申请日2017.04.11
公开(公告)日2017.12.19
IPC分类号C02F1/36; C02F1/46; C02F101/34; C02F101/36
摘要
本实用新型公开一种超声协同电液压脉冲法降解高浓度有机废水的装置，属于污染水体净化技术领域。本实用新型所述装置的反应器置于支撑架上，反应器的侧壁上从上到下依次设有出水孔Ⅰ、出水孔Ⅱ、出水孔Ⅲ，底部设有底部排水管，侧壁上设有进水管道，进水管道上设有阀门;鼓泡装置通过鼓泡管道与反应器连通，鼓泡管道伸入到反应器内部，鼓泡管道上设有鼓泡进气阀;反应器的侧壁为双层结构，超声波振子位于反应器侧壁的夹层中，超声波振子与超声波发生装置对应连接;电液压脉冲装置的电极位于反应器内部。本实用新型所述装置性能稳定可靠、反应速度快、不存在二次污染等优点。尤其是对难降解的有机污染物及有特殊处理要求的污染物效果较为显著。
权利要求书
1.一种超声协同电液压脉冲法降解高浓度有机废水的装置，其特征在于：包括出水孔Ⅰ(1)、出水孔Ⅱ(2)、出水孔Ⅲ(3)、底部排水管(4)、支撑架(5)、鼓泡管道(6)、鼓泡进气阀(7)、进水管道(8)、阀门(9)、电极、接电源端口(12)、超声波振子(13)、反应器(19)，反应器(19)置于支撑架(5)上，反应器(19)的侧壁上从上到下依次设有出水孔Ⅰ(1)、出水孔Ⅱ(2)、出水孔Ⅲ(3)，底部设有底部排水管(4)，侧壁上设有进水管道(8)，进水管道(8)上设有阀门(9);鼓泡装置通过鼓泡管道(6)与反应器(19)连通，鼓泡管道(6)伸入到反应器(19)内部，鼓泡管道(6)上设有鼓泡进气阀(7);反应器(19)的侧壁为双层结构，超声波振子(13)位于反应器(19)侧壁的夹层中，超声波振子(13)与超声波发生装置对应连接;电液压脉冲装置的电极位于反应器(19)的内，并且不与反应器(19)器壁相接触;电液压脉冲装置采用液相放电形式。
2.根据权利要求1所述超声协同电液压脉冲法降解高浓度有机废水的装置，其特征在于：所述电极的正极选用RS芒刺形尖端电极(11)，两侧芒刺片相互交错排布，分别指向左、右两侧极板，负极为板状电极(10)。
3.根据权利要求2所述超声协同电液压脉冲法降解高浓度有机废水的装置，其特征在于：RS芒刺电极是以直径为20mm的圆管作支撑，两侧芒刺片的间距为50~100mm，芒刺长度为40~60mm，尖端直径为0.1mm，芒刺极线间距为160～200mm。
4.根据权利要求1或2所述超声协同电液压脉冲法降解高浓度有机废水的装置，其特征在于：电极材料为Pt、Pd、LaO、Fe、Cu、碳钢40或者碳钢60。
5.根据权利要求2所述超声协同电液压脉冲法降解高浓度有机废水的装置，其特征在于： RS芒刺形尖端电极(11)与板状电极(10)“竖直”安置，即与反应器(19)底部垂直。
6.根据权利要求1或2所述超声协同电液压脉冲法降解高浓度有机废水的装置，其特征在于：电极的正极和负极之间的间距为15~50mm。
7.根据权利要求1所述超声协同电液压脉冲法降解高浓度有机废水的装置，其特征在于：反应器(19)中设有一组或多组电极。
说明书
一种超声协同电液压脉冲法降解高浓度有机废水的装置
技术领域
本实用新涉及一种超声协同电液压脉冲法降解高浓度有机废水的装置，属于污染水体净化技术领域。
背景技术
随着经济的发展，我国正面临着水资源的短缺和水污染严重的环境问题。我国印染、制药、化工、轻工、农药、养殖、煤化工等高浓度难降解有机废水CODcr排放量大，酚类、萘、吡啶、喹啉等杂环及多环芳香族化合物种类多。据2007年环境状况公报统计，年排放量超过100亿t，占水体受纳污染物总量的30%以上，且以2.2%的平均速度在递增。而传统的生物处理技术难以满足日益复杂的水质处理要求，使大量为处理的或者处理不完全的难降解有机污染物进入水体环境后极大的影响了水生态环境，威胁人类健康。
目前针对有机物处理工艺大多以好氧工艺为主，大多采用活性污泥法和生物滤池等。国内当前采用的技术主要有以下几类：
好氧生物法在有氧气存在的条件下进行生物代谢以降低有机物的处理方法。此法有着特定的使用条件，当有机物浓度是中低水平时，才可以使用此种方法，而针对高浓度有机难降解废水，而针对有机物浓度很高的焦化废水、印染废水等，在进水时需要对原液稀释数倍乃至几百倍，所需清水、动力消耗大，导致处理成本增加。
前处理-厌氧-好氧组合工艺：目前比较通用的工艺，但由于其高厌氧和好氧反应器的条件要求，对其建设生产和设备要求比较高。
膜过滤技术以及吸附法由于污水中有机物的浓度过高容易使膜受到污染，过滤量随着时间的推移而逐渐下降，在实际运用中相对偏少。
湿式催化法虽然净化效率较高，但由于要添加催化剂而增加了成本，同时催化剂回收起来困难，会造成二次污染。由此可见，目前对高浓度有机废水处理工艺都存在一定的不足，因此寻找一种高效、简单、同时避免二次污染的处理方法迫在眉睫。
用超声波(频率>16 kHz)技术处理降解水中的化学污染物尤其是难降解有机污染物的应用取得了很大的进展。它是一项新型的水处理技术。集高温热解、高级氧化及超临界氧化等多种技术于一身，具有降解效率高、适用范围广，且可以与其它水处理技术联合作用的优点。在强化降解或直接降解水体中有机污染物方面取得了许多有价值的研究成果。超声空化产生的·H和·OH自由基，具有很强的氧化能力，会进一步引发有机分子的断链、自由基的转移和氧化还原反应。使常规条件下难溶解、大分子有机物的降解。
电液压脉冲是将电能直接转换为液动力扰动而作用于水体的机械能，电液压脉冲放电法处理废水是利用高电压使反应室的主间隙击穿，储存在电容器的能量瞬间释放出来产生脉冲电压，从而使废水中的有机物发生降解。
电液压脉冲经过高压变压器、高压硅堆、限流电阻后将产生4-1000kV的高电压直流电，高电压的施加，两极间的高强电场使电子瞬间获得能量成为高能电子，与水碰撞使水分子解离，产生·OH，HO2·，·O，·H，H2O2等活性物种，这些活性物种与有机物反应是水中的有机物降解;放电过程中由于分子的电离、跃迁会产生一些物理效应，如紫外线、超声、冲击波、局部高温等进一步加速了有机物的降解。由此可见，电液压脉冲放电法是集各种高级氧化技术于一身的新型水处理技术。由于本法尽管是高电压工作状态，但因是脉冲放电，故耗电量少。
超声法、电液压脉冲发都能在正常工作中产生自由基，在鼓风曝气的条件下效果尤为好，以及超声法可以与其它水处理技术联合作用的优点，故超声协同电液压脉冲法处理技术比单纯的任意一种方法效率都高，且其联合技术远远超出单纯超声法、电液压脉冲法的叠加。具有处理效果好、无选择性、无二次污染的优点，电液压脉冲施加的是脉冲电压，相对于其他电解法处理而言节能。因此，超声协同电液压脉冲法处理有机废水是一种非常有发展潜力的新技术。
发明内容
本实用新型的目的在于提供超声协同电液压脉冲法降解高浓度有机废水的装置，该装置设计简单易操作、开发费用低、处理彻底、反应效率高、无二次污染等优点，可以应用于高浓度有机废水领域的高效降解。
本实用新型的目地通过以下技术方案实现：一种超声协同电液压脉冲法降解高浓度有机废水的装置，包括出水孔Ⅰ1、出水孔Ⅱ2、出水孔Ⅲ3、底部排水管4、支撑架5、鼓泡管道6、鼓泡进气阀7、进水管道8、阀门9、电极、板状电极10、RS型芒刺电极11、接电源端口12、超声波振子13、反应器19，反应器19置于支撑架5上，反应器19的侧壁上从上到下依次设有出水孔Ⅰ1、出水孔Ⅱ2、出水孔Ⅲ3，底部设有底部排水管4，侧壁上设有进水管道8，进水管道8上设有阀门9;鼓泡装置通过鼓泡管道6与反应器19连通，鼓泡管道6伸入到反应器19内部，鼓泡管道6上设有鼓泡进气阀7;反应器19的侧壁为双层结构，超声波振子13位于反应器19侧壁的夹层中，超声波振子13与超声波发生装置对应连接;电液压脉冲装置的电极位于反应器19的内，并且不与反应器19器壁相接触;电液压脉冲装置采用液相放电形式。
本实用新型所述电极可采用棒状、圆筒形、平板形、针状形电极多种组合方式，本实用新型所述电极优选为：正极选用RS芒刺形尖端电极11，两侧芒刺片相互交错排布，分别指向左、右两侧极板，负极为板状电极10;RS芒刺电极是以直径为20mm的圆管作支撑，两侧芒刺片的间距为50~100mm，芒刺长度为40~60mm，尖端直径为0.1mm，芒刺极线间距为160～200mm。
本实用新型所述电极材料综合考虑导电能力强弱、电渗性大小、承压能力高低等多种参数，电极材料优选为Pt、Pd、LaO、Fe、Cu、碳钢40或者碳钢60。
本实用新型所述RS芒刺形尖端电极11与板状电极10“竖直”安置，即与反应器19底部垂直。
本实用新型所述电极的正极和负极之间的间距为15~50mm。
本实用新型所述电液压脉冲装置由脉冲电流发生器和电极组成，脉冲电流发生器为常规设备，位于反应器的外面，包括高压变压器14、高压硅堆15、限流电阻16、脉冲电容器17、空气开关18，空气开关18采用球面间隙，通过调节间隙控制放电电压。
本实用新型所述电液压脉冲装置的电源电压为220V或380V。
本实用新型所述反应池体为长方形，反应池体采用不锈钢材质。
通过超声发生装置可调节超声波的频率及功率，超声波的频率范围为18KHz~1MHz，功率范围为0~10KW。
可以通过调节鼓泡装置的压力来实现最佳气泡数、气液比，压力在196~392kPa范围内，可使空气溶解于水变成溶气水，并达到饱和状态;气液比控制在100~1000:1范围内;当气体在水中的溶解度趋于稳定时，再增加压力来增加溶气量，只会造成运行成本的增加。
本实用新型的有益效果为：
本实用新型的装置具有可控性高、实用性广、处理效果高、设备成本低、运行费用低、无二次污染且运行稳定的优点;解决了目前处理技术中存在的处理效果低、处理量少、放电不稳定及容易产生水垢等问题，可以广泛应用于高浓度有机废水的处理中。