生堵塞、板结和沟流现象，能耗低、运行管理方便的适于废水深度处理的多级折流式微电解装置，用于难降解有机废水的深度处理。
[0009]本发明还要解决的技术问题是利用上述适于废水深度处理的多级折流式微电解装置进行废水深度处理的方法。
[0010]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下:
[0011]一种适于有机废水深度处理的多级折流式微电解装置，它包括2~6级水平方向串联的折流式微电解反应器；每级折流式微电解反应器内垂直设置导流板将反应器内部空间分割为下降区和上升区，下降区和上升区上部隔断、下部连通；每级折流式微电解反应器底部设置有污泥沉淀区；
[0012] 各级折流式微电解反应器通过设置在侧壁上端的溢水口两两连通，使得上一级折流式微电解反应器的上升区出水能够成为下一级折流式微电解反应器的下降区入水；第一级折流式微电解反应器侧壁相对于下降区顶部位置设置有进水管，最后一级折流式微电解反应器侧壁相对于上升区顶部位置设置有出水堰，出水堰与出水管连通；
[0013]所述每一级折流式微电解反应器设有pH控制系统；
[0014]所述上升区内设有填料床，填料床内填充有微电解电极材料，同时在填料床底部设有支撑体，支撑体由钢砼梁或钢梁及位于其上的多孔板组成，支撑体上铺设曝气管道，利用压缩空气在填料床内进行搅拌和松动床层；
[0015]所述污泥沉淀区底部设有泥斗，每级折流式微电解反应器的泥斗底部连通排泥管，且由排泥阀控制排泥。
[0016]其中，所述的折流式微电解反应器为钢砼结构或钢结构防腐池体，所述的折流式微电解反应器内部结构皆经过防腐处理。
[0017]其中，所述的pH控制系统包括酸液投加系统、酸液管、酸液电磁阀和pH探头及控制系统；酸液投加系统通过酸液管连通至各级折流式微电解反应器的下降区，PH探头设置于各级折流式微电解反应器的上升区，酸液电磁阀设置在酸液管上，由控制系统控制每级折流式微电解反应器的酸液投加量。
[0018]其中，所述的曝气管通过空气管与压缩空气泵连通，且由设置于空气管上的空气阀调节每级折流式微电解反应器的曝气量。
[0019]其中，所述的微电解电极材料中的阳极材料为铁屑、铁刨花或铝刨花，阴极材料为铜网，铜网为多层，每层铜网上都覆盖有阳极材料。
[0020]其中，填料床严格控制层高，减轻床层自身的重力压实作用，避免板结，填料床的层高为0.5~1.5m。
[0021 ] 其中，每一级反应器均为敞口。
[0022]利用上述适于有机废水深度处理的多级折流式微电解装置进行废水处理的方法，废水由进水管进入第一级折流式微电解反应器的下降区，沿导流板向下流动再折流至上升区进入填料床进行微电解反应，填料床内经曝气管通入压缩空气进行气体搅拌，第一级折流式微电解反应器上升区的出水经过溢流口进入第二级折流式微电解反应器的下降区沿导流板向下流动再折流至上升区，以此类推，最终出水经过最后一级折流式微电解反应器的出水堰进入出水管排出进行后续的废水处理工艺(例如中和混凝沉淀系统，必要时再接入BAF或接触氧化池进一步处理)；每一级折流式微电解反应器的下降区加酸调整废水pH，每一级折流式微电解反应器的污泥沉淀区收集沉淀的污泥，定期排出废水带入或反应过程中产生的悬浮物防止填料床的堵塞。
[0023]其中，每一级反应器的下降区加酸调整废水pH，使得每级折流式微电解反应器上升区内废水为弱酸性或近中性。
[0024]本发明所适用的有机废水为农药、印染、化工等难降解有机废水。
[0025]本发明一方面通过曝气和水流作用松动床层，避免了传统微电解装置由于固定床重力造成的压实作用，电极材料不易板结和沟流；另一方面无需设置机械搅拌系统，设备简单，对悬浮物的适应性强，运行及维护成本更低。由于处理对象为生化出水，PH值较高，本装置通过分步投加少量的酸将PH控制在弱酸性或近中性，同时采用空气搅拌来促进“吸氧腐蚀”，大大提高了微电解反应的处理效果。
[0026] 有益效果:本发明装置与方法结构紧凑，操作简便，能耗低，在改善微电解处理效果的同时可有效避免传统微电解工艺经常出现的堵塞、沟流、板结等现象，同时污泥产生量低，并且在水力高程上易于其它工艺单元进行衔接。此外，由于反应器设有下降区，无需设置布水系统,动力消耗更小。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是本发明的结构示意图。
[0028]其中，1.下降区；2.上升区；3.污泥沉淀区；4.导流板；5.支撑体；6.曝气管；
7.填料床；8.出水堰；9.pH探头及控制系统；10.压缩空气泵；11.酸液投加系统；12.酸液电磁阀；13.空气阀；14.排泥阀；15.溢水口 ；16.进水管；17.出水管；18.排泥管；19.空
气管；20.酸液管。
【具体实施方式】
[0029]根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
[0030]实施例1:
[0031]由图1可知，一种适于有机废水深度处理的多级折流式微电解装置，它包括2~6级水平方向串联的折流式微电解反应器；每级折流式微电解反应器内垂直设置导流板4将反应器内部空间分割为下降区I和上升区2，下降区I和上升区2上部隔断、下部连通；每级折流式微电解反应器底部设置有污泥沉淀区3，所述污泥沉淀区3底部设有泥斗，每级折流式微电解反应器的泥斗底部连通排泥管18，且由排泥阀14控制排泥。
[0032]各级折流式微电解反应器通过设置在侧壁上端的溢水口 15两两连通，使得上一级折流式微电解反应器的上升区出水能够成为下一级折流式微电解反应器的下降区入水；第一级折流式微电解反应器侧壁相对于下降区顶部位置设置有进水管16，最后一级折流式微电解反应器侧壁相对于上升区顶部位置设置有出水堰8，出水堰8与出水管17连通。
[0033]所述每一级折流式微电解反应器设有pH控制系统；所述的pH控制系统包括酸液投加系统11、酸液管20、酸液电磁阀12和pH探头及控制系统9 ;酸液投加系统11通过酸液管20连通至各级折流式微电解反应器的下降区I，pH探头设置于各级折流式微电解反应器的上升区2，酸液电磁阀12设置在酸液管20上，由控制系统控制每级折流式微电解反应器的酸液投加量。
[0034]所述上升区I内设有填料床7，填料床7内填充有微电解电极材料，其中，阳极材料为铁屑、铁刨花或铝刨花，阴极材料为铜网，铜网为多层，每层铜网上都覆盖有阳极材料。填料床7严格控制层高，减轻床层自身的重力压实作用，避免板结，填料床的层高为0.5~
1.5m。同时在填料床7底部设有支撑体5，支撑体5由钢砼梁或钢梁及位于其上的多孔板组成，多孔板用于防止微电解电极材料落入沉淀区。
[0035]支撑体5上铺设曝气管6，所述的曝气管6通过空气管19与压缩空气泵10连通，且由设置于空气管19上的空气阀13调节每级折流式微电解反应器的曝气量，利用压缩空气在填料床7内进行搅拌和松动床层，防止电极材料板结。
[0036]其中，所述的折流式微电解反应器为钢砼结构或钢结构防腐池体，所述的折流式微电解反应器内部结构皆经过防腐处理。[0037]其中，每一级反应器均为敞口。
[0038]实施例2:
[0039]利用实施例1的装置进行废水处理的方法，废水由进水管16进入第一级折流式微电解反应器的下降区1，沿导流板4向下流动再折流至上升区2进入填料床7进行微电解反应，填料床7内经曝气管6通入压缩空气进行气体搅拌，第一级折流式微电解反应器上升区的出水经过溢流口 15进入第二级折流式微电解反应器的下降区沿导流板4向下流动再折流至上升区，以此类推，最终出水经过最后一级折流式微电解反应器的出水堰8进入出水管17排出进行后续的废水处理工艺(例如中和混凝沉淀系统，必要时再接入BAF或接触氧化池进一步处理)；每一级折流式微电解反应器的下降区I加酸调整废水PH，每一级折流式微电解反应器的污泥沉淀区3收集沉淀的污泥，定期排出废水带入或反应过程中产生的悬浮物，防止填料床7的堵塞。
[0040]其中，每一级反应器的下降区I加酸调整废水pH，使得每级折流式微电解反应器上升区2内废水为弱酸性或近中性。
[0041]本发明方法微电解反应效率高，对进水悬浮物的适应能力强，运行稳定，单套设备处理水量大，运行操作简便，能耗低，可有效防止传统固定床微电解工艺经常出现的堵塞、沟流、板结等现象；由于采用分步加酸逐级控制微电解反应条件为弱酸性或近中性，并采用空气搅拌来促进“吸氧腐蚀”以提高微电解反应的效果，微电解产生的污泥量少。
[0042]实施例3:
[0043]某活性染料印染废水经物化、生化处理后，二沉池出水自流进入本发明装置(实施例I)的第一级反应器下降区内，在此投加酸液控制PH为弱酸性，废水沿着导流板进入上升区固定床层进行微电解反应，床层内通入压缩空气进行搅拌以改善微电解效果；出水再反复自流进入第二级、第三级下降区和上升区；最终出水自流进入后续的中和混凝沉淀系统。工程实践结果表明，新型多级折流微电解反应器处理效果良好，主要技术指标如下:
[0044]装置规格:净尺寸L*B*H = 8.4*5.0*4.5m,有效深度4.0m。
[0045]床层有效停留时间:0.5~1.0h。
[0046]配套功率:5.5KW。
[0047]吨水电耗:0.08Kffh/t废水。
[0048]硫酸消耗量:0.05kg/t废水。
[0049]烧碱消耗量:0.04kg/t废水(用于中和沉淀本发明装置出水以除去多余的酸和铁离子)。
[0050]填料消耗量:0.03kg铁刨花/t废水。
[0051]废水量:1500t/do原废水水质:pH = 7.5, COD = 80mg/L,色度=100倍。经本发明装置处理之后加入液碱调节PH至9后沉淀，出水COD = 56mg/L，去除率30%，色度=36倍，去除率64%。
【权利要求】
1.一种适于有机废水深度处理的多级折流式微电解装置，其特征在于，它包括2~6级水平方向串联的折流式微电解反应器；每级折流式微电解反应器内垂直设置导流板将反应器内部空间分割为下降区和上升区，下降区和上升区上部隔断、下部连通；每级折流式微电解反应器底部设置有污泥沉淀区； 各级折流式微电解反应器通过设置在侧壁上端的溢水口两两连通，使得上一级折流式微电解反应器的上升区出水能够成为下一级折流式微电解反应器的下降区入水；第一级折流式微电解反应器侧壁相对于下降区顶部位置设置有进水管，最后一级折流式微电解反应器侧壁相对于上升区顶部位置设置有出水堰，出水堰与出水管连通； 所述每一级折流式微电解反应器设有pH控制系统； 所述上升区内设有填料床，填料床内填充有微电解电极材料，同时在填料床底部设有支撑体，支撑体由钢砼梁或钢梁及位于其上的多孔板组成，支撑体上铺设曝气管道； 所述污泥沉淀区底部设有泥斗，每级折流式微电解反应器的泥斗底部连通排泥管，且由排泥阀控制排泥。
2.根据权利要求1所述的适于有机废水深度处理的多级折流式微电解装置，其特征在于，所述的折流式微电解反应器为钢砼结构或钢结构防腐池体，所述的折流式微电解反应器内部结构皆经过防腐处理。
3.根据权利要求1所述的适于有机废水深度处理的多级折流式微电解装置，其特征在于，所述的PH控制系统包括酸液投加系统、酸液管、酸液电磁阀和pH探头及控制系统；酸液投加系统通过酸液管连通至各级折流式微电解反应器的下降区，PH探头设置于各级折流式微电解反应器的上升区，酸液电磁阀设置在酸液管上，由控制系统控制每级折流式微电解反应器的酸液投加量。
4.根据权利要求1所述的适于有机废水深度处理的多级折流式微电解装置，其特征在于，所述的曝气管通过空气管与压缩空气泵连通，且由设置于空气管上的空气阀调节每级折流式微电解反应器的曝气量。
5.根据权利要求1所述的适于有机废水深度处理的多级折流式微电解装置，其特征在于，所述的微电解电极材料，其中，阳极材料为铁屑、铁刨花或铝刨花，阴极材料为铜网，铜网为多层，每层铜网上都覆盖有阳极材料。
6.根据权利要求1所述的适于有机废水深度处理的多级折流式微电解装置，其特征在于，填料床的层高为0.5~1.5m。
7.根据权利要求1所述的适于有机废水深度处理的多级折流式微电解装置，其特征在于，每一级反应器均为敞口。
8.利用权利要求1所述的适于有机废水深度处理的多级折流式微电解装置进行废水处理的方法，其特征在于，废水由进水管进入第一级折流式微电解反应器的下降区，沿导流板向下流动再折流至上升区进入填料床进行微电解反应，填料床内经曝气管通入压缩空气进行气体搅拌，第一级折流式微电解反应器上升区的出水经过溢流口进入第二级折流式微电解反应器的下降区沿导流板向下流动再折流至上升区，以此类推，最终出水经过最后一级折流式微电解反应器的出水堰进入出水管排出进行后续的废水处理工艺；每一级折流式微电解反应器的下降区加酸调整废水PH，每一级折流式微电解反应器的污泥沉淀区收集沉淀的污泥，定期排出防止填料床的堵塞。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，每一级反应器的下降区加酸调整废水pH，使得每级折流式微电 解反应器上升区内废水为弱酸性或近中性。
【文档编号】C02F1/461GK103991934SQ201410247984
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年6月5日 优先权日:2014年6月5日
【发明者】喻学敏, 李爱民, 程伟, 周海云, 吴海锁, 姜伟立 申请人:南京大学, 江苏省环境科学研究院