申请日2018.01.18
公开(公告)日2018.07.06
IPC分类号C02F9/08; C02F101/32; C02F101/34
摘要
本发明涉及一种水处理系统，尤其是涉及一种电吸附与光催化相结合的废水处理系统及其处理方法。其主要是解决现有技术所存在的废水处理系统对污染物的去除能力较低，无法有效调节电吸附反应速率，电极板抗污染性较差，电极板表面易结垢并影响出水水质和系统运行稳定性等的技术问题。本发明包括集水池，集水池通过进水管连接有处理池，处理池内设有斜向设置的催化剂层，催化剂层的一侧设有汞灯，处理池的两侧侧壁上分别设有阳极板、阴极板，阳极板与阴极板之间设有隔膜，隔膜与阴极板之间连接有电吸附膜，处理池内设有浓度传感器，浓度传感器连接数控机构，处理池底部连接有出水管，出水管通过出水泵连接清水池。
权利要求书
1.一种电吸附与光催化相结合的废水处理系统，包括集水池(1)，其特征在于所述的集水池(1)通过进水管(3)连接有处理池(2)，处理池内设有斜向设置的催化剂层(4)，催化剂层的一侧设有汞灯(5)，处理池的两侧侧壁上分别设有阳极板(6)、阴极板(7)，阳极板与阴极板之间设有隔膜(8)，隔膜与阴极板之间连接有电吸附膜(9)，阳极板、阴极板通过线路连接数控机构，处理池内设有浓度传感器(10)，浓度传感器连接数控机构，处理池底部连接有出水管(11)，出水管通过出水泵(12)连接清水池(13)。
2.根据权利要求1所述的一种电吸附与光催化相结合的废水处理系统，其特征在于所述的进水管(3)伸入到处理池内部并且在底部连接横管(14)，横管连接有多个向上设置的喷头(15)，进水管的管身上连接有朝向催化剂层(4)的进水支管(16)，进水支管上连接有电磁阀(17)，电磁阀通过线路连接数控机构。
3.根据权利要求1或2所述的一种电吸附与光催化相结合的废水处理系统，其特征在于所述的处理池(2)内设有隔板(18)将处理池分隔成多个空腔(19)，每个空腔内都设置有催化剂层(4)、汞灯(5)、阳极板(6)、阴极板(7)、隔膜(8)、电吸附膜(9)，空腔的底部设置有提升泵(20)，提升泵通过提升管(21)将废水运送到相邻的空腔内。
4.根据权利要求1或2所述的一种电吸附与光催化相结合的废水处理系统，其特征在于所述的电吸附膜(9)上设有嵌槽(22)，嵌槽内嵌装有光反射层(23)，光反射层上均布有透水层(24)，透水层上开有微孔。
5.根据权利要求1或2所述的一种电吸附与光催化相结合的废水处理系统，其特征在于所述的处理池(2)的内壁上设置有多根呈环形排布的热交换管(25)，热交换管的外壁上设有散热刀片(26)，上下相邻层的热交换管互相交错排布，处理池的中部设有温度传感器(27)，温度传感器通过数控机构连接热交换管。
6.根据权利要求1或2所述的一种电吸附与光催化相结合的废水处理系统，其特征在于所述的催化剂层(4)与水平面的夹角为72-80°。
7.根据权利要求1或2所述的一种电吸附与光催化相结合的废水处理系统，其特征在于所述的集水池(1)的中部设有横向设置的螺旋搅拌机(28)，螺旋搅拌机的外壁上设有静电发生器(29)。
8.一种电吸附与光催化相结合的废水处理方法，其特征在于所述的方法包括：将集水池(1)中的废水通过进水管(3)通入到处理池(2)内，打开电磁阀(17)，进水支管(16)放出废水，打开汞灯(5)，倾斜设置的催化剂层内的催化剂颗粒与光产生光催化效应，对废水进行处理;然后关闭电磁阀，打开设在处理池底部的喷头(15)，废水向上后喷射与光催化处理过后的废水进行混合，打开阳极板(6)、阴极板(7)的电源，阳极板、阴极板通电后使得电吸附膜(9)开始工作，电吸附膜将混合废水中的杂质进行吸附;然后关闭阳极板(6)、阴极板(7)的电源，关闭处理池底部的喷头，再次打开进水支管上的电磁阀，再对新的废水进行光催化处理;这样反复几次后，直到浓度传感器(10)监测出废水中有害物质达到设定值，通过出水泵(12)将清水引入到清水池(13)以作为回用。
9.根据权利要求8所述的一种电吸附与光催化相结合的废水处理方法，其特征在于所述的处理池(2)内通过热交换管(25)对废水进行温控处理，阳极板(6)、阴极板(7)的电源关闭时，热交换管首先升温到50-60℃，保温10-15分钟，然后以5℃/S的速率急速降温到5-10℃，保温10-15分钟，再升温到70-80℃，保温10-15分钟，然后以5℃/S的速率急速降温到20-30℃，保温5-10分钟，再升温到40-45℃;阳极板(6)、阴极板(7)的电源开启时，热交换管的温度为35-45℃。
说明书
一种电吸附与光催化相结合的废水处理系统及其处理方法
技术领域
本发明涉及一种水处理系统，尤其是涉及一种电吸附与光催化相结合的废水处理系统及其处理方法。
背景技术
水处理是对水源水或不符合饮用水水质要求的水，采用物理、化学、生物等方法改善水质的过程。因此被分为污水处理和饮用水处理两种，有些地方还把污水处理再分为两种，即污水处理和中水回用两种。中国专利公开了一种基于电吸附原理进行酸碱废水处理装置及其处理方法(公开号：CN106044973A)，其基于电吸附原理进行酸碱废水处理装置包括两个平行放置的电容电极，被处理的酸碱废水从电极间的通道流过;电容电极压制在导电塑料上组装成板框式的结构;酸碱废水包括有机酸性废水、无机酸性废水及它们的混合物，还包括有机碱性废水、无机碱性废水及它们的混合物;有机酸性废水包括甲酸、乙酸、苯甲酸、萘甲酸和β-萘磺酸，无机酸性废水包括硫酸、硝酸、磷 酸和盐酸，有机碱性废水包括三乙胺和叔丁醇钾/钠，无机碱性废水包括氨 水、氢氧化钠和氢氧化钾;电容电极的正负极材料为电阻低、比表面积大、孔径合适、性能稳定的多孔碳材料，包括活性炭、碳气凝胶、活性炭纤维、石墨烯及它们的复合物、混合物或掺杂物;复合物是多孔碳材料与过渡金属氧化物MnO2、RuO2或WO3组成的;一种基于电吸附原理进行酸碱废水处理方法：1)将正负极材料、导电剂和粘合剂用有机溶剂混合，再经过超声分散后干燥，将干燥后的固体压成电极，干燥后用辊压机压在导电塑料上，组装成板框式的结构，制得基于电吸附原理进行酸碱废水处理装置;基于电吸附原理进行酸碱废水处理装置包括两个平行放置的电容电极，被处理的酸碱废水从电极间的通道流过;2)电吸附阶段是在外加电压作用下，电极一端带正电，另一端带负电，使酸碱废水中的负离子吸附到带正电一极，正离子吸附到带负电一极，从而达到酸碱废水净化的效果;3)再生阶段是通过将外加电压移除或电压反接，使吸附的离子从电极上脱落，从而实现电极再生。但是这种系统对污染物的去除能力较低，无法有效调节电吸附反应速率，电极板抗污染性较差，电极板表面易结垢，长时间运行后，造成涂层脱落，电极板使用寿命降低，并影响出水水质和系统运行稳定性。
发明内容
本发明是提供一种电吸附与光催化相结合的废水处理系统及其处理方法，其主要是解决现有技术所存在的废水处理系统对污染物的去除能力较低，无法有效调节电吸附反应速率，电极板抗污染性较差，电极板表面易结垢，长时间运行后，造成涂层脱落，电极板使用寿命降低，并影响出水水质和系统运行稳定性等的技术问题。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
本发明的一种电吸附与光催化相结合的废水处理系统，包括集水池，所述的集水池通过进水管连接有处理池，处理池内设有斜向设置的催化剂层，催化剂层的一侧设有汞灯，处理池的两侧侧壁上分别设有阳极板、阴极板，阳极板与阴极板之间设有隔膜，隔膜与阴极板之间连接有电吸附膜，阳极板、阴极板通过线路连接数控机构，处理池内设有浓度传感器，浓度传感器连接数控机构，处理池底部连接有出水管，出水管通过出水泵连接清水池。催化剂层内的催化剂颗粒可以是市售的对可见光有响应，并对毒性较大的酚类物质、苯等有机物质能起到非常好的降解作用的物质。本发明的催化剂层为倾斜设置，这样其贯穿在处理池内部，这样在汞灯的作用下，光催化反应会充满整个处理池内部，处理的效率较高。浓度传感器可以随时监测处理池内的杂质浓度，从而通过数控机构可以自动控制电吸附和光催化交错处理废水。
作为优选，所述的进水管伸入到处理池内部并且在底部连接横管，横管连接有多个向上设置的喷头，进水管的管身上连接有朝向催化剂层的进水支管，进水支管上连接有电磁阀，电磁阀通过线路连接数控机构。进行电吸附时，通过数控机构可以自动打开喷头，废水向上喷射后，阳极板、阴极板通电，电吸附膜即可对杂质进行吸附。喷头上开有多个锥形孔，这样可以使得喷出的废水的压力较大，从而可以更好地与上层的废水进行混合。
作为优选，所述的处理池内设有隔板将处理池分隔成多个空腔，每个空腔内都设置有催化剂层、汞灯、阳极板、阴极板、隔膜、电吸附膜，空腔的底部设置有提升泵，提升泵通过提升管将废水运送到相邻的空腔内。设置多个空腔可以将废水的处理设置多个阶段，这样不仅可以根据需要选择净化的程度，也能够同时处理较多的废水。
作为优选，所述的电吸附膜上设有嵌槽，嵌槽内嵌装有光反射层，光反射层上均布有透水层，透水层上开有微孔。光反射层上的透水层一方面可以顺利让废水通过使杂质吸附在电吸附膜上，另一方面其能够将汞灯发出的多余的光反射到催化剂层上，从而促进光催化效应。
作为优选，所述的处理池的内壁上设置有多根呈环形排布的热交换管，热交换管的外壁上设有散热刀片，上下相邻层的热交换管互相交错排布，处理池的中部设有温度传感器，温度传感器通过数控机构连接热交换管。热交换管可以通入交换介质，从而可以控制处理池内的温度。散热刀片可以是不规则排布，一方面可以进行是散热，另一方面可以对废水中颗粒较大的杂质进行切割。
作为优选，所述的催化剂层与水平面的夹角为72-80°。最佳角度为75°，催化剂层设置成75°后，汞灯照射后，催化剂层对废水进行光催化的效率保持最高，同时处理的废水量最大。
作为优选，所述的集水池的中部设有横向设置的螺旋搅拌机，螺旋搅拌机的外壁上设有静电发生器。螺旋搅拌机的搅拌方向与废水的进入方向相垂直，因此废水中的杂质容易被切碎。同时螺旋搅拌机上的静电发生器可以预先对废水中的杂质进行附加电荷，从而废水在被导入到后续的处理池中容易被电吸附。
一种电吸附与光催化相结合的废水处理方法，其特征在于所述的方法包括：将集水池中的废水通过进水管通入到处理池内，打开电磁阀，进水支管放出废水，打开汞灯，倾斜设置的催化剂层内的催化剂颗粒与光产生光催化效应，对废水进行处理;然后关闭电磁阀，打开设在处理池底部的喷头，废水向上后喷射与光催化处理过后的废水进行混合，打开阳极板、阴极板的电源，阳极板、阴极板通电后使得电吸附膜开始工作，电吸附膜将混合废水中的杂质进行吸附;然后关闭阳极板、阴极板的电源，关闭处理池底部的喷头，再次打开进水支管上的电磁阀，再对新的废水进行光催化处理;这样反复几次后，直到浓度传感器监测出废水中有害物质达到设定值，通过出水泵将清水引入到清水池以作为回用。本发明先进行光催化处理，使得废水内的物质先进行光催化处理，反应过后的物质可以进行电吸附。因此此时再将阳极板、阴极板的电源打开，电吸附膜即可对废水进行电吸附处理，同时对原始废水也可以进行一定程度的吸附。这样在光催化和电吸附的交替作用下，废水中的有害物质可以被光催化分解后被电吸附，处理比较完全，而且没有污泥沉积，处理后的废水直接可以变成清水。
作为优选，所述的处理池内通过热交换管对废水进行温控处理，阳极板、阴极板的电源关闭时，热交换管首先升温到50-60℃，保温10-15分钟，然后以5℃/S的速率急速降温到5-10℃，保温10-15分钟，再升温到70-80℃，保温10-15分钟，然后以5℃/S的速率急速降温到20-30℃，保温5-10分钟，再升温到40-45℃;阳极板、阴极板的电源开启时，热交换管的温度为35-45℃。本发明在光催化时通过三次升温以及两次急速降温，可以保证废水在光催化时能够产生剧烈的反应，光催化的效果较好。
因此，本发明通过将光催化层倾斜设置，保证光催化的效率达到最高点，并且废水处理采用光催化和电吸附交错进行，使得废水在处理后无污泥沉积，对毒性较大的酚类物质、苯等有机物质能起到非常好的降解作用，达到废水“零”排放的效果。