公布日：2023.03.10
申請(qǐng)日：2022.11.22
分類號(hào)：C02F1/78(2023.01)I;C02F1/76(2023.01)I;C02F1/72(2023.01)I;C02F1/461(2023.01)I;C02F1/467(2023.01)I;C02F101/38(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種含鹽有機(jī)廢水一體化除碳脫氮裝置，屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，該裝置包括反應(yīng)器和配套設(shè)備；所述反應(yīng)器為含鹽有機(jī)廢水提供除碳脫氮反應(yīng)場(chǎng)所；所述配套設(shè)備包括臭氧發(fā)生器、進(jìn)水水質(zhì)檢測(cè)儀器、低壓直流電源、第一控制系統(tǒng)和第二控制系統(tǒng)。本發(fā)明直接采用反應(yīng)器金屬罐體作為電化學(xué)陰極，內(nèi)置電化學(xué)陽(yáng)極和布?xì)獠妓b置，大幅降低裝置一體化制造成本，同時(shí)通過(guò)臭氧氧化技術(shù)和電化學(xué)技術(shù)耦合聯(lián)用，以電化學(xué)技術(shù)強(qiáng)化臭氧氧化技術(shù)對(duì)有機(jī)物的降解并彌補(bǔ)其在總氮脫除上的不足，提升裝置整體除碳脫氮能力，解決了常規(guī)臭氧氧化技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)含鹽有機(jī)廢水同步高效除碳脫氮的難題。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種含鹽有機(jī)廢水一體化除碳脫氮裝置，其特征在于，包括：反應(yīng)器(1)和配套設(shè)備，反應(yīng)器(1)為含鹽有機(jī)廢水提供除碳脫氮反應(yīng)場(chǎng)所，配套設(shè)備包括電連接的臭氧發(fā)生器(15)、進(jìn)水水質(zhì)檢測(cè)儀器(17)、低壓直流電源(19)、第一控制系統(tǒng)(24)和第二控制系統(tǒng)(25)；反應(yīng)器(1)包括金屬罐體(7)和除碳脫氮反應(yīng)室(9)，金屬罐體(7)外表面通過(guò)負(fù)極導(dǎo)線(21)連接低壓直流電源(19)的負(fù)極，除碳脫氮反應(yīng)室(9)為金屬罐體(7)內(nèi)部空腔；反應(yīng)器(1)還包括：絕緣布水板(10)，絕緣布水板(10)設(shè)置于除碳脫氮反應(yīng)室(9)靠近底部位置；電化學(xué)陽(yáng)極板(11)，電化學(xué)陽(yáng)極板(11)固定于除碳脫氮反應(yīng)室(9)中絕緣布水板(10)上且與金屬罐體(7)同軸等間距布置，電化學(xué)陽(yáng)極板(11)依次通過(guò)絕緣貫穿接頭(27)、正極導(dǎo)線(20)連接低壓直流電源(19)的正極；催化劑層(12)，催化劑層(12)多層間隔布置于除碳脫氮反應(yīng)室(9)中電化學(xué)陽(yáng)極板(11)上方位置；布?xì)獠妓b置(13)，布?xì)獠妓b置(13)設(shè)置于除碳脫氮反應(yīng)室(9)中絕緣布水板(10)和催化劑層(12)的中間位置；布?xì)獠妓b置(13)內(nèi)設(shè)置有延時(shí)混合單元，延時(shí)混合單元包括：殼體(41)，殼體(41)連接于布?xì)獠妓b置13內(nèi)壁，殼體(41)底端開(kāi)設(shè)有進(jìn)氣槽(42)，殼體(41)頂端豎直開(kāi)設(shè)有與進(jìn)氣槽(42)連通的進(jìn)氣管路(43)，進(jìn)氣管路(43)與布?xì)獠妓b置13的進(jìn)氣端連通，殼體(41)底端延伸至布?xì)獠妓b置13的循環(huán)水內(nèi)；滑槽(44)，滑槽(44)開(kāi)設(shè)于殼體(41)內(nèi)且與進(jìn)氣管路(43)垂直布置；連通板(45)，連通板(45)滑動(dòng)連接于滑槽(44)內(nèi)，且連通板(45)上開(kāi)設(shè)有通孔(46)，連通板(45)與滑槽(44)一端連接有彈簧；傳動(dòng)腔(47)，傳動(dòng)腔(47)開(kāi)設(shè)于滑槽(44)一側(cè)的殼體(41)上，傳動(dòng)腔(47)內(nèi)滑動(dòng)連接有活塞(48)，活塞(48)與連通板(45)一端固定連接，傳動(dòng)腔(47)遠(yuǎn)離連通板(45)的一側(cè)與布?xì)獠妓b置13的循環(huán)水水箱連通；卡環(huán)(49)，卡環(huán)(49)固定連接于進(jìn)氣槽(42)內(nèi)壁，卡環(huán)(49)內(nèi)滑動(dòng)連接有堵頭(51)，且堵頭(51)與進(jìn)氣槽(42)內(nèi)壁滑動(dòng)連接，堵頭(51)與進(jìn)氣槽(42)內(nèi)壁底端之間連接有彈簧；支桿(52)，支桿(52)固定連接于進(jìn)氣槽(42)側(cè)端且布置于卡環(huán)(49)上方；氣囊(53)，氣囊(53)連接于支桿(52)和堵頭(51)之間，氣囊(53)頂端和底端分別連接有導(dǎo)向桿(54)和滑套(55)，導(dǎo)向桿(54)滑動(dòng)連接于滑套(55)內(nèi)，氣囊(53)兩側(cè)端分別有磁極相反的磁塊一(56)，磁塊一(56)與滑套(55)錯(cuò)開(kāi)布置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含鹽有機(jī)廢水一體化除碳脫氮裝置，其特征在于，反應(yīng)器(1)還包括：絕緣外層(8)，絕緣外層(8)嚴(yán)密覆蓋于金屬罐體(7)的外表面；絕緣底座(14)，絕緣底座(14)連接于金屬罐體(7)底端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種含鹽有機(jī)廢水一體化除碳脫氮裝置，其特征在于，反應(yīng)器(1)還包括：廢水進(jìn)水口(26)，廢水進(jìn)水口(26)設(shè)置于金屬罐體(7)底端，且向內(nèi)連通除碳脫氮反應(yīng)室(9)，向外絕緣連接廢水進(jìn)水管道(3)；絕緣循環(huán)進(jìn)水口(29)，絕緣循環(huán)進(jìn)水口(29)設(shè)置于金屬罐體(7)側(cè)端中部位置，循環(huán)進(jìn)水管道(6)通過(guò)絕緣循環(huán)進(jìn)水口(29)進(jìn)入除碳脫氮反應(yīng)室(9)中并與布?xì)獠妓b置(13)連接；廢水出水口(30)，廢水出水口(30)設(shè)置于金屬罐體(7)側(cè)端上方位置，且向內(nèi)連通除碳脫氮反應(yīng)室(9)，向外絕緣連接出水管道(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種含鹽有機(jī)廢水一體化除碳脫氮裝置，其特征在于，反應(yīng)器(1)還包括：絕緣進(jìn)氣口(28)，絕緣進(jìn)氣口(28)設(shè)置于金屬罐體(7)側(cè)端中部位置，臭氧進(jìn)氣管道(2)通過(guò)絕緣進(jìn)氣口(28)進(jìn)入除碳脫氮反應(yīng)室(9)中并與布?xì)獠妓b置(13)連接；進(jìn)氣口(31)，進(jìn)氣口(31)設(shè)置于金屬罐體(7)頂端；排氣口(32)，排氣口(32)設(shè)置于金屬罐體(7)頂端，且向內(nèi)連通除碳脫氮反應(yīng)室(9)，向外絕緣連接尾氣排氣管道(4)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種含鹽有機(jī)廢水一體化除碳脫氮裝置，其特征在于，臭氧進(jìn)氣管道(2)上設(shè)置有臭氧發(fā)生器(15)和進(jìn)氣閥門(mén)(16)；廢水進(jìn)水管道(3)上設(shè)置有進(jìn)水水質(zhì)檢測(cè)儀器(17)和進(jìn)水泵(18)；尾氣排氣管道(4)上設(shè)置有引風(fēng)機(jī)(22)；循環(huán)進(jìn)水管道(6)與出水管道(5)相連，循環(huán)進(jìn)水管道(6)上設(shè)置有循環(huán)進(jìn)水泵(23)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含鹽有機(jī)廢水一體化除碳脫氮裝置，其特征在于，反應(yīng)器(1)進(jìn)水水質(zhì)條件為鹽含量0.5％-30％，COD值200-10000mg/L，TN值100-2000mg/L，pH值5-10。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含鹽有機(jī)廢水一體化除碳脫氮裝置，其特征在于，金屬罐體(7)設(shè)置為內(nèi)表面鍍鈦的不銹鋼；電化學(xué)陽(yáng)極板(11)設(shè)置為表面涂敷釕、銥、鉭金屬的鈦網(wǎng)，工作狀態(tài)下電流密度為100-800A/m2；電化學(xué)陽(yáng)極板(11)與金屬罐體(7)的間距設(shè)置為1-10cm。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種含鹽有機(jī)廢水一體化除碳脫氮裝置，其特征在于，第一控制系統(tǒng)(24)連接進(jìn)水水質(zhì)檢測(cè)儀器(17)、臭氧發(fā)生器(15)和進(jìn)氣閥門(mén)(16)，通過(guò)第一控制系統(tǒng)(24)調(diào)控臭氧進(jìn)氣量Q、進(jìn)水COD值m、單位COD值所需臭氧進(jìn)氣量k之間的關(guān)系，調(diào)控過(guò)程為：當(dāng)Q/m>k時(shí)，第一控制系統(tǒng)(24)調(diào)整進(jìn)氣閥門(mén)(16)降低臭氧進(jìn)氣量Q；當(dāng)Q/m<k時(shí)，第一控制系統(tǒng)(24)調(diào)整進(jìn)氣閥門(mén)(16)提高臭氧進(jìn)氣量Q。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含鹽有機(jī)廢水一體化除碳脫氮裝置，其特征在于，第二控制系統(tǒng)(25)連接進(jìn)水水質(zhì)檢測(cè)儀器(17)和低壓直流電源(19)，通過(guò)第二控制系統(tǒng)(25)調(diào)控低壓直流電源(19)輸出電流I、進(jìn)水TN值n、單位TN值所需輸出電流j之間的關(guān)系，調(diào)控過(guò)程為：當(dāng)I/n>j時(shí)，第二控制系統(tǒng)(25)調(diào)整低壓直流電源(19)降低輸出電流I；當(dāng)I/n<j時(shí)，第二控制系統(tǒng)(25)調(diào)整低壓直流電源(19)提高輸出電流I。
發(fā)明內(nèi)容
在發(fā)明內(nèi)容部分中引入了一系列簡(jiǎn)化形式的概念，這將在具體實(shí)施方式部分中進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
為至少部分地解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種含鹽有機(jī)廢水一體化除碳脫氮裝置，包括：
反應(yīng)器和配套設(shè)備，反應(yīng)器為含鹽有機(jī)廢水提供除碳脫氮反應(yīng)場(chǎng)所，配套設(shè)備包括電連接的臭氧發(fā)生器、進(jìn)水水質(zhì)檢測(cè)儀器、低壓直流電源、第一控制系統(tǒng)和第二控制系統(tǒng)；反應(yīng)器包括金屬罐體和除碳脫氮反應(yīng)室，金屬罐體外表面通過(guò)負(fù)極導(dǎo)線連接低壓直流電源的負(fù)極，除碳脫氮反應(yīng)室為金屬罐體內(nèi)部空腔。
優(yōu)選地，反應(yīng)器還包括：
絕緣布水板，絕緣布水板設(shè)置于除碳脫氮反應(yīng)室靠近底部位置；
電化學(xué)陽(yáng)極板，電化學(xué)陽(yáng)極板固定于除碳脫氮反應(yīng)室中絕緣布水板上且與金屬罐體同軸等間距布置，電化學(xué)陽(yáng)極板依次通過(guò)絕緣貫穿接頭、正極導(dǎo)線連接低壓直流電源的正極；
催化劑層，催化劑層多層間隔布置于除碳脫氮反應(yīng)室中電化學(xué)陽(yáng)極板上方位置；
布?xì)獠妓b置，布?xì)獠妓b置設(shè)置于除碳脫氮反應(yīng)室中絕緣布水板和催化劑層的中間位置；
優(yōu)選地，反應(yīng)器還包括：
絕緣外層，絕緣外層嚴(yán)密覆蓋于金屬罐體的外表面；
絕緣底座，絕緣底座連接于金屬罐體底端。
優(yōu)選地，反應(yīng)器還包括：
廢水進(jìn)水口，廢水進(jìn)水口設(shè)置于金屬罐體底端，且向內(nèi)連通除碳脫氮反應(yīng)室，向外絕緣連接廢水進(jìn)水管道；
絕緣循環(huán)進(jìn)水口，絕緣循環(huán)進(jìn)水口設(shè)置于金屬罐體側(cè)端中部位置，循環(huán)進(jìn)水管道通過(guò)絕緣循環(huán)進(jìn)水口進(jìn)入除碳脫氮反應(yīng)室中并與布?xì)獠妓b置連接；
廢水出水口，廢水出水口設(shè)置于金屬罐體側(cè)端上方位置，且向內(nèi)連通除碳脫氮反應(yīng)室，向外絕緣連接出水管道。
優(yōu)選地，反應(yīng)器還包括：
絕緣進(jìn)氣口，絕緣進(jìn)氣口設(shè)置于金屬罐體側(cè)端中部位置，臭氧進(jìn)氣管道通過(guò)絕緣進(jìn)氣口進(jìn)入除碳脫氮反應(yīng)室中并與布?xì)獠妓b置連接；
進(jìn)氣口，進(jìn)氣口設(shè)置于金屬罐體頂端；
排氣口，排氣口設(shè)置于金屬罐體頂端，且向內(nèi)連通除碳脫氮反應(yīng)室，向外絕緣連接尾氣排氣管道。
優(yōu)選地，臭氧進(jìn)氣管道上設(shè)置有臭氧發(fā)生器和進(jìn)氣閥門(mén)；廢水進(jìn)水管道上設(shè)置有進(jìn)水水質(zhì)檢測(cè)儀器和進(jìn)水泵；尾氣排氣管道上設(shè)置有引風(fēng)機(jī)；循環(huán)進(jìn)水管道與出水管道相連，循環(huán)進(jìn)水管道上設(shè)置有循環(huán)進(jìn)水泵。
優(yōu)選地，反應(yīng)器進(jìn)水水質(zhì)條件為鹽含量0.5％-30％，COD值200-10000mg/L，TN值100-2000mg/L，pH值5-10。
優(yōu)選地，金屬罐體設(shè)置為內(nèi)表面鍍鈦的不銹鋼；電化學(xué)陽(yáng)極板設(shè)置為表面涂敷釕、銥、鉭金屬的鈦網(wǎng)，工作狀態(tài)下電流密度為100-800A/m2；電化學(xué)陽(yáng)極板與金屬罐體的間距設(shè)置為1-10cm。
優(yōu)選地，第一控制系統(tǒng)連接進(jìn)水水質(zhì)檢測(cè)儀器、臭氧發(fā)生器和進(jìn)氣閥門(mén)，通過(guò)第一控制系統(tǒng)調(diào)控臭氧進(jìn)氣量Q、進(jìn)水COD值m、單位COD值所需臭氧進(jìn)氣量k之間的關(guān)系，調(diào)控過(guò)程為：
當(dāng)Q/m>k時(shí)，第一控制系統(tǒng)調(diào)整進(jìn)氣閥門(mén)降低臭氧進(jìn)氣量Q；
當(dāng)Q/m<k時(shí)，第一控制系統(tǒng)調(diào)整進(jìn)氣閥門(mén)提高臭氧進(jìn)氣量Q。
優(yōu)選地，第二控制系統(tǒng)連接進(jìn)水水質(zhì)檢測(cè)儀器和低壓直流電源，通過(guò)第二控制系統(tǒng)調(diào)控低壓直流電源輸出電流I、進(jìn)水TN值n、單位TN值所需輸出電流j之間的關(guān)系，調(diào)控過(guò)程為：
當(dāng)I/n>j時(shí)，第二控制系統(tǒng)調(diào)整低壓直流電源降低輸出電流I；
當(dāng)I/n<j時(shí)，第二控制系統(tǒng)調(diào)整低壓直流電源提高輸出電流I。
相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明至少包括以下有益效果：
(1)相比現(xiàn)有的臭氧氧化反應(yīng)裝置，本發(fā)明提供的含鹽有機(jī)廢水一體化除碳脫氮裝置將臭氧氧化技術(shù)與電化學(xué)技術(shù)耦合聯(lián)用，通過(guò)電化學(xué)技術(shù)彌補(bǔ)臭氧氧化技術(shù)在含鹽有機(jī)廢水脫氮方面的不足，同時(shí)利用電化學(xué)過(guò)程生成的次氯酸強(qiáng)化對(duì)有機(jī)物的氧化降解，除碳脫氮效率大幅提升。
(2)相比現(xiàn)有的臭氧氧化/電化學(xué)一體化反應(yīng)裝置，本發(fā)明提供的含鹽有機(jī)廢水一體化除碳脫氮裝置直接采用反應(yīng)器金屬罐體作為電化學(xué)陰極，內(nèi)置電化學(xué)陽(yáng)極以構(gòu)成電化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)，電極材料成本顯著降低；在外加直流電場(chǎng)下，作為陰極的金屬罐體受到保護(hù)，更耐腐蝕。
(3)相比現(xiàn)有的臭氧氧化/電化學(xué)一體化反應(yīng)裝置，本發(fā)明提供的含鹽有機(jī)廢水一體化除碳脫氮裝置在持續(xù)監(jiān)控廢水進(jìn)水水質(zhì)的基礎(chǔ)上，通過(guò)第一控制系統(tǒng)和第二控制系統(tǒng)自動(dòng)化調(diào)節(jié)臭氧進(jìn)氣量和輸出電流，在高濃度進(jìn)水時(shí)保證處理出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，在低濃度進(jìn)水時(shí)避免出現(xiàn)能源浪費(fèi)。
（發(fā)明人：劉自成;趙選英;楊峰;張洋陽(yáng);王文文）
