一種有機微污染飲用水應急處理裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種有機微污染飲用水應急處理裝置，其特征在于：包括電源、電極、電氧化槽、雙氧水罐和硫酸鈉溶液罐，電極設置在電氧化槽內，電源與電極連接，所述的電極包括n塊陽極和n+1塊陰極，陽極和陰極交替間隔設置，電氧化槽底部設置有微孔曝氣裝置，雙氧水罐和硫酸鈉溶液罐分別通過計量泵與電氧化槽連通。本實用新型結構簡單、處理過程便捷，處理費用低，處理迅速，能確保生活飲用水源水的出水安全。
【專利說明】一種有機微污染飲用水應急處理裝置
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于飲用水給水處理領域，涉及了利用電氧化技術對受到有機微污染 生活飲用水的應急處理，尤其涉及微孔曝氣強化電氧化技術，能凈化大部分有機微污染物 質為無害物質，保證應急情況下飲用水出水安全。
【背景技術】
[0002] 近年來，隨著我國經濟的持續高速發展，工業企業的種類和數目大量增加，但由于 長期以來的工業布局不合理，眾多工業企業布設在江河湖庫附近，埋下了水源水發生突發 性污染事故的隱患。此外，由于化學品運輸中車輛船只的超載現象嚴重，存在著因運輸事故 而造成化學品泄露的危險，從而使事故發生地周圍的水源面臨著污染。正是由于這些風險 源的存在，近年來我國因突發性事故造成水源水污染而引起的城市供水事故時有發生，嚴 重影響了人們的正常生活和生產，對生活飲用水使用安全構成了嚴重威脅。研究者對我國 城市水源地突發污染事件進行了不完全統計分析，結果表明我國城市水源地突發污染事件 總體呈現數量逐年增多，危害逐漸增大的趨勢，主要突發污染物是各種化學品和污水，突發 性水源污染已成為一個日益突出的問題。
[0003] 突發性水污染事故雖然是一種小概率事件，具有不可預見性，但又難以完全避免； 雖然持續時間短，但后果嚴重，對城市供水安全構成巨大威脅。此外，由于突發污染物種類 復雜多樣，水質快速分析難度大，難以及時確定相應的應急處理方案，使得突發污染物經過 常規給水處理工藝后仍然留在出水中，經過給水管網流入用戶。
[0004] 近年來，隨著水源水污染的加重，許多給水廠增加了預處理或深度處理環節，強化 了處理能力。但這些給水廠一般是按應對持續性、常規的水源水質情況設計的，如受C0D、氨 氮等生活污染的水源水，而非突發性的、特殊難處理的污染水。突發污染物往往具有種類復 雜多樣、難處理、短時間高濃度等特點，一般來說現有給水廠處理工藝設施是難以應對的， 因此就需要設置應對突發性微污染的應急處理裝置或方法。
[0005] 現有的應對突發性微污染的處理技術主要有強化常規工藝法、活性炭吸附法和化 學氧化法。強化常規工藝是在常規凈水工藝的基礎上發展起來的去除水中微污染物的一種 工藝，它通常是指對混凝工藝進行強化和優化，從而進一步提高對水中有機污染物的凈化 效果，但這種工藝通常需要知道微污染物質的性質和種類，選擇合適的混凝劑強化去除，且 部分有機污染物本身就無法通過混凝被去除。活性炭吸附法雖然能應對大部分有機污染 物，但存在吸附飽和、需要再生處理等問題，且一些有機污染物被吸附后難以再被脫附，因 此這種處理方法投資費用較大。化學氧化法主要是指添加大量化學氧化劑，如氯氣、臭氧、 高錳酸鉀等，雖然它們也能較徹底氧化有機污染物，但由于添加量不容易控制，量多或量少 都會影響出水水質，可能會存在二次污染的隱患；同時添加這些物質的設備較復雜、費用較 大，且存在化學氧化劑失效等問題，所以應用的實際經驗并不多。
[0006] 專利號為200920056795. 2,專利名稱為"一種廢水處理裝置"的中國專利中公開了 一種廢水處理裝置，其包括有至少一個曝氣催化微電解單元和至少一個催化電氧化反應單 元，所有曝氣催化微電解單元首尾順次連接在一起，每個曝氣催化微電解單元包括有分別 設有進水口和出水口的曝氣催化微電解池、第一調節池，每個曝氣催化微電解池內裝有原 電池填料；所有催化電氧化反應單元首尾順次連接在一起，每個催化電氧化反應單元包括 有分別設有進水口和出水口的催化電氧化反應池、第二調節池，每個催化電氧化反應池內 裝有催化活性填料，催化電氧化反應池內設置有催化電極，該催化電極與電源連接。上述現 有技術的缺陷和不足是催化電氧化并未和曝氣結合，無法體現兩者的協同效果；曝氣催化 微電解和曝氣電氧化是兩個完全不同的概念，前者不需要外加電源，利用原電池原理進行 氧化，而后者需要外加電源，兩種操作方式完全不同。此外，該專利中也未給出具體的電流 密度及是否需要電解質等信息，無法供相關領域的技術人員參考。
[0007] 專利號為201320428243. 6,專利名稱為"一種用于電解氧化處理含氰廢液的電解 槽"的中國專利公開了一種處理含氰廢液的電解槽，該電解槽槽體內部設置有相互平行的 隔板，隔板將電解裝置分割成多個相通的電氧化反應隔室；每個隔室內均設有電氧化極板 并填加活性炭顆粒、導電陶瓷球等材料作為第三極電極；隔室底部設有曝氣攪拌部件使第 三極電極和含氰廢液處于攪動狀態，使電化學氧化破氰效率更高，達到深度處理含氰廢水 的結果。上述現有技術的局限和不足是電解過程中電流較大，存在一定的危險，且每一隔室 的電極數為偶數（即陰極和陽極相等)，不能最大限度地利用電極面積，提高電氧化效率；此 夕卜，由于在電解槽中添加了顆粒活性炭，因此在電解結束后需要靜置一定時間后才能排放 處理液，所以操作不連續，較復雜。
[0008] 專利號為201320766922. 4,專利名稱為"電鍍廢水處理設備"的中國專利中公開 了一種電鍍廢水處理設備，包括依次布置且依次連通的綜合調節池、pH調節池、初沉池、中 間水池、高級電化學一體機、反應沉淀池、曝氣池、終沉池、砂濾池、碳濾池以及達標排放池。 上述現有技術的不足是曝氣和電氧化不是設置在一個池子內，且曝氣池設置在電氧化裝置 后，無法體現曝氣對電氧化的效果。
[0009] 因此，研發一種應對水源水突發水質污染的快速應急處理技術，對有效提高供水 方應對突發性水污染事件的應急處置能力、保障供水安全都具有重大意義，同時這也是供 水方所面臨的重大需求。 實用新型內容
[0010] 本實用新型所要解決的技術問題是克服現有技術中的不足而提供一種結構簡單、 處理過程便捷，處理費用低，處理迅速，能確保生活飲用水源水的出水安全的有機微污染飲 用水應急處理裝置。
[0011] 本實用新型解決上述技術問題采用的技術方案是：該有機微污染飲用水應急處理 裝置，其特征在于：包括電源、電極、電氧化槽、雙氧水罐和硫酸鈉溶液罐，電極設置在電氧 化槽內，電源與電極連接，所述的電極包括n塊陽極和n+1塊陰極，陽極和陰極交替間隔設 置，電氧化槽底部設置有微孔曝氣裝置，雙氧水罐和硫酸鈉溶液罐分別通過計量泵與電氧 化槽連通。本實用新型在電氧化的同時進行微孔曝氣并添加雙氧水的好處是微孔曝氣產生 的微小氣泡能擾動反應體系，迅速帶走電極表面產生的物質，加快傳質，同時曝氣能增加水 中氧氣的含量，提高電氧化效果；添加雙氧水的作用是其經電解后能產生大量的氧氣，氧氣 在電極表面能形成臭氧，不僅提升了電氧化效果，而且還能起到消毒的作用，有助于殺滅微 生物、藻毒素等生物性污染。上述電極設置方式的好處是最大限度的利用電極面積，充分使 用了陽極，因為有機物氧化主要發生在陽極表面，其余結構的優點是能保證微孔曝氣強化 電氧化過程順利完成。
[0012] 本實用新型所述的相鄰兩塊電極之間的間距為5-20cm2,上述技術方案的好處是 既保證了電氧化的效果，又能使整個裝置緊湊，體積輕便。
[0013] 本實用新型所述的陽極為鈦基二氧化鉛，陰極為鈦網。本實用新型采用采用鈦基 二氧化鉛作為陽極，鈦網作為陰極，其好處是電極壽命較高，且該電極已商品化。
[0014] 本實用新型所述的電源為交流電源或直流電源，直流電源直接與電極連接，交流 電源先通過轉化器轉變為直流電后與電極連接。上述技術方案的好處是能適應不同的工作 環境，陽光充足的地區可采用太陽能發電作為電源，且不需要電源轉化器；陽光不充足的地 區可采用交流電（即民用電或工業用電)，配置電源轉化氣即可。
[0015] 本實用新型與現有技術相比具有以下優點：本實用新型通過微孔曝氣強化電氧化 能有效應對許多有機污染物引起的微量污染，能在較短時間內獲得較好的處理效果。此外 在電解過程中添加了一定量的雙氧水，通過電氧化產生臭氧，還能有效去除微生物、藻毒素 等生物性污染，減少后續處理工藝中消毒劑的使用量，提升生活飲用水的出水安全。微孔曝 氣強化電氧化裝置將有效應對突發情況下有機污染物引起的微污染，在給水處理的工程實 踐中極具開發潛力和應用前景
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016] 圖1為本實用新型裝置結構示意圖。
[0017] 圖2為本實用新型所述方法對鄰叔丁基苯酚的處理效果示意圖。
[0018] 圖3為本實用新型所述方法對微污染水中未知有機物的去除效果圖。
【具體實施方式】
[0019] 實施例1
[0020] 參見圖1，本實用新型所述的應急處理裝置，包括電源1、電極2、電氧化槽3、雙氧 水罐4和硫酸鈉溶液罐5,電極2設置在電氧化槽3內，電源1與電極2連接，所述的電極2 包括n塊陽極2-1和n+1塊陰極2-2,陽極2-1和陰極2-2交替間隔設置，相鄰兩塊電極之 間的間距為5-20cm2。陽極為鈦基二氧化鉛，陰極為鈦網。電氧化槽3底部設置有微孔曝氣 裝置6,微孔曝氣裝置6與氣泵7連接。雙氧水罐4和硫酸鈉溶液罐5分別通過計量泵與電 氧化槽3連通。電源1為交流電源或直流電源，直流電源直接使用，交流電源采用轉化器轉 變為直流電后使用。
[0021] 配置5mg/L和2mg/L的鄰叔丁基苯酚溶液各1600mL，置于電氧化槽3中，并開啟微 孔曝氣裝置6。加入電解質硫酸鈉，濃度達到100mg/L，同時加入4mL雙氧水，連接好陰極和 陽極后，開始電氧化實驗，電流密度分別設置為2和5mA/cm2。每隔5min取樣，用高效液相 色譜對樣品中鄰叔丁基苯酚濃度進行分析。
[0022] 結果如圖2所示。可以發現，當電流密度為2mA/cm2時，2mg/L的叔丁基苯酚分別 在30min被去除91% ;當電流密度為5 mA/cm2時，5mg/L的叔丁基苯酚分別在15min被去除 86%。
[0023] 實施例2
[0024] 利用實施例1中所述的應急處理裝置對亞甲基藍溶液進行脫色處理，具體過程如 下：配置一定色度的亞甲基藍溶液lOOOmL，置于電氧化槽3中，并開啟微孔曝氣裝置6。加 入電解質硫酸鈉，濃度達到60mg/L，同時加入2mL雙氧水，連接好陰極和陽極后，開始電氧 化實驗，電流密度設置為10mA/cm2。分別于0min、15min、30min、45min、60min取樣，肉眼分 析脫色效果，并在波長664nm處測定了溶液的吸光度值。
[0025] 可以發現，當電流密度為lOmA/cm2,脫色效果較好。電氧化30min后，就能觀察到 亞甲基藍溶液的褪色效果，電氧化60min后，藍色明顯褪去。表1是亞甲基藍溶液吸光度值 隨處理時間的變化情況。
[0026] 表1亞甲藍溶液吸光度隨處理時間的變化情況（入=664nm)
【權利要求】
1. 一種有機微污染飲用水應急處理裝置，其特征在于：包括電源、電極、電氧化槽、雙 氧水罐和硫酸鈉溶液罐，電極設置在電氧化槽內，電源與電極連接，所述的電極包括η塊陽 極和η+1塊陰極，陽極和陰極交替間隔設置，電氧化槽底部設置有微孔曝氣裝置，雙氧水罐 和硫酸鈉溶液罐分別通過計量泵與電氧化槽連通。
2. 根據權利要求1所述的有機微污染飲用水應急處理裝置，其特征在于：所述的相鄰 兩塊電極之間的間距為5-20cm2。
3. 根據權利要求1所述的有機微污染飲用水應急處理裝置，其特征在于：所述的陽極 為鈦基二氧化鉛，陰極為鈦網。
4. 根據權利要求1所述的有機微污染飲用水應急處理裝置，其特征在于：所述的電源 為交流電源或直流電源，直流電源直接與電極連接，交流電源先通過轉化器轉變為直流電 后與電極連接。
【文檔編號】C02F1/72GK204111383SQ201420435148
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年8月4日 優先權日:2014年8月4日
【發明者】陳致 申請人:陳致