降解水中有机物和氮含量的设备的制作方法

本实用新型涉及环保设备，尤其涉及一种降解水中有机物和氮含量的设备。

背景技术：

如何处理高浓度、高盐、高氮、高磷工业废水是环保治水领域一大难题。该废水具有高盐和高氮(高达10万ppm含盐量及高达几万至十几万ppm含氮量)特点，致使该废水难以采用生化方法来处理，又因其高盐和高浓度导致其无法采用物理过滤法(膜过滤法)来处理。目前只能采用蒸馏法和焚烧法联合的处理方法，由于该方法容易将低沸点物质挥发到空气中，及，焚烧过程中会产生不明物质，再次污染空气，因此不被推广和广泛使用。

技术实现要素：

本实用新型提供了降解水中有机物和氮含量的设备，其克服了背景技术中含有高浓度之有机物和氮含量的污水无法处理的不足。

本实用新型解决其技术问题的所采用的技术方案是：

降解水中有机物和氮含量的设备，包括电催化氧化系统、电还原系统、电絮凝系统、电气浮系统、电吸附系统和电源；

所述电催化氧化系统包括第一容器和氧化电极单元，所述氧化电极单元装接在第一容器，所述电源电接氧化电极单元；

所述电还原系统包括第二容器和还原电极单元，所述还原电极单元浸没在第二容器内之水中；所述电还原电极单元包括第二正电极、第二负电极和绝缘及耐腐性的网布，该第二正电极包括由包含有碳材料之颗粒堆积构成的电极堆，所述第二负电极装设在网布内，且所述颗粒大小和网布网孔大小符合颗粒无法进入网布内的条件，所述电源电接还原电极单元；

所述电絮凝系统包括第三容器和电絮凝电极单元，所述电絮凝电极单元装设在第三容器，所述电源电接电絮凝电极单元；

所述电气浮系统包括第四容器和微气泡电性发生装置，所述微气泡电性发生装置包括装于第四容器内且浸没于第四容器内之水中的气浮电极单元，所述气浮电极单元得电能析出气体，气体上浮成微气泡，所述电源电接气浮电极单元；

所述电吸附系统包括第五容器和吸附电极单元，所述第五容器设有第五入水口、处理水出水口和污水出水口，所述吸附电极单元包括第一吸附型电极、第二吸附型电极和非吸附型电极，所述电源电接吸附电极单元以为吸附电极单元提供电能，吸附电极单元得电使第一吸附型电极、第二吸附型电极能吸附流经吸附电极单元的水中的杂质并从处理水出水口流出，变换极向使吸附电极单元解除吸附，解除吸附的杂质被水带走并从污水出水口流出；

所述第一容器、第二容器、第三容器、第四容器和第五容器依序接通。

一实施例之中：所述氧化电极单元包括等数且均匀间隔交错布置的多个第一正电极和多个第一负电极。

一实施例之中：所述颗粒包括碳粒或石墨粒中的至少一种；所述第二负电极采用外表面已氧化的铁、碳、镁、铜、铝、镍或钛的稳形电极；所述网布材料选用尼龙、涤纶或聚氨酯纤维网布。

一实施例之中：所述电絮凝电极单元包括二采用不溶性金属材料制成的电极篮，所述电极篮开设有网眼，所述电极篮用于放置能电解为电极离子的电极颗粒。

一实施例之中：所述电气浮系统还包括助浮空气微泡发生器，所述助浮空气微泡发生器包括气泵、气管和装于第四容器内且浸没于第四容器内之水中的出气嘴，所述气管接通气泵和出气嘴，通过气泵启动使出气嘴排出气体，气体上浮成微气泡；所述气浮电极单元包括第四正电极和第四负电极。

一实施例之中：所述第一吸附型电极和第二吸附型电极上设个贯穿孔，采用多孔结构以增大电极表面积，第一吸附型电极和第二吸附型电极沿第一方向交错阵列间隔布置，非吸附型电极沿第一方向布置。

一实施例之中：所述电催化氧化系统与电还原系统之间、电还原系统与电絮凝系统之间及电絮凝系统与电气浮系统之间都设有物化絮凝系统，所述物化絮凝系统包括物化容器和加药系统装置，所述加药系统装置配合物化容器以能向物化容器加入絮凝剂和氧化剂中的至少一种。

一实施例之中：还包括固化装置，所述固化装置连接物化容器以固化物化容器的沉淀物实现资源化利用。

一实施例之中：还包括废水收集槽，所述废水收集槽连接第一容器。

一实施例之中：还包括过滤膜系统，所述过滤膜系统连接第五容器的处理水出水口。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

采用电化学的电催化氧化，电还原，电絮凝，电气浮，电吸附原理，配合物化絮凝，以降解工业废水最难处理的高有机物、高含氮、高盐、高磷度等，使水达到环保排放要求，实现资源再利用目标。本技术方案可广泛应用于农药化工行业，制药化工行业，表面处理行业，垃圾渗滤液行业，煤化工行业，石油炼化行业等多领域的生产过程产生之废水的处理及资源化利用，它无须加温加压，无须添加化学氧化或还原剂，以电为能源辅之以少量常规物化絮凝沉淀药剂，在常温常规条件下既可达到降解废水的目的，是一种先进的高难度高盐度废水处理方案。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

图1是具体实施方式的降解水中有机物和氮含量的设备的结构示意图。

图2是具体实施方式的电还原系统的结构示意图。

具体实施方式

请查阅图1和图2，降解水中有机物和氮含量的设备，包括废水收集槽1、电催化氧化系统2、电还原系统3、电絮凝系统4、电气浮系统5、电吸附系统6、过滤膜系统7、固化装置8和电源9。

所述电催化氧化系统2包括第一容器和氧化电极单元，所述氧化电极单元装接在第一容器。所述氧化电极单元包括等数且均匀间隔交错布置的多个第一正电极和多个第一负电极。如cn2010105633708记载的技术内容：所述第一容器内之水中加装有沸石颗粒用于作为第三电极；所述氧化电极单元还包括一正导电杆、一负导电杆、与第一正电极等数的正助导器和与第一负电极等数的负助导器；所述每一正、负第一电极都开设有二通孔，所述通孔内都套有绝缘套；该些正、负第一电极的二绝缘套分别套接在正、负导电杆之上；该些正助导器都导电套接在正导电杆之上并分别导电靠接该些第一正电极，该些负助导器都导电套接在负导电杆之上并分别导电靠接该些第一负电极；所述电源电接正导电杆和负导电杆。

所述电还原系统3包括第二容器31和还原电极单元，所述还原电极单元浸没在第二容器31内之水中；所述电还原电极单元包括第二正电极32、第二负电极33和绝缘及耐腐性的网布34，该第二正电极32包括由包含有碳材料之颗粒堆积构成的电极堆，所述第二负电极33装设在网布34内，且所述颗粒大小和网布网孔大小符合颗粒无法进入网布内的条件。所述第二正电极包括由碳材料之颗粒堆积构成的电极堆，所述颗粒为碳粒或石墨粒，电极氧化、还原作用效果好，除氮效果更好。所述颗粒呈圆柱体，所述圆柱体直径为1mm～100mm，其长度与直径相当，进一步如选用5mm～10mm，采用该结构方便生产、堆放，该尺寸的选择既方便生产堆放又能产生巨大表面积比。所述第二负电极采用外表面已氧化的铁、碳、镁、铜、铝、镍或钛的稳形电极，所述第二负电极可呈板状或网板状或其它形状。所述网布材料选用尼龙、涤纶或聚氨酯纤维网布，所述负电极装设在网布内，且所述颗粒大小和网布网孔大小符合颗粒无法进入网布内的条件。所述第二负电极被网布包裹且插入电极堆中，通过该设计既能避免二电极直接电接，又能增加颗粒数量，提高氧化还原效果，提高除氮效果。所述电源电接第二正电极和第二负电极，电极单元受电，电极堆之颗粒与颗粒之间呈点状半导电状态以使颗粒形成为粒状自反应电极，自反应电极一端为正极另一端为负极，以使一端发生氧化作用，另一端发生还原作用，通过氧化作用将水中氮化化合物先进行电催化氧化降解，再通过还原作用使水中氮元素被还原成氮气而从水中去除而回归到大气中。本实施例之中，因电极堆之颗粒(粒状自反应电极)众多故具有巨大比表面积，由巨大比表面积构成低压低电流的微电解反应堆组，该堆组之电极之一端发生氧化作用，另一端发生还原作用，从而构成高效率低能耗的电氧化还原系统，提高了氮元素还原成氮气的效率。

所述电絮凝系统4包括第三容器和电絮凝电极单元，所述电絮凝电极单元装设在第三容器内之水中。如cn2010105633661记载的技术内容，所述电絮凝电极单元包括二采用不溶性金属材料制成的电极篮，所述电极篮开设有网眼，所述电极篮用于放置能电解为电极离子的电极颗粒。所述二电极篮电接电源，所述电絮凝电极装置的电极篮获得电能，水中电解析出oh离子，电极颗粒电解为电极离子，所述oh离子和电极离子化合成絮凝剂，所述絮凝剂与液体发生絮凝反应而将污水中有害物质絮凝成絮，进而沉淀以备处理。

所述电气浮系统5包括第四容器、微气泡电性发生装置和助浮空气微泡发生器，如cn201620716221.3记载的技术内容。所述微气泡电性发生装置包括装于第四容器内且浸没于第四容器内之水中的气浮电极单元，所述气浮电极单元包括第四正电极和第四负电极，所述电源电接第四正电极和第四负电极，所述气浮电极单元得电能析出气体，气体上浮成微气泡；该助浮空气微泡发生器包括气泵、气管和装于第四容器内且浸没于第四容器内之水中的出气嘴，该气管接通气泵和出气嘴，通过气泵启动使出气嘴排出气体，该气体上浮成微气泡，微气泡吸附悬浮颗粒以去除悬浮物。

所述电吸附系统6包括第五容器和吸附电极单元，如201720538753.7记载的技术内容，所述第五容器设有第五入水口、处理水出水口和污水出水口，所述吸附电极单元包括第一吸附型电极、第二吸附型电极和非吸附型电极，所述电源电接吸附电极单元以为吸附电极单元提供电能，吸附电极单元得电使第一吸附型电极、第二吸附型电极能吸附流经吸附电极单元的水中的杂质并从处理水出水口流出，变换极向使吸附电极单元解除吸附，解除吸附的杂质被水带走并从污水出水口流出；所述第一吸附型电极和第二吸附型电极上设个贯穿孔，采用多孔结构以增大电极表面积，第一吸附型电极和第二吸附型电极沿第一方向交错阵列间隔布置，非吸附型电极沿第一方向布置。

所述电催化氧化系统2与电还原系统3之间、电还原系统3与电絮凝系统4之间及电絮凝系统4与电气浮系统5之间都设有物化絮凝系统10，所述物化絮凝系统10包括物化容器和加药系统装置，所述加药系统装置配合物化容器以能向物化容器加入絮凝剂和氧化剂中的至少一种。所述物化絮凝系统10包括物化容器和装接在物化容器的加药系统装置，所述加药系统装置配合物化容器以能向物化容器加入絮凝剂和氧化剂中的至少一种。所述絮凝剂和氧化剂如为psf(聚合硅酸铁絮凝剂)或pam(聚丙烯酰胺)。所述加药系统装置如包括加药容器，所述加药容器位于物化容器之上，所述加药容器底部设有位于物化容器之正上的出药口，所述出药口设有控制阀，所述控制阀如为电磁阀，所述电控系统电接该电磁阀以控制打开或关闭，以控制加药。将psf(聚合硅酸铁絮凝剂)和pam(聚丙烯酰胺)配制成水溶液加入待处理的废水中，便会产生压缩双电层，使废水中的悬浮微粒失去稳定性，胶粒物相互凝聚使微粒增大，形成絮凝体、矾花。絮凝体长大到一定体积后经过袋式过滤器以过滤大颗粒絮体的形式，去除废水中的大量悬浮物，每一物化容器之出水口设连接有袋式过滤器，经袋式过滤器后流经下一容器。

该固化装置8连接物化容器以固化物化容器的沉淀物实现资源化利用。该固化装置包括一连接物化容器的污泥浓缩地和一连接污泥浓缩地的污泥压滤机；从物化容器表层流过的上清澈液流入下一级电化学反应核心进行降解，进一步如经上述袋式过滤器后流经下一容器；将沉淀物从物化容器抽排至污泥浓缩地，在污泥浓缩地中沉淀物浓缩和充分沉淀；污泥压滤机压滤从污泥浓缩地中取出的污泥，将污泥压滤成泥饼，压滤形成的污水接通废水收集槽1。固化装置8还包括干燥系统，用于干燥泥饼。

所述污水收集槽1、第一容器、物化容器、第二容器、物化容器、第三容器、物化容器、第四容器、第五容器依序接通，经处理后从处理水出水口输出。所述过滤膜系统7连接电吸附系统6的第五容器的处理水出水口。上述的容器可以是槽、管道等。

根据需要，还可包括电控技术，所述电控技术连接电催化氧化系统2、电还原系统3、电絮凝系统4、电气浮系统5、电吸附系统6、过滤膜系统7、固化装置8和电源9。

上述降解水中有机物和氮含量的设备的降解方法，包括：

步骤1，污水流经第一容器，氧化电极单元得电以通过氧化打断污水中大分子物质长链，以氧化降解污水中污染物；

步骤2，絮凝沉淀第一容器流出之水中的杂质；

步骤3，还原电极单元得电以将水中的氮还原成氮气并退回至空气中；

步骤4，絮凝沉淀第二容器流出之水中的杂质；

步骤5，气浮电极单元得电产生气浮，通过气浮去除水中悬浮物质；

步骤6，絮凝沉淀第三容器流出之水中的杂质；

步骤7，吸附电极单元得电以吸附水中杂质，经吸附后排出；

步骤8，通过过滤膜系统过滤步骤7经吸附的水，过滤后排出。

本技术方案采用电化学的电催化氧化、电还原、电絮凝、电气浮、电吸附原理，配合物化絮凝，以降解工业废水最难处理的高有机物、高含氮、高盐、高磷度，使污水达到环保排放要求，实现资源再利用目标。本技术方案可广泛应用于农药化工行业，制药化工行业，表面处理行业，垃圾渗滤液行业，煤化工行业，石油炼化行业等多领域的生产过程产生的废水的处理及资源化利用，它无须加温加压，无须添加化学氧化或还原剂，以电为能源辅之以少量常规物化絮凝沉淀药剂，在常温常规条件下既可达到降解废水的目的，是一种先进的高难度高盐度废水处理方案。

以上所述，仅为本实用新型较佳实施例而已，故不能依此限定本实用新型实施的范围，即依本实用新型专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖的范围内。