一種無選擇性高效水處理方法及設備技術

一種無選擇性高效水處理方法，步驟包括：1)凈水運行；2)步驟1)進行20～40min以后，停止對電極對供電，對反應室進行反沖洗處理5～10min；流速為小于80L/分鐘；3)再返回步驟1)，此時要轉換步驟1)中電極板的極性。一種實現所述水處理方法的無選擇性高效水處理設備，包括密閉容器、控制裝置和電源模塊，密閉容器的內腔構成反應室；其特征是所述密閉容器上開有原水進口、凈水出口、反沖洗進水口和反沖洗出水口；原水進口、凈水出口、反沖洗進水口和反沖洗出水口上都裝有電磁水閥；密閉容器內裝有電極組、水位傳感器、水溫傳感器和加熱器；電極組包括至少1對電極板。與現有技術相比，本技術方案的水處理效果好，且實施成本較低。

【技術實現步驟摘要】

本技術方案屬于環保
，具體是一種無選擇性高效水處理方法及設備。
技術介紹
我國是一個水資源匱乏的國家，人均用水占有量僅為世界平均水平的四分之一，極大地限制了我國社會經濟的可持續發展。對于工業用水而言，提高工業用水重復利用率是節約工業新水用量、減少工業污水排放的有效措施；同時，也是積極響應國家政策的措施。工業廢水中含有的懸浮物、重金屬離子、結垢型離子、小分子離子等對處理工藝提出了很高的要求，尤其是除鹽階段。當前對于懸浮物的去除采用多介質過濾技術，重金屬離子的去除采用投加藥劑或膜處理方法、結垢型離子以及小分子離子的去除多采用電解法或者藥劑法。上述每一個難題的處理都需要一個單獨的工藝，不僅增加了投資成本，而且運行費用高、設備間往往無法協調工作。比如：去除廢水中離子采用蒸發除鹽過程會消耗大量熱能，膜過程用于過濾和除鹽時工藝線路會十分復雜、成本也較高等。對于工業企業而言，都在積極探索一種高效處理手段。一種無選擇性高效水處理技術能夠重點用于除鹽，同時降低懸浮物、有機物含量。除鹽方法一般有：蒸發、電滲析、反滲透、離子交換法除鹽等。蒸發除鹽能耗高，離子交換法會產生二次污染，電滲析、反滲透處理技術則投資大且維護繁瑣。同時，離子交換法采用的離子交換樹脂定期更換樹脂成本太高，而且對于除去小分子離子還有反作用，如：Na+，使用的陽離子交換樹脂的離子多為Na+。電滲析不僅耗電量大，而且離子交換膜容易損壞，產水水質波動性較大。反滲透系統占地面積大，投資成本也高昂。
技術實現思路
為了解決現有技術中存在的問題，本專利技術創造提出一種無選擇性高效水處理方法及設備，具體如下：一種無選擇性高效水處理方法，步驟包括：1)凈水運行：在反應室中進行，反應室中裝有成對的電極板，多對電極板構成電極組；一對電極板中，一個電極板連接外部直流電源的“+”極，另一個電極板連接外部直流電源的“-”極；一對電極板之間的空隙是水流通道；在反應室中充滿待處理的原水，然后在電極對上施加電壓15V～30V進行處理；水溫為15℃～30℃；流速為15.30L/分鐘～58.32L/分鐘；2)步驟1)進行20～40min以后，停止對電極對供電，對反應室進行反沖洗處理5～10min；由于這里是對電極進行沖洗，只要能夠清洗干凈即可，但考慮到不影響電極，設定流速為小于80L/分鐘。考慮到節水實際問題，運行時可調節；3)再返回步驟1)，此時要轉換步驟1)中電極板的極性；所述步驟1)中，電極板是平板電極，平板電極是活性炭纖維電極板；在電極板的表面鍍有鈦化合物層；再在鈦化合物層外包裹一層高分子有機絕緣層；所述鈦化合物層的材質為鈦的氧化物，為增強性能再加入第Ⅷ族的元素銠、鉑、鈀、和/或銥等元素，形成化合物；(該化合物可以直接購買鈦化合物棒成品。鈦化合物棒以鈦為主體，其它元素都屬于極其微量的成分，通過增加這些微量成分可以增強鈦化合物的導電性)在活性炭纖維電極板表面鍍鈦化合物的方法為：在碳纖維表面鍍上鈦化合物是十分困難，兩者很難結合，無法采用電鍍、共沉淀等傳統方法。本方案采用的方法是電子束蒸發沉積(EBED)法，使得電子束蒸發的鈦化合物以原子的形式在碳纖維上冷凝。由于鍍層利用的粒子小，附著能力大大增強，能夠實現鍍層的目的。電子束蒸發沉積法的步驟可以為：將活性炭纖維至于鈦化合物下方，在真空條件下，用電子束加熱鈦化合物棒；當溫度達到3800℃以上時(實際上考慮到工藝溫度，不會超過4200℃)，此時化合物以原子的形式被激發出來，鈦棒發生氣化，鈦蒸汽遇水溫度下降、凝固，并下降沉積在活性炭纖維表面；再冷卻；整個方法的時間不超過30min，經過冷卻3h以上便可使用。為避免炭纖維發生氧化，這里將炭纖維置于水中保證穩定性。這里對于鈦化合物棒的使用效率較低，僅為10﹪左右。高分子有機絕緣層，除了PE材料外，推薦使用PEFE，該材料可承受8000V高壓而不被擊穿。在鈦化合物層外包裹有機絕緣層的方法為：先將處理得到電極板在去離子水中煮沸5min±20s；然后在150℃條件下干燥10～24h真空保存待用；預先將有機絕緣層的高分子有機物原料溶于(乙醇配置的)有機溶劑中；先取有機溶劑適量，再將前述處理好的電極板迅速放入其中；在100V的外加電壓下涂覆10min±40s(外加電源不是加在電極板上的，而是有機溶劑中促進涂覆作用的)，取出放入120℃條件下2h使得有機溶劑(乙醇分子)揮發掉，自然冷卻(可以是24h)即可；鈦化合物的鍍層以及有機絕緣層的厚度均為0.04～0.06mm。所述步驟1)中水溫為20±3℃。實際上只要溫度＞0℃，都可以使用。但溫度低時離子的遷移速率慢，溫度高時又由于布朗運動加劇不規則運動增強阻礙離子的遷移。考慮到工廠實際運行時待脫鹽水的溫度一般控制在常溫條件下，為不增加能耗，本方案中選取20±3℃作為合理的溫度。當溶液電導率為2000mg/L，電壓為15V，電極對數均為100對時，取200L水分別在不同的溫度下做實驗，實驗過程中將水循環，不間斷通過，電導率數據如下：溫度\\時間4min8min12min16min20min12h5℃1832153614111136101748010℃187815751390110795046120℃1756142012139278244525℃1794150513151042981492隨著時間的延長電極的處理量慢慢達到飽和，這時溫度的影響就不大了。一種實現上述水處理方法的無選擇性高效水處理設備，包括密閉容器、控制裝置和電源模塊，密閉容器的內腔構成反應室；其特征是所述密閉容器上開有原水進口、凈水出口、反沖洗進水口和反沖洗出水口；原水進口、凈水出口、反沖洗進水口和反沖洗出水口上都裝有電磁水閥；密閉容器內裝有電極組、水位傳感器、水溫傳感器和加熱器；電極組包括至少1對電極板；原水進口和凈水出口分別在反應室的左邊和右邊，反沖洗進水口和反沖洗出水口分別在反應室的右邊和左邊；所述電源模塊為控制裝置、水位傳感器、電極組、水溫傳感器、加熱器和各個電磁水閥供電；所述控制裝置包括微控制器、接口信號轉換電路、電極極性轉換電路、模數轉換器、數模轉換器；所述微控制器的數據信號和控制信號輸入/輸出端經過接口信號轉換電路連接外部控制設備(如上位工控機)的接線端子；所述微控制器的各個電磁水閥控制信號輸出端經數模轉換器后分別連接對應的電磁水閥控制信號輸入端；所述微控制器的電極極性轉換控制信號輸出端連接電極極性轉換電路的使能端；電極極性轉換電路的輸入端連接電源模塊的電極組供電端，電極極性轉換電路的輸出端連接電極組；所述微控制器的加溫控制信號輸出端經過數模轉換電路連接加熱器的控制輸入端；所述水位傳感器的輸出端、水溫傳感器的輸出端分別通過模數轉換器連接微控制器的外部信號輸入端。所述密閉容器外包有保溫層。原水進口和凈水出口關于反應室的中心對稱，反沖洗進水口和反沖洗出水口關于反應室的中心對稱。還包括數控直流電壓調節器；數控直流電壓調節器的輸入端連接電源模塊的輸出端，數控直流電壓調節器的輸出端作為電極組供電端；數控直流電壓調節器的控制信號輸入端連接所述微控制器的極板電壓值控制信號輸出端。所述電極極性轉換電路包括兩組開關電路；微控制器的電極極性轉換控制信號輸出端分別連接兩組開關電路的使能端；本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種無選擇性高效水處理方法，其特征是步驟包括：1)凈水運行：在反應室中進行，反應室中裝有成對的電極板，多對電極板構成電極組；一對電極板中，一個電極板連接外部直流電源的“+”極，另一個電極板連接外部直流電源的“?”極；一對電極板之間的空隙是水流通道；在反應室中充滿待處理的原水，然后在電極對上施加電壓15V～30V進行處理；水溫為15℃～30℃；流速為15.30L/分鐘～58.32L/分鐘；2)步驟1)進行20～40min以后，停止對電極對供電，對反應室進行反沖洗處理5～10min；流速為小于80L/分鐘；3)再返回步驟1)，此時要轉換步驟1)中電極板的極性；所述步驟1)中，電極板是平板電極，平板電極是活性炭纖維電極板；在電極板的表面鍍有鈦化合物層；再在鈦化合物層外包裹一層高分子有機絕緣層；鈦的化合物為：加入銠、鉑、鈀和/或銥元素的鈦的氧化物所構成的化合物；在活性炭纖維電極板表面鍍鈦化合物的方法為：電子束蒸發沉積EBED法，使得電子束蒸發的鈦化合物以原子的形式在碳纖維上冷凝。

【技術特征摘要】
1.一種無選擇性高效水處理方法，其特征是步驟包括：1)凈水運行：在反應室中進行，反應室中裝有成對的電極板，多對電極板構成電極組；一對電極板中，一個電極板連接外部直流電源的“+”極，另一個電極板連接外部直流電源的“-”極；一對電極板之間的空隙是水流通道；在反應室中充滿待處理的原水，然后在電極對上施加電壓15V～30V進行處理；水溫為15℃～30℃；流速為15.30L/分鐘～58.32L/分鐘；2)步驟1)進行20～40min以后，停止對電極對供電，對反應室進行反沖洗處理5～10min；流速為小于80L/分鐘；3)再返回步驟1)，此時要轉換步驟1)中電極板的極性；所述步驟1)中，電極板是平板電極，平板電極是活性炭纖維電極板；在電極板的表面鍍有鈦化合物層；再在鈦化合物層外包裹一層高分子有機絕緣層；鈦的化合物為：加入銠、鉑、鈀和/或銥元素的鈦的氧化物所構成的化合物；在活性炭纖維電極板表面鍍鈦化合物的方法為：電子束蒸發沉積EBED法，使得電子束蒸發的鈦化合物以原子的形式在碳纖維上冷凝。2.根據權利要求1所述水處理方法，其特征是所述步驟1)中水溫為20±3℃。3.根據權利要求1所述水處理方法，其特征是所述步驟1)中，在鈦化合物層外包裹有機絕緣層的方法為：先將處理得到電極板在去離子水中煮沸5min±20s；然后在150℃條件下干燥10～24h真空保存待用；預先將有機絕緣層的高分子有機物原料溶于有機溶劑；取有機溶劑，將前述處理好的電極板迅速放入其中；在有機溶劑中外加電源下涂覆10min±40s；然后取出處理好的電極板，于120℃條件下靜置2h，最后自然冷卻即可；鈦化合物的鍍層以及有機絕緣層的厚度均為0.04～0.06mm，在實際制備電極過程中很難達到完全均勻。4.一種實現權利要1、2或3所述水處理方法的無選擇性高效水處理設備，包括密閉容器、控制裝置和電源模塊，密閉容器的內腔構成反應室；其特征是所述密閉容器上開有原水進口、凈水出口、反沖洗進水口和反沖洗出水口；原水進口、凈水出口、反沖洗進水口和反沖洗出水口上都裝有電磁水閥；密閉容器內裝有電極組、水位傳感器、水溫傳感器和加熱器；電極組包括至少1對電極板；原水進口和凈水出口分別在反應室的左邊和右邊，反沖洗進水口和反沖洗出水口分別在反應室的右邊和左邊；所述電源模塊為控制裝置、水位傳感器、電極組、水溫傳感器、加熱器和各個電磁水閥供電；所述控制裝置包括微控制器、接口信號轉換電路、電極極...

【專利技術屬性】
技術研發人員：高冬，鮑平利，朱駿峰，馬力，周偉，王偉，
申請(專利權)人：江蘇潤聚環保科技有限公司，中國化學工程第十四建設有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32