一种生活废水/自来水电吸附氧化深度净化装置的制作方法

文档序号:19155900发布日期:2019-11-16 00:46阅读:228来源:国知局
一种生活废水/自来水电吸附氧化深度净化装置的制作方法
本发明属于废水净化领域,特别涉及生活污水和自来水深度净化装置。
背景技术
:污水处理是为使污水达到排水某一水体或再次使用的水质要求,并对其进行净化的过程。污水处理被广泛应用于建筑、农业、交通、能源、石化、环保、城市景观、医疗、餐饮等各个领域,也越来越多地走进寻常百姓的日常生活。对于生活污水,主要来源于厨房炊事、沐浴、洗涤、厕所冲洗水等,生活污水中基本上不含有重金属和有毒有害物质,主要为各种形式的无机物和有机物的复杂混合物,包括漂浮和悬浮的大小固体颗粒、胶状和凝状扩散物和纯溶液。对于自来水,消毒大多数采用传统的氯化消毒。但氯消毒法易与水中共存的有机物如天然有机物(noms)等反应生成卤代烷烃、卤代芳烃等消毒副产物,该类物质毒性较大且存在致癌、致畸、致突变风险,对人类健康产生较大威胁。对于自来水净化主要是采用过滤与多孔材料吸附等手段除去水中的泥沙、细菌、重金属、余氯、有机物等杂质。过滤主要采用pp棉、pp毡、碳纤维布、陶瓷滤芯以及各种中空超滤膜等材料;吸附主要是利用活性炭、陶瓷颗粒等多孔材料。电化学氧化技术作为一种高级氧化技术,由于电化学反应过程中产生的活性中间物质(hclo、·oh、cl2、h2o2、o3)具有消毒灭菌的作用,且具有无需向水中投加药剂,水质净化效率较高、无二次污染、使用比较方便、易于控制等优点,在饮用水消毒方面,尤其是一些小型供水工程或不利于存储消毒剂的场合表现出巨大的发展潜力。目前,电化学氧化技术在消毒杀菌领域已取得显著效果,但电化学消毒技术在杀灭微生物的同时,也呈现出一些问题。其中最突出的问题是在电化学消毒过程中,常用氯化物(如nacl)作为电解质,在电化学过程中会生成氯酸盐、高氯酸盐等高价态氯类无机副产物,甚至会形成对人体有害的消毒副产物(dbps)。污水处理按照处理程度来分可分为一级处理、二级处理和三级处理。一级处理主要是去除污水中呈悬浮状态的固体物质,常用物理法。一级处理后的废水bod去除率只有20%,仍不宜排放,还须进行二级处理。二级处理的主要任务是大幅度去除污水中呈胶体和溶解状态的有机物,bod去除率为80%~90%。一般经过二级处理的污水就可以达到排放标准,常用活性污泥法和生物膜处理法。三级处理的目的是进一步去除某种特殊的污染物质,如除氟、除磷等,属于深度处理,常用化学法。例如专利申请201811409432.2公开了一种农村污水处理装置,通过设置有第一级处理箱、第二级处理箱、第三级处理箱和进污管,可以对农村生活用水进行多级处理,进污管中设置的沙砾放置箱和泥炭放置箱,可以对农村生活用水进行除杂和除味处理,设置的第一级处理箱可以对农村生活用水进行除去水体中的凝絮物和胶体以及水体中的重金属离子,设置的第二级处理箱可以对农村生活用水的水体中的好氧型有机物生活进行处理,设置的第三级处理箱可以对农村生活用水的水体中的使得水体富营养化的物质进行吸收,经过多级处理的水体可以达到排放标准后进行排放,可以有效的解决农村生活用水得不到处理而随意排放污染环境的问题。对于该专利申请,虽然设置了三级处理,但是仅仅是对污水进行连续处理,达到排放的标准,并不能实现根据处理后水的用途选择处理水的方式,另外,即使进行三级处理,也不能达到饮用水的标准。技术实现要素:发明目的:本发明的目的是提供一种可以对生活污水/自来水实现深度净化的装置,可实现生活废水的二次利用,可深度净化自来水中的消毒副产物。基于以上技术问题,具体地,本发明所采用的技术方案为:一种生活废水/自来水电吸附氧化深度净化装置,其特征在于,包括三级净化系统(50);连接于三级净化系统(50)的三级净水收集系统(51)和尾液回收系统(52)()。进一步地,所述三级净化系统(50)包括三级净化系统壳体、生活废水或自来水入水口(1)、一级处理单元、二级处理单元和三级处理单元、液体分离器(24),所述生活废水或自来水入水口(1)、一级处理单元、二级处理单元和三级处理单元、液体分离器(24)由上而下设置在三级净化系统壳体内;只经过一级处理单元得到的水,为一级水,收集于冲洗水储液罐(32),用于园林、花草厕所等的冲洗;经过一级和二级处理单元得到二级水,收集于清洁水储液罐(33),水质达到自来水要求;经过一级、二级和三级处理单元得到三级水,收集于直饮水储液罐(34),可用于直饮水。所述一级处理单元包括转子过滤器(3)、粗格栅层(4)、磁性纳米吸附剂层(5)、细格栅层(6),所述转子过滤器(3)设置于生活废水或自来水入水口(1)的下方,所述粗格栅层(4)、磁性纳米吸附剂层(5)、细格栅层(6)由上而下设置于三级净化系统壳体中,同时,所述粗格栅层(4)、磁性纳米吸附剂层(5)、细格栅层(6)分别接于三级净化系统壳体的内壁;进行深度处理前,通过转子过滤器对生活污水进行初步去杂工作,对可见固体颗粒物进行去除。所述二级处理单元包括阴极一(8)、纳米粒子微电极(11)、金属网阳极(12)、阴极二(13);所述阴极一(8)、纳米粒子微电极(11)、金属网阳极(12)、阴极二(13)由上而下设置于三级净化系统壳体中,同时,所述阴极一(8)、纳米粒子微电极(11)、金属网阳极(12)、阴极二(13)分别连接于三级净化系统(50)壳体的内壁;所述纳米粒子微电极(11)均匀分布于阴极一(8)、金属网阳极(12)、阴极二(13)之间;所述三级处理单元包括过渡金属修饰tio2-mofs膜复合电极(18)。一级处理单元、二级处理单元和三级处理单元可独立使用也可以根据需要串并联使用。进一步地,所述阴极一(8)和阴极二(13)中的至少一个为铁氧体修饰改性碳纤维布电极;阴极一(8)、金属网阳极(12)、阴极二(13)、tio2修饰mofs纳滤膜电极(18)分别连接于电源(23),阴极一(8)、金属网阳极(12)、阴极二(13)、tio2修饰mofs纳滤膜电极(18)与电源(23)之间分别设置有多向控制开关(19)、多向控制开关(20)多向控制开关(21)多向控制开关(22);所述多向控制开关(22)可通过电动开关切换电源正负极,对纳米粒子微电极(11)、阴极一(8)、阴极二(13)和过渡金属修饰tio2-mofs膜复合电极(18)进行在线清洗,电源可由电池供电。进一步地,所述电源(23)的电压范围为1-10v;进一步地,所述金属网阳极(12)为铂丝网电极或不锈钢网电极。进一步地,所述金属网阳极(12)的目数为35目-120目。进一步地,所述生活废水或自来水入水口(1)为咀部可控活门;可直接连接自来水水龙头或拆卸后连接漏斗接入生活废水,可通过增压单元对水体进行增压。进一步地,所述细格栅层(6)和阴极一(8)之间,设置有多功能在线监测器(7),所述多功能在线监测器(7)外接于三级净化系统壳体上;进一步地,所述细格栅层(6)和阴极一(8)之间,设置有排气阀(9),所述排气阀(9)设置在三级净化系统(50)壳体上;进一步地,所述排气阀(9)外接尾气吸收装置(10);进一步地,所述过渡金属修饰tio2-mofs膜复合电极(18)下方,设置有微型气罐(14),所述微型气罐(14)外接于三级净化系统壳体上;所述微型气罐(14)和三级净化系统壳体通过管道连接,微型气罐(14)和三级净化系统壳体之间还设置有气体流量计(15)和电磁阀一(16);进一步地,所述微型气罐(14)为微型氧气罐或臭氧发生器;在进行电吸附氧化深度净化处理时,微型气罐(14)提供氧气或臭氧对水体进行深度处理;以空气或者高纯氧气作为臭氧发生的氧来源;臭氧或氧气经微曝气装置后气液充分混合后以纳米级气泡到达铁氧体修饰碳纤维布电化学阴极。当微型气罐(14)提供的为氧气时,电源电压1-5v时,二级处理单元形成若干微电极,构成三维粒子电极体系,高效原位产生双氧水;同时纳米粒子微电极(11)所含过渡金属离子,可产生羟基自由基,对废水/自来水中的痕量污染物和消毒副产物进行深度氧化,原理如下:o2+2h++2e-→h2o2,mn+h2o2→mn+1+oh-+·oh当微型气罐(14)提供的为臭氧时,电源电压4-10v时,二级处理单元中纳米粒子微电极(11)充当催化剂,催化臭氧发生链式反应产生羟基自由基,对废水/自来水中的痕量污染物和消毒副产物进行深度氧化,原理如下:o3+oh-→ho2-+o2,o2+2h++2e-→h2o2,h2o2+2o3→·oh+3o2,所述液体分离器(24)设置在三级净化系统壳体的内部底端。对于液体分离器设置来说,位于净化系统的最下端,只需要一级处理时,二三级处理的电源开关关闭,需要一二级处理时,三级处理的电源开关关闭;只需要三级处理时,一二级处理的电源开关关闭。进一步地,所述所述三级净水收集系统(51)包括并列设置的3个储液罐,分别为冲洗水储液罐(32)、清洁水储液罐(33)、直饮水储液罐(34);进一步地,所述三级净化系统(50)和净水收集系统(51)之间以电磁阀、液体流量计和管道连接;进一步地,所述电磁阀设置为3个,分别为电磁阀一(26)、电磁阀二(27)、电磁阀三(28);进一步地,所述液体流量计设置为3个,分别为液体流量计一(29)、液体流量计二(30)、液体流量计三(31);进一步地,尾液回收系统(52)包括废液储液罐(35);所述三级净化系统(50)和尾液排液口(25);所述尾液排液口(25)设置于三级净化系统(50)壳体的下端,所述废液储液罐(35)通过管道连接于三级净化系统(50)壳体上。所述尾液回收系统(52)对生活废水/自来水电吸附氧化深度净化装置产生的废液和清洗液进行回收,废液率为5%-10%。磁性纳米吸附剂层(5)内的磁性纳米吸附剂可以取出,用无水乙醇浸泡30-45min,干燥继续使用;纳米粒子微电极(11)可用无水乙醇进行浸泡30-60min,用磁铁进行磁性回收,干燥继续使用;其他电极可在1-5mmol/lnacl溶液进行在线清洗,清洗的时候将其注入到反应溶液,分别通过多向控制开关(19)、多向控制开关(20)、多向控制开关(21)、多向控制开关(22)进行阴阳极调换后,进行电解一段时间即可。进一步地,磁性纳米吸附剂层(5)和纳米粒子微电极(11)均为磁性碳材料原位生长mofs(金属有机骨架化合物(英文名称metalorganicframework));进一步地,所述磁性纳米吸附剂层(5)磁性纳米材料的尺寸是20-50nm;比表面积是50-300m2/g;孔隙体积为0.4-1.2cm3/g;饱和磁化强度为15-35emu/g;可吸附去除异味、余氯,重金属和绝大部分常见有机物。进一步地,纳米粒子微电极(11)所述纳米粒子微电极尺寸是30-100nm,比表面积是50-200m2/g;孔隙体积为1.3-1.4cm3/g;饱和磁化强度为5-15emu/g;进一步地,所述磁性碳材料原位生长mofs的制备方法包括如下步骤:1)磁性碳材料的制备:1.1)将磁性纳米材料制备成磁性纳米材料水溶液,将碳化材料加入磁性纳米材料水溶液中超声混匀,得到混合溶液一;1.2)将步骤1.1)制备得到的混合溶液在恒温磁力搅拌器中于40℃-60℃、转速3rpm条件下反应不低于24h,得到混合溶液二;1.3)将经过步骤1.2)后得到的混合溶液二冷却至室温后通过定性滤纸过滤,并洗涤滤饼直至最后一次过滤液呈中性,得到中性吸附剂;1.4)将步骤1.3)制备得到的中性吸附剂置于40℃-60℃电热恒温干燥箱中烘干不低于12h,然后研磨至粉状,得粉状吸附剂;1.5)将步骤1.4)得到的粉状吸附剂放入不带盖石英坩埚中铺匀后置于以n2作为保护气气流的真空管式电炉中,以升温速率4-6℃/min升温至600℃并恒温2h,冷却后研磨,得到磁性碳材料;进一步地,步骤1.1)所述磁性纳米材料是零价铁、γ-fe2o3或水热合成法形成的尖晶石铁氧体的任意一种或几种;进一步地,步骤1.1)所述碳化材料为多壁碳纳米管、石墨烯以及生物碳一种或多种的组合;2)取过渡金属盐与有机配体形成原位生长mofs,原位生长mofs吸附在步骤1)的磁性碳材料上得到磁性碳材料原位生长mofs;3)将步骤2)得到的磁性碳纳米原位生长mofs过筛,筛分出尺寸为20-50nm的材料,即为磁性纳米吸附剂层;将步骤2)得到的磁性碳纳米原位生长mofs过筛,筛分出尺寸为20-50nm的材料,即为纳米粒子微电极;进一步地,步骤2):将步骤1)制备得到的磁性碳材料在超纯水中用超声分散均匀,加入过渡金属盐并使其完全溶解,再向其中加入有机配体,密封搅拌后转移到高压反应釜中反应,反应结束后将高压反应釜中的固液混合物取出,对其进行超纯水清洗、密封搅拌以及离心处理,对离心后的固体用无水乙醇清洗,干燥后得到磁性碳材料原位生长mofs;进一步地,所述过渡金属盐是fe(no3)3·9h2o、al(no3)3·9h2o、cu(no3)2·3h2o或co(no3)2·6h2o的任意一种或几种;进一步地,所述有机配体是均苯三甲酸和对苯二甲酸中的任一种。进一步地,所述过渡金属修饰tio2-mofs膜复合电极(18)的制备方法为:a)mofs薄膜的制备:将有机配体溶液在三电极体系下通过电化学原位沉积方法形成mofs薄膜;b)tio2-mofs膜的制备:在乙醇溶剂中加入步骤1)得到的mofs薄膜后,待浸润充分后,缓慢滴加钛酸四丁酯(ti(obu)4),超声,然后转移至聚四氟乙烯内胆中,放置于不锈钢反应釜,反应,冷却,洗涤,干燥得到tio2-mofs膜;c)过渡金属修饰tio2-mofs膜复合电极的制备:在超纯水中加入步骤b)得到的tio2-mofs膜后,待浸润充分后,加入含fe3+的固体化合物和mcl2固体(m=v、cr、mn、co、ni、cu和zn),超声,然后转移至聚四氟乙烯内胆中,放置于不锈钢反应釜,反应,冷却,洗涤,干燥得到过渡金属修饰tio2-mofs膜复合电极(18)。所述过渡金属修饰tio2-mofs膜复合电极(18)中,tio2、氧化物、mofs膜(含铜网)质量比为:(4~15):(5~10):(75~91)。上述比例中的“氧化物”不含tio2。上述比例中,tio2为步骤b)中tio2-mofs膜中的tio2;氧化物为步骤c)引入,氧化物包括四氧化三铁,尖晶石氧化物等,由共沉淀得到。mofs膜(含铜网)为步骤1)得到的沉积在铜网上的mofs薄膜,计重量时计算其铜网的质量;进一步地,所述铁氧体修饰改性碳纤维布电极的制备方法为:1)改性碳纤维布的制备:用强氧化性溶液或碱性溶液对碳纤维布进行表面改性,干燥烘干即得;2)铁氧体修饰改性碳纤维布的制备:水热共沉淀法制备铁氧体时加入步骤1)得到的改性碳纤维布,得到铁氧体修饰改性碳纤维布电极。进一步地,步骤1)所述的强氧化性溶液为:浓硝酸,浓硫酸,氯、溴、碘的含氧酸,芬顿试剂,过硫酸盐溶液,高铁酸钾溶液的一种或几种;步骤1)所述的碱性溶液为强碱性溶液,进一步地,所述强碱性溶液为koh和/或naoh;进一步地,步骤1)改性碳纤维布的制备:将碳纤维布完全浸入在装有强氧化性溶液中,超声,然后置于恒温反应釜中反应,后用水洗涤表面残渣杂质,至ph至中性,后真空烘箱烘干即得改性碳纤维布;进一步地;所述碳纤维布与强氧化性溶液或碱性溶液的质量体积比为1.0g:(100~300ml);进一步地,步骤1)中,恒温反应釜反应温度为35-80℃;进一步地,步骤1)中,恒温反应釜反应温度为40-60℃;进一步地,步骤1)中,恒温反应釜反应温度为50℃;进一步地,步骤1)中,恒温反应釜中反应时间为12h~72h;进一步地,步骤1)中,恒温反应釜中反应时间为24h~60h;进一步地,步骤1)中,恒温反应釜中反应时间为48h;进一步地,步骤1)中,用超纯水洗涤表面残渣杂质;进一步地,步骤1)中,真空烘箱温度为30-75℃;进一步地,步骤1)中,真空烘箱温度为35-50℃;进一步地,步骤1)中,真空烘箱温度为40℃。更进一步地,所述步骤1)中氯、溴、碘的含氧酸的浓度为0.1-0.5mol/l,所述步骤1)中芬顿试剂为0.2-0.6mol/lfe2+和30wt%的h2o2,所述步骤1)中过硫酸盐溶液浓度为0.1-0.5mol/l,所述步骤1)中高铁酸钾溶液浓度为0.1-0.5mol/l,所述步骤1)中强碱性溶液为1-3mol/l的koh溶液和/或1-3mol/lnaoh溶液。更进一步地,所述步骤2)为:2)铁氧体修饰改性碳纤维布的制备:水热共沉淀法制备铁氧体时加入步骤1)得到的改性碳纤维布,超声混合,在恒温磁力搅拌器作用下反应一段时间,之后将负载铁氧体的碳纤维布烘干,放入惰性气体气氛保护下的管式炉中,焙烧一段时间,取出冷却即得到铁氧体修饰改性碳纤维布电极;所述步骤2)的铁氧体为过渡金属的单一铁氧体和/或尖晶石型铁氧体;进一步地,所述步骤2)为:2)铁氧体修饰改性碳纤维布的制备:向超纯水中加入含fe3+盐类和m2+盐类,然后用磁力搅拌器搅拌以使其混合均匀并完全溶解得到混合溶液,并向其中加入聚乙二醇,或者氟化铵和尿素组合物继续搅拌即得,之后放置在恒温反应釜内反应,反应完毕后冷却,洗涤,后置于恒温干燥箱中烘干,然后置于管式电炉中,通入惰性气体作为保护气,焙烧,即得铁氧体修饰改性碳纤维布;在上述制备方法中,共沉淀形成之前加入所述改性碳纤维布;所述m=fe、mn、ni、cu、co的一种或几种;进一步地,所述fe3+盐类和m2+盐类的摩尔浓度比为1-4;进一步地,所述fe3+盐类和m2+盐类的摩尔浓度比为2;进一步地,步骤2)中所述恒温反应釜温度为20-140℃;进一步地,步骤2)中所述恒温反应釜温度为40-130℃;进一步地,步骤2)中所述恒温反应釜内反应时间为2-100h;进一步地,步骤2)中所述恒温反应釜内反应时间为12-72h;进一步地,步骤2)中所述焙烧温度为300-400℃;进一步地,步骤2)中所述焙烧温度为350℃;进一步地,步骤2)中,管式电炉的升温速率为2-10℃/min;进一步地,步骤2)中,管式电炉的升温速率为5℃/min;进一步地,步骤2)中所述焙烧时间为0.5-3小时;进一步地,步骤2)中所述焙烧时间为1小时。更进一步地,所述步骤2)中的铁氧体与改性碳纤维布材料的质量比为1:2~1:8。本发明的工作原理是:首先通过检测待处理污水或者自来水情况,例如tds、bod值、uv254和处理后水的用途等,选择合适的处理单元进行处理。首先将待处理生活污水或者自来水通过增压单元或者自来水自有压力进入入水口(1),经过转子过滤器(3)去除可见颗粒物后,再经过粗格栅层(4)、磁性纳米吸附剂层(5)、细格栅层(6),可得到用于园林、花草厕所等的冲洗水,然后用冲洗水储液罐(32)存储。经一级处理单元处理后,可通入氧气,同时打开电源(23)开关,提供1-5v电压,提供原位产生双氧水和羟基自由基对冲洗水进行二次处理,可达到自来水要求;若通入臭氧,同时打开电源开关,提供4-10v电压,提供臭氧和催化臭氧产生羟基自由基对经一级处理单元处理得到的冲洗水进行二次处理,可达到自来水要求,然后用清洁水储液罐(33)存储。经一级处理单元处理和二级处理单元后,进入到三级处理单元,打开电源,最后经过过渡金属修饰tio2-mofs膜复合电极,可得到直饮水,然后用直饮水储液罐(34)存储。当本发明的净化装置达到使用寿命后,可以更换内部的结构,例如:一级处理单元的转子过滤器(3)、粗格栅层(4)、磁性纳米吸附剂层(5)、细格栅层(6),二级处理单元的阴极一(8)、纳米粒子微电极(11)、金属网阳极(12)、阴极二(13);三级处理单元的过渡金属修饰tio2-mofs膜复合电极(18)等等。可以达到再次利用的目的。本发明与现有技术相比,具有如下有益效果:1)本发明的装置使用简单、气体利用率高(气体利用率可达90%以上)、污水处理效率高(可在1小时内完成基本废水的三级处理,若只需一级二级处理,或只需要一级三级处理时,需要时间更短,甚至不到十分钟即可完成),能够根据污水原水类型和处理后水的用途选择不同的净化装置,在同一反应系统内实现对不同性质污水的深度处理,显著提高净水效果并降低能耗,优化反应装置结构,缩小反应装置的占地面积。2)本发明的装置利用污水的物理化性质的不同,通过选择不同的高级氧化体系实现单一工艺或一般工艺难以达到的水质要求,亦可降低水处理成本,具有广阔的市场前景。3)本发明的装置中的尾液回收系统对生活废水/自来水电吸附氧化深度净化装置产生的废液和清洗液进行回收,废液率为5%-10%。4)经本发明的装置处理过的污水或自来水,可以达到以下指标:tds可以达到小于10mg/l,甚至达到几乎等于0的效果,tds去除率可达98%以上,甚至100%;uv254(abs)可以达到小于0.005,甚至达到几乎等于0的效果,uv254(abs)去除率可达98%以上,甚至100%;bod5可以达到小于10mg/l,甚至达到10mg/l,去除率可达99%以上。5)本发明的装置,经过50次水处理后,:tds可以达到0-10mg/l,tds去除率可达98%以上,甚至100%;uv254(abs)可以达到0-0.005,uv254(abs)去除率可达98%以上,甚至100%;bod5可以达到1-10mg/l,去除率可达99%以上。6)本发明的装置,使用后便于清洗,经过清洗后,处理效果可以达到装置首次使用的90%以上,使用寿命可达1000h以上。达到使用寿命后,其内部净化部件可更换,且更换简单,易于操作,可以达到再次利用的目的。附图说明图1是净化装置的结构示意图。1-生活废水或自来水入水口;2-增压器;3-转子过滤器;4-粗格栅层;5-磁性纳米吸附剂层;6-细格栅层;7-多功能在线监测器;8-阴极一;9-排气阀;10-尾气吸收装置;11-纳米粒子微电极;12-金属网阳极;13-阴极二;14-微型氧气罐;15-气体流量计;16-电磁阀一;17-气泡;18-过渡金属修饰tio2-mofs膜复合电极;19-电动开关一;20-电动开关二;21-电动开关三;22-电动开关四;23-电源;24-液体分离器;25-尾液排液口;26-电磁阀;27-电磁阀;28-电磁阀;29-液体流量计一;30-液体流量计二;31-液体流量计三;32-冲洗水储液罐;33-清洁水储液罐;34-直饮水储液罐;35-废液储液罐;50-三级净化系统;51-三级净水收集系统;52-尾液回收系统。具体实施方式下面通过具体的实施例对本发明进一步说明,应当指出,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干变型和改进,这些也应视为属于本发明的保护范围。一种生活废水/自来水电吸附氧化深度净化装置,包括三级净化系统(50);连接于三级净化系统(50)的三级净水收集系统(51)和尾液回收系统(52)。所述三级净化系统(50)包括三级净化系统壳体、生活废水或自来水入水口(1)、一级处理单元、二级处理单元和三级处理单元、液体分离器(24),所述生活废水或自来水入水口(1)、一级处理单元、二级处理单元和三级处理单元、液体分离器(24)由上而下设置在三级净化系统壳体内;所述一级处理单元包括转子过滤器(3)、粗格栅层(4)、磁性纳米吸附剂层(5)、细格栅层(6),所述转子过滤器(3)设置于生活废水或自来水入水口(1)的下方,所述粗格栅层(4)、磁性纳米吸附剂层(5)、细格栅层(6)由上而下设置于三级净化系统壳体中,同时,所述粗格栅层(4)、磁性纳米吸附剂层(5)、细格栅层(6)分别接于三级净化系统壳体的内壁;进行深度处理前,通过转子过滤器(3)对生活污水进行初步去杂工作,对可见固体颗粒物进行去除。所述二级处理单元包括阴极一(8)、纳米粒子微电极(11)、金属网阳极(12)、阴极二(13);所述阴极一(8)、纳米粒子微电极(11)、金属网阳极(12)、阴极二(13)由上而下设置于三级净化系统壳体中,同时,所述阴极一(8)、纳米粒子微电极(11)、金属网阳极(12)、阴极二(13)分别连接于三级净化系统壳体的内壁;所述纳米粒子微电极(11)均匀分布于阴极一(8)、金属网阳极(12)、阴极二(13)之间;所述三级处理单元包括过渡金属修饰tio2-mofs膜复合电极(18)。所述阴极一(8)和阴极二(13)中的至少一个为铁氧体修饰改性碳纤维布电极;在一些实施例中,阴极一(8)为铁氧体修饰改性碳纤维布电极,阴极二(13)为现有技术中常用的阴极电极;在另一些实施例中,阴极二(13)为铁氧体修饰改性碳纤维布电极,阴极一(8)为现有技术中常用的阴极电极;在一些实施例中,阴极一(8)和阴极二(13)均为铁氧体修饰改性碳纤维布电极;阴极一(8)、金属网阳极(12)、阴极二(13)、tio2修饰mofs纳滤膜电极(18)分别连接于电源(23),阴极一(8)、金属网阳极(12)、阴极二(13)、tio2修饰mofs纳滤膜电极(18)与电源(23)之间分别设置有多向控制开关(19)、多向控制开关(20)多向控制开关(21)多向控制开关(22);在一些实施例中,所述电源(23)的电压范围为1-10v;在一些实施例中,所述金属网阳极(12)为铂丝网电极或不锈钢网电极。在一些实施例中,所述金属网阳极(12)的目数为35目-120目。在一些实施例中,所述生活废水或自来水入水口(1)为咀部可控活门;可直接连接自来水水龙头或拆卸后连接漏斗接入生活废水,可通过增压单元对水体进行增压。在一些实施例中,细格栅层(6)和阴极一(8)之间设置有排气阀(9),所述排气阀(9)设置在三级净化系统(50)壳体上;作为优选技术方案,在一些实施例中,所述排气阀(9)外接尾气吸收装置(10);作为优选技术方案,其中,所述过渡金属修饰tio2-mofs膜复合电极(18)下方,设置有微型气罐(14),所述微型气罐(14)外接于三级净化系统壳体上;所述微型气罐(14)和三级净化系统壳体通过管道连接,微型气罐(14)和三级净化系统壳体之间还设置有气体流量计(15)和电磁阀一(16);其中,所述微型气罐(14)为微型氧气罐或臭氧发生器;在进行电吸附氧化深度净化处理时,微型气罐(14)提供氧气或臭氧对水体进行深度处理;以空气或者高纯氧气作为臭氧发生的氧来源;臭氧或氧气经微曝气装置后气液充分混合后以纳米级气泡到达铁氧体修饰碳纤维布电化学阴极。在一些实施例中,微型气罐(14)提供氧气,电源电压1-5v时,二级处理单元形成若干微电极,构成三维粒子电极体系,高效原位产生双氧水;同时纳米粒子微电极所含过渡金属离子,可产生羟基自由基,对废水/自来水中的痕量污染物和消毒副产物进行深度氧化,原理如下:o2+2h++2e-→h2o2,mn+h2o2→mn+1+oh-+·oh在一些实施例中,微型气罐(14)提供臭氧,电源电压4-10v时,二级处理单元中纳米粒子微电极充当催化剂,催化臭氧发生链式反应产生羟基自由基,对废水/自来水中的痕量污染物和消毒副产物进行深度氧化,原理如下:o3+oh-→ho2-+o2,o2+2h++2e-→h2o2,h2o2+2o3→·oh+3o2,所述三级净化系统壳体的内部底端还设置有液体分离器(24)。其中,所述三级净水收集系统(51)包括并列设置的3个储液罐,分别为冲洗水储液罐(32)、清洁水储液罐(33)、直饮水储液罐(34);所述三级净化系统(50)和净水收集系统(51)之间以电磁阀、液体流量计和管道连接;所述电磁阀设置为3个,分别为电磁阀一(26)、电磁阀二(27)、电磁阀三(28);所述液体流量计设置为3个,分别为液体流量计一(29)、液体流量计二(30)、液体流量计三(31);进一步地,尾液回收系统(52)包括废液储液罐(35)和尾液排液口(25);所述尾液排液口(25)设置于三级净化系统(50)壳体的下端,所述废液储液罐(35)通过管道连接于三级净化系统(50)壳体上。所述尾液回收系统(52)对生活废水/自来水电吸附氧化深度净化装置产生的废液和清洗液进行回收,废液率为5%-10%。磁性纳米吸附剂层(5)内的磁性纳米吸附剂可以取出,用无水乙醇浸泡30-45min,干燥继续使用;纳米粒子微电极(11)可用无水乙醇进行浸泡30-60min,用磁铁进行磁性回收,干燥继续使用;其他电极可在1-5mmol/lnacl溶液进行在线清洗,清洗的时候将其注入到反应溶液,分别通过多向控制开关(19)、多向控制开关(20)、多向控制开关(21)、多向控制开关(22)进行阴阳极调换后,进行电解一段时间即可。只经过一级处理单元得到的水,为一级水,收集于冲洗水储液罐(32),用于园林、花草厕所等的冲洗;经过一级和二级处理单元得到二级水,收集于清洁水储液罐(33),水质达到自来水要求;经过一级、二级和三级处理单元得到三级水,收集于直饮水储液罐(34),可用于直饮水。其中,磁性纳米吸附剂层(5)和纳米粒子微电极(11)均为磁性碳材料原位生长mofs(金属有机骨架化合物(英文名称metalorganicframework));可吸附去除异味、余氯,重金属和绝大部分常见有机物。作为优选方案,在一些实施例中,磁性纳米吸附剂层(5)磁性纳米材料的尺寸是20-50nm;比表面积是50-300m2/g;孔隙体积为0.4-1.2cm3/g;饱和磁化强度为15-35emu/g;作为优选方案,在一些实施例中,纳米粒子微电极(11)所述纳米粒子微电极尺寸是30-100nm,比表面积是50-200m2/g;孔隙体积为1.3-1.4cm3/g;饱和磁化强度为5-15emu/g;所述磁性碳材料原位生长mofs的制备方法包括如下步骤:1)磁性碳材料的制备:1.1)将磁性纳米材料制备成磁性纳米材料水溶液,将碳化材料加入磁性纳米材料水溶液中超声混匀,得到混合溶液一;1.2)将步骤1.1)制备得到的混合溶液在恒温磁力搅拌器中于40℃-60℃、转速3rpm条件下反应不低于24h,得到混合溶液二;1.3)将经过步骤1.2)后得到的混合溶液二冷却至室温后通过定性滤纸过滤,并洗涤滤饼直至最后一次过滤液呈中性,得到中性吸附剂;1.4)将步骤1.3)制备得到的中性吸附剂置于40℃-60℃电热恒温干燥箱中烘干不低于12h,然后研磨至粉状,得粉状吸附剂;1.5)将步骤1.4)得到的粉状吸附剂放入不带盖石英坩埚中铺匀后置于以n2作为保护气气流的真空管式电炉中,以升温速率4-6℃/min升温至600℃并恒温2h,冷却后研磨,得到磁性碳材料;步骤1.1)所述磁性纳米材料是零价铁、γ-fe2o3或水热合成法形成的尖晶石铁氧体的一种或几种;其中,在一些实施例中,所述磁性纳米材料是零价铁、γ-fe2o3或水热合成法形成的尖晶石铁氧体的任意一种;在一些实施例中,所述磁性纳米材料是零价铁、γ-fe2o3任意比例的组合;在一些实施例中,所述磁性纳米材料是零价铁、水热合成法形成的尖晶石铁氧体任意比例的组合;在一些实施例中,所述磁性纳米材料是γ-fe2o3、水热合成法形成的尖晶石铁氧体任意比例的组合;在一些实施例中,步骤1.1)所述碳化材料为多壁碳纳米管、石墨烯以及生物碳一种或多种的组合;例如,在一些实施例中,步骤1.1)所述碳化材料为为多壁碳纳米管、石墨烯以及生物碳的任意一种,在另一些实施例中,骤1.1)所述碳化材料为多壁碳纳米管、石墨烯的组合,或石墨烯、生物碳的组合,或多壁碳纳米管、生物碳的组合,在另一些实施例中,骤1.1)所述碳化材料为多壁碳纳米管、石墨烯的组合、生物碳的组合。在这些实施例中,对于二者或三者的比例不做限定。2)取过渡金属盐与有机配体形成原位生长mofs,原位生长mofs吸附在步骤1)的磁性碳材料上得到磁性碳材料原位生长mofs;3)将步骤2)得到的磁性碳纳米原位生长mofs过筛,筛分出尺寸为20-50nm的材料,即为磁性纳米吸附剂层;将步骤2)得到的磁性碳纳米原位生长mofs过筛,筛分出尺寸为20-50nm的材料,即为纳米粒子微电极;作为优选方案,步骤2)为:将步骤1)制备得到的磁性碳材料在超纯水中用超声分散均匀,加入过渡金属盐并使其完全溶解,再向其中加入有机配体,密封搅拌后转移到高压反应釜中反应,反应结束后将高压反应釜中的固液混合物取出,对其进行超纯水清洗、密封搅拌以及离心处理,对离心后的固体用无水乙醇清洗,干燥后得到磁性碳材料原位生长mofs;在一些实施例中,过渡金属盐是fe(no3)3·9h2o、al(no3)3·9h2o、cu(no3)2·3h2o、co(no3)2·6h2o的任意一种或几种;在一些实施例中,所述有机配体是均苯三甲酸和对苯二甲酸中的任一种。所述过渡金属修饰tio2-mofs膜复合电极(18)的制备方法为:a)mofs薄膜的制备:将有机配体溶液在三电极体系下通过电化学原位沉积方法形成mofs薄膜;b)tio2-mofs膜的制备:在乙醇溶剂中加入步骤1)得到的mofs薄膜后,待浸润充分后,缓慢滴加钛酸四丁酯(ti(obu)4),超声,然后转移至聚四氟乙烯内胆中,放置于不锈钢反应釜,反应,冷却,洗涤,干燥得到tio2-mofs膜;c)过渡金属修饰tio2-mofs膜复合电极的制备:在超纯水中加入步骤b)得到的tio2-mofs膜后,待浸润充分后,加入含fe3+的固体化合物和mcl2固体(m=v、cr、mn、co、ni、cu和zn),超声,然后转移至聚四氟乙烯内胆中,放置于不锈钢反应釜,反应,冷却,洗涤,干燥得到过渡金属修饰tio2-mofs膜复合电极(18)。所述过渡金属修饰tio2-mofs膜复合电极(18)中,tio2、氧化物、mofs膜(含铜网)质量比为:(4~15):(5~10):(75~91)。上述比例中的“氧化物”不含tio2。上述比例中,tio2为步骤b)中tio2-mofs膜中的tio2;氧化物为步骤c)引入,氧化物包括四氧化三铁,尖晶石氧化物等,由共沉淀得到。所述铁氧体修饰改性碳纤维布电极的制备方法为:1)改性碳纤维布的制备:用强氧化性溶液或碱性溶液对碳纤维布进行表面改性,干燥烘干即得;2)铁氧体修饰改性碳纤维布的制备:水热共沉淀法制备铁氧体时加入步骤1)得到的改性碳纤维布,得到铁氧体修饰改性碳纤维布电极。在一些实施例中,步骤1)所述的强氧化性溶液为:浓硝酸,浓硫酸,氯、溴、碘的含氧酸,芬顿试剂,过硫酸盐溶液,高铁酸钾溶液的一种或几种;步骤1)所述的碱性溶液为强碱性溶液,在一些实施例中,所述强碱性溶液为koh和/或naoh;在一些实施例中,步骤1)改性碳纤维布的制备:将碳纤维布完全浸入在装有强氧化性溶液中,超声,然后置于恒温反应釜中反应,后用水洗涤表面残渣杂质,至ph至中性,后真空烘箱烘干即得改性碳纤维布;在一些实施例中,所述碳纤维布与强氧化性溶液或碱性溶液的质量体积比为1.0g:(100~300ml);在一些实施例中,步骤1)中,恒温反应釜反应温度为35-80℃;在一些实施例中,步骤1)中,恒温反应釜反应温度为40-60℃;在一些实施例中,步骤1)中,恒温反应釜反应温度为50℃;在一些实施例中,步骤1)中,恒温反应釜中反应时间为12h~72h;在一些实施例中,步骤1)中,恒温反应釜中反应时间为24h~60h;在一些实施例中,步骤1)中,恒温反应釜中反应时间为48h;在一些实施例中,步骤1)中,用超纯水洗涤表面残渣杂质;在一些实施例中,步骤1)中,真空烘箱温度为30-75℃;在一些实施例中,步骤1)中,真空烘箱温度为35-50℃;在一些实施例中,步骤1)中,真空烘箱温度为40℃。在一些实施例中,所述步骤1)中氯、溴、碘的含氧酸的浓度为0.1-0.5mol/l,所述步骤1)中芬顿试剂为0.2-0.6mol/lfe2+和30wt%的h2o2,所述步骤1)中过硫酸盐溶液浓度为0.1-0.5mol/l,所述步骤1)中高铁酸钾溶液浓度为0.1-0.5mol/l,所述步骤1)中强碱性溶液为1-3mol/l的koh溶液和/或1-3mol/lnaoh溶液。所述步骤2)为:2)铁氧体修饰改性碳纤维布的制备:水热共沉淀法制备铁氧体时加入步骤1)得到的改性碳纤维布,超声混合,在恒温磁力搅拌器作用下反应一段时间,之后将负载铁氧体的碳纤维布烘干,放入惰性气体气氛保护下的管式炉中,焙烧一段时间,取出冷却即得到铁氧体修饰改性碳纤维布电极;所述步骤2)的铁氧体为过渡金属的单一铁氧体和/或尖晶石型铁氧体;在一些实施例中,所述步骤2)为:2)铁氧体修饰改性碳纤维布的制备:向超纯水中加入含fe3+盐类和m2+盐类,然后用磁力搅拌器搅拌以使其混合均匀并完全溶解得到混合溶液,并向其中加入聚乙二醇,或者氟化铵和尿素组合物继续搅拌即得,之后放置在恒温反应釜内反应,反应完毕后冷却,洗涤,后置于恒温干燥箱中烘干,然后置于管式电炉中,通入惰性气体作为保护气,焙烧,即得铁氧体修饰改性碳纤维布;在上述制备方法中,共沉淀形成之前加入所述改性碳纤维布;所述m=fe、mn、ni、cu、co的一种或几种;在一些实施例中,所述fe3+盐类和m2+盐类的摩尔浓度比为1-4;优选地,所述fe3+盐类和m2+盐类的摩尔浓度比为2;在一些实施例中,步骤2)中所述恒温反应釜温度为20-140℃;优选地,步骤2)中所述恒温反应釜温度为40-130℃;在一些实施例中,步骤2)中所述恒温反应釜内反应时间为2-100h;优选地,步骤2)中所述恒温反应釜内反应时间为12-72h;在一些实施例中,步骤2)中所述焙烧温度为300-400℃;优选地,步骤2)中所述焙烧温度为350℃;在一些实施例中,步骤2)中,管式电炉的升温速率为2-10℃/min;优选地,步骤2)中,管式电炉的升温速率为5℃/min;在一些实施例中,步骤2)中所述焙烧时间为0.5-3小时;进一步地,步骤2)中所述焙烧时间为1小时。在一些实施例中,所述步骤2)中的铁氧体与改性碳纤维布材料的质量比为1:2~1:8。使用时,首先通过检测待处理污水或者自来水情况,例如tds、bod值、cod值、uv254和处理后水的用途等,选择合适的处理单元进行处理。首先将待处理生活污水或者自来水通过增压单元或者自来水自有压力进入入水口(1)(咀部可控活门),经过转子过滤器(3)去除可见颗粒物后,再经过粗格栅层(4)、磁性纳米吸附剂层(5)、细格栅层(6),可得到用于园林、花草厕所等的冲洗水,然后用冲洗水储液罐(32)存储。经一级处理单元处理后,可通入氧气,同时打开电源(23)开关,提供1-5v电压,提供原位产生双氧水和羟基自由基对冲洗水进行二次处理,可达到自来水要求;若通入臭氧,同时打开电源开关,提供4-10v电压,提供臭氧和催化臭氧产生羟基自由基对经一级处理单元处理得到的冲洗水进行二次处理,可达到自来水要求,然后用清洁水储液罐(33)存储。经一级处理单元处理和二级处理单元后,进入到三级处理单元,打开电源,最后经过过渡金属修饰tio2-mofs膜复合电极,可得到直饮水,然后用直饮水储液罐(34)存储。以以下实施例a为例:将生活废水进行三级处理,得到直饮水:首先将待处理生活污水通过增压单元或者自来水自有压力进入入水口(1)(咀部可控活门),经过转子过滤器(3)去除可见颗粒物后,再经过粗格栅层(4)、磁性纳米吸附剂层(5)、细格栅层(6),可得到用于园林、花草厕所等的冲洗水,然后用冲洗水储液罐(32)存储。经一级处理单元处理后,通入氧气,同时打开电源(23)开关,提供1-5v电压,提供原位产生双氧水和羟基自由基对冲洗水进行二次处理;然后用清洁水储液罐(33)存储。经一级处理单元处理和二级处理单元后,进入到三级处理单元,打开电源,最后经过过渡金属修饰tio2-mofs膜复合电极,可得到直饮水,然后用直饮水储液罐(34)存储。在此实施例中:装置连接有尾气回收装置,金属网阳极(12)为不锈钢网电极,目数为35-120目。磁性纳米吸附剂层(5)和纳米粒子微电极(11)均为磁性碳材料原位生长mofs;所述磁性纳米吸附剂层(5)磁性纳米材料的尺寸是20-50nm;比表面积是50-300m2/g;孔隙体积为0.4-1.2cm3/g;饱和磁化强度为15-35emu/g;纳米粒子微电极(11)所述纳米粒子微电极尺寸是30-100nm,比表面积是50-200m2/g;孔隙体积为1.3-1.4cm3/g;饱和磁化强度为5-15emu/g。所述过渡金属修饰tio2-mofs膜复合电极(18)中,tio2、氧化物、mofs膜(含铜网)质量比为:10:7:80。将上述实施例的净化装置用于水处理,结果如下:表1实施例a水处理的指标参数水指标待处理水一级处理后二级处理后三级处理后tds(mg/l)>500240581uv254(abs)>10.080.0070.002bod5(mg/l)>10022121废液进行回收,废液率为7%。将另外一些实施例的生活废水/自来水电吸附氧化深度净化装置用于水处理,结果如下:表2其他实施例水处理的指标参数水指标待处理水一级处理后二级处理后三级处理后tds(mg/l)>500200-30010-2000-10uv254(abs)>10.01-0.10.005-0.010-0.005bod5(mg/l)>10015-3510-151-10废液进行回收,废液率为5%-10%。将使用100次水处理的装置进行清洗,清洗方法为:磁性纳米吸附剂层(5)内的磁性纳米吸附剂可以取出,用无水乙醇浸泡30-45min,干燥继续使用;纳米粒子微电极(11)可用无水乙醇进行浸泡30-60min,用磁铁进行磁性回收,干燥继续使用;其他电极可在1-5mmol/lnacl溶液进行在线清洗,清洗的时候将其注入到反应溶液,分别通过多向控制开关(19)、多向控制开关(20)、多向控制开关(21)、多向控制开关(22)进行阴阳极调换后,进行电解一段时间即可。清洗后,水处理效果可以恢复至初次使用效果的90%以上。上述仅为本发明优选的实施例,并不限制于本发明。对于所属领域的技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施例来举例说明。而由此方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之内。当前第1页12
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