申请日2016.11.04
公开(公告)日2017.05.31
IPC分类号C02F9/14; C02F1/24; C02F1/465; C02F3/02
摘要
本实用新型公开了一种多效微电解预处理和生物强化耦合的水处理实验装置，包括气浮装置、电气浮装置、2个沉淀装置、生物强化装置、电控装置、4个蠕动泵、3个电磁式空气泵、4个液体电磁阀、3个气体流量计，这几个装置构成多效微电解预处理系统、沉淀调节系统、生物强化处理系统、曝气系统、液体输送系统。该装置创新性的将微电解预处理与生物强化处理结合，实现气浮→生物强化，电气浮→生物强化，气浮→电气浮→生物强化多种工艺流程的组合，能够在实验室以较少的水量模拟中试和工业实验部分参数，实现对工艺流程的初步验证。
权利要求书
1.一种多效微电解预处理和生物强化耦合的水处理实验装置，包括依次连接的蠕动泵I(7)、气浮装置(1)、蠕动泵II(8)、电气浮装置(2)、蠕动泵III(9)、沉淀装置、蠕动泵IV(10)、生物强化装置(5);其中：蠕动泵I的进水口e与外部进水装置相连接，生物强化装置的出水口与外部储水装置相连接，所述的沉淀装置为两个并联连接的沉淀装置I(3)和沉淀装置II(4);其特征在于：
所述的气浮装置(1)，装置上部设有进气口a(30)、下部出水口a(27)，底部设有进水口a(29)，且进气口a、出水口a位于不同侧体壁上;其中：进气口a通过气体输送管(22)连接有电磁式空气泵I(11)，进水口a通过液体输送管(21)与蠕动泵I(7)的出水口e相连接，出水口a与蠕动泵II(8)的进水口f相连接;
所述的电气浮装置(2)，装置上部设有进气口b(35)、下部设有进水口b(36)和出水口b(34)，且进水口b与进气口b位于相同侧体壁上、进水口b与出水口b位于不同侧体壁上;其中：进气口b通过气体输送管连接有电磁式空气泵II(12)，进水口b与蠕动泵II(8)的出水口f相连接，出水口b与蠕动泵III(9)的进水口g相连接;
所述的沉淀装置I(3)和沉淀装置II(4)结构相同，装置的中下部均设有进水口c(41)和出水口c(42)，且进水口c和出水口c位于不同侧体壁上;其中：二者的进水口c均通过液体输送管与蠕动泵III(9)的出水口g相连接，二者的出水口c均通过液体输送管与蠕动泵IV(10)的进水口h相连接;
所述的生物强化装置(5)，装置的上部设有进气口d(47)和出水口d(50)，下部设有进水口d(54)，进水口d、进气口d位于相同侧体壁上，进水口d、出水口d位于不同侧体壁上;其中：进气口d通过气体输送管连接有电磁式空气泵III(13)，进水口d与蠕动泵IV(10)的出水口h相连接，出水口d与外部储水装置相连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的沉淀装置I(3)的进水口c与蠕动泵III(9)的出水口g相连接的路线上设有液体电磁阀I(14)，沉淀装置II(4)的进水口c与蠕动泵III(9)的出水口g相连接的路线上设有液体电磁阀III(16);沉淀装置I(3)的出水口c与蠕动泵IV(10)的进水口h相连接的路线设有液体电磁阀II(15)，沉淀装置II(4)的出水口c与蠕动泵IV(10)的进水口h相连接的路线设有液体电磁阀IV(17)。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的电磁式空气泵I、电磁式空气泵II、电磁式空气泵III、蠕动泵I、蠕动泵II、蠕动泵III、蠕动泵IV、液体电磁阀I、液体电磁阀II、液体电磁阀III、液体电磁阀IV均设有具有启动和关闭功能的开关。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的气浮装置(1)的进气口a与电磁式空气泵I(11)的连接路线上设有气体流量计I(18);所述的电气浮装置(2)的进气口b与电磁式空气泵II(12)的连接路线上设有气体流量计II(19);所述的生物强化装置(5)的进气口c与电磁式空气泵III(13)的连接路线上设有气体流量计III(20);气体流量计控制气体流量。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的气浮装置(1)，其气浮装置主体(23)为圆柱形，内部装填有圆柱形的填料支撑网(25)、且填料支撑网贴于气浮装置主体(23)的内壁;所述的填料支撑网(25)内部装填有气浮填料(26);所述的气浮装置主体内部、填料支撑网(25)的底部、进水口a(29)的上部还铺设有圆形的气体分布器A(28)，气体分布器A通过气体输送管与进气口a相连接;所述的气浮装置主体的顶部还配设有圆柱形的气浮装置盖(24)。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的电气浮装置(2)，其电气浮装置主体(31)为正方体形，内部装填有正方体形的填料支撑网B(33)、且填料支撑网B贴于电气浮装置主体(31)的内壁;所述的填料支撑网B内设有方形的电极板(38)，电极板之间填充有电气浮填料(39);所述的电气浮装置主体内部、填料支撑网B(33)的底部、进水口b(36)的上部还铺设有方形的气体分布器B(37)，气体分布器B通过气体输送管与进气口b相连接;所述的电气浮装置主体的顶部还配设有正方体形的电气浮装置盖(32)。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：多效微电解预处理和生物强化耦合的水处理实验装置还设有电控装置(6)，电控装置内设有直流稳压电源，电控装置与所述的电极板(38)相连接。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的沉淀装置I(3)和沉淀装置II(4)结构相同，其正方体形的沉淀装置主体(40)的内部设置有倒置四棱台形的沉淀槽(43)，且沉淀槽位于进水口c和出水口c的下部;所述的沉淀槽(43)的底部均设有排泥口(44)，沉淀装置I(3)和沉淀装置II(4)的底部设有开口，排泥口通过排泥管(45)将污泥从开口排出装置内部。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：生物强化装置(5)，其正方体形的生物强化装置主体(46)内部设有三组方形的折流板，将生物强化装置主体分为四个反应室;每组折流板包括方形的上折流板(48)和下折流板(52);所述的上折流板生物顶部与生物强化装置主体的内顶相连接，底部与生物强化装置主体的内底具有缝隙;所述的下折流板的底部与生物强化装置主体的内底相连接，顶部与生物强化装置主体的内顶具有缝隙;所述的上折流板上固定有T型曝气管路(49)，T型曝气管路上设有4个曝气砂头(53);所述的T型曝气管路上还固定有生物填料(51);所述的T型曝气管路通过气体输送管与进气口d相连接。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的气浮装置(1)和电气浮装置(2)液体输送方式采用“下进水，下出水”的方式。
说明书
一种多效微电解预处理和生物强化耦合的水处理实验装置
技术领域
本实用新型涉及一种多效微电解预处理和生物强化耦合的水处理实验装置，主要用于高浓度机废水的实验室评估，属于利用微电解技术联和生物强化技术处理高浓度有机废水的技术领域。
背景技术
随着我国经济的快速发展，化工行业逐步成为国民经济持续发展中不可或缺的组成部分，高浓度有机废水排放量日益增加，其引发的环境问题也对人们的生活产生了极大的影响。高浓度有机废水排放的行业越来越多，如精细化工、农药制造、医药生产等，部分废水由于浓度高、毒性大，在进行预处理后，通常还含有大量不易被活性污泥所利用的成分，从而造成此类废水处理成本高、难度大，处理不当会对环境带来严重的污染，破坏生态平衡。
高浓度有机废水中难降解的物质通常是自然界中不存在的有机化合物，具有一定的生物毒性，另外此类水废水成分复杂，COD、BOD、盐度、悬浮物含量高，可生化性差，不易通过常规的生物处理方法去除。由于部分有机化合物在进入到自然环境中不会被微生物利用，会在水体、土壤等自然环境中累积，并通过食物链富集到人体，危害人体健康。因此，建立一套安全高效的废水处理系统十分重要。
目前，针对高浓度有机废水的处理方法包括物理化学方法和生物方法，由于废水可生化性差，在进入生物处理单元之前，多采用物化技术进行预处理，如混凝、中和、过滤、微电解、氧化、厌氧酸化等以提高废水的可生化性能。但即便这样，传统的生物处理阶段仍面临较大压力：如活性污泥驯化时间长、耐受某些有机污染物能力不足，这就使得生物处理阶段的效率较低，增大了后续深度处理成本。
生物强化作为传统活性污泥处理技术的提升工艺，能够利用功能微生物有针对性的处理废水中有机污染成分，提高生物处理阶段对有毒、有害物质的去除效果。随着生物强化处理技术的日趋成熟，其应用也逐步被水处理企业所青睐，但功能微生物从筛选、驯化、构建到实际应用往往存在从实验室摇瓶实验、小试、中试到工业实验的过程，周期较长，且中试、工业实验成本较高、不论是废水排放企业还是废水处理部门都面临较大的压力，因此，在中试进行前，通过实验室对工艺流程的有效验证十分必要。所以，新型多效预处理及生物强化联和处理实验装置急需被研究开发，使中试和工业实验的风险及成本有效降低。
发明内容
本实用新型的目的是克服现有实验装置存在的缺点，提供一种多效微电解预处理和生物强化耦合的水处理实验装置，用于实验室对高浓度有机废水处理工艺流程的验证。通过将气浮、电气浮预处理装置和微生物强化装置的耦合，进行高浓度有机废水的处理;该装置创新性在于将微电解催化氧化和生物强化相结合，通过气浮、电气浮的催化氧化作用提高废水可生化性，同时采用功能菌群对预处理后废水进行生物强化处理，实现气浮→生物强化，电气浮→生物强化，气浮→电气浮→生物强化多种工艺流程的组合，能够在实验室以较少的水量模拟中试和工业实验部分参数，实现对工艺流程的初步验证。
为了实现上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
一种多效微电解预处理和生物强化耦合的水处理实验装置，包括依次连接的蠕动泵I、气浮装置、蠕动泵II、电气浮装置、蠕动泵III、沉淀装置、蠕动泵IV、生物强化装置;其中：蠕动泵I的进水口e与外部进水装置相连接，生物强化装置的出水口与外部储水装置相连接，所述的沉淀装置为两个并联连接的沉淀装置I和沉淀装置II;其特征在于：
所述的气浮装置，装置上部设有进气口a、下部出水口a，底部设有进水口a，且进气口a、出水口a位于不同侧体壁上;其中：进气口a通过气体输送管连接有电磁式空气泵I，进水口a通过液体输送管与蠕动泵I的出水口e相连接，出水口a与蠕动泵II的进水口f相连接;
所述的电气浮装置，装置上部设有进气口b、下部设有进水口b和出水口b，且进水口b与进气口b位于相同侧体壁上、进水口b与出水口b位于不同侧体壁上;其中：进气口b通过气体输送管连接有电磁式空气泵II(，进水口b与蠕动泵II的出水口f相连接，出水口b与蠕动泵III的进水口g相连接;
所述的沉淀装置I和沉淀装置II结构相同，装置的中下部均设有进水口c和出水口c，且进水口c和出水口c位于不同侧体壁上;其中：二者的进水口c均通过液体输送管与蠕动泵III的出水口g相连接，二者的出水口c均通过液体输送管与蠕动泵IV的进水口h相连接;
所述的生物强化装置，装置的上部设有进气口d和出水口d，下部设有进水口d，进水口d、进气口d位于相同侧体壁上，进水口d、出水口d位于不同侧体壁上;其中：进气口d通过气体输送管连接有电磁式空气泵III，进水口d与蠕动泵IV的出水口h相连接，出水口d与外部储水装置相连接。
上述技术方案中，所述的沉淀装置I的进水口c与蠕动泵III的出水口g相连接的路线上设有液体电磁阀I，沉淀装置II的进水口c与蠕动泵III的出水口g相连接的路线上设有液体电磁阀III;沉淀装置I的出水口c与蠕动泵IV(10)的进水口h相连接的路线设有液体电磁阀II，沉淀装置II的出水口c与蠕动泵IV的进水口h相连接的路线设有液体电磁阀IV。
上述技术方案中，所述的电磁式空气泵I、电磁式空气泵II、电磁式空气泵III、蠕动泵I、蠕动泵II、蠕动泵III、蠕动泵IV、液体电磁阀I、液体电磁阀II、液体电磁阀III、液体电磁阀IV均设有具有启动和关闭功能的开关。
上述技术方案中，所述的气浮装置的进气口a与电磁式空气泵I的连接路线上设有气体流量计I;所述的电气浮装置的进气口b与电磁式空气泵II的连接路线上设有气体流量计II;所述的生物强化装置的进气口c与电磁式空气泵III的连接路线上设有气体流量计III;气体流量计控制气体流量。
上述技术方案中，所述的气浮装置，其气浮装置主体为圆柱形，内部装填有圆柱形的填料支撑网、且填料支撑网贴于气浮装置主体的内壁;填料支撑网A可取出，方便不同比例、型号的填料更换;所述的填料支撑网内部装填有气浮填料，填料种类可根据需要进行调整和更换;所述的气浮装置主体内部、填料支撑网的底部、进水口a的上部还铺设有圆形的气体分布器A，气体分布器A通过气体输送管与进气口a相连接;所述的气浮装置主体的顶部还配设有圆柱形的气浮装置盖;所述的气浮填料为铁屑和碳颗粒是按照1：1的重量比混合而成的混合物，其中碳颗粒的规格为直径4mm、长0.5～1.5cm碳棒，铁屑为不规则形状的铁屑。
上述技术方案中，所述的电气浮装置，其电气浮装置主体为正方体形，内部装填有正方体形的填料支撑网B、且填料支撑网B贴于电气浮装置主体的内壁;填料支撑网B可取出，方便不同型号的填料更换;所述的填料支撑网B内设有方形的电极板，电极板之间填充有电气浮填料，填料种类可根据需要进行调整和更换;所述的电气浮装置主体内部、填料支撑网B的底部、进水口b的上部还铺设有方形的气体分布器B，气体分布器B通过气体输送管与进气口b相连接;所述的电气浮装置主体的顶部还配设有正方体形的电气浮装置盖;所述的电气浮填料为直径4mm、长0.5～1.5cm棒状填料。
上述技术方案中，所述的多效微电解预处理和生物强化耦合的水处理实验装置还设有电控装置，电控装置内设有直流稳压电源，电控装置与所述的电极板相连接。所述的电控装置可以控制该装置各组成元件之间有序运行，可通过时间开关简易控制各反应元件的在不同运行阶段启动与关闭，增加反应装置的可操作性;所述的电控装置内设有直流稳压电源，可对电压强度进行调节，与所述的电气浮装置的电极板相连，当直流稳压电源开启后在阳极和阴极之间施加电场后，位于电极板之间的电气浮填料周围形成微电解环境，通过电催化作用对有机物进行降解。
上述技术方案中，所述的沉淀装置I和沉淀装置II结构相同，其正方体形的沉淀装置主体的内部设置有倒置四棱台形的沉淀槽，且沉淀槽位于进水口c和出水口c的下部;所述的沉淀槽的底部均设有排泥口，沉淀装置I和沉淀装置II的底部设有开口，排泥口通过排泥管将污泥从开口排出装置内部。
上述技术方案中，生物强化装置，其正方体形的生物强化装置主体内部设有三组方形的折流板，将生物强化装置主体分为四个反应室，主要用于实现装置内水流处于不同的停留时间，以方便取样;每组折流板包括方形的上折流板和下折流板;所述的上折流板生物顶部与生物强化装置主体的内顶相连接，底部与生物强化装置主体的内底具有缝隙;所述的下折流板的底部与生物强化装置主体的内底相连接，顶部与生物强化装置主体的内顶具有缝隙;所述的上折流板上固定有T型曝气管路，T型曝气管路上设有4个曝气砂头;所述的T型曝气管路上还固定有生物填料，随曝气管路取出，方便不同型号生物填料的更换;所述的T型曝气管路通过气体输送管与进气口d相连接;所述的生物填料为直径为40mm的盘状组合填料。
上述技术方案中，所述的气浮装置和电气浮装置液体输送方式采用“下进水，下出水”的方式。
优选的，所述的气浮装置材质厚度为5mm的PMMA材料;所述气浮装置主体的规格为内径120mm×高400mm;所述气浮装置盖的规格为内径130mm×高50mm，厚度为5mm;所述填料支撑网A材质为孔径5mm，丝径0.7mm的不锈钢，支撑网直径为120mm，高380mm;所述的气体分布器A的规格为内径9mm，外径为16mm，长190mm的曝气盘管。
优选的，所述的电气浮装置材质为5mm的PMMA材料;所述的电气浮装置主体的规格为内长300mm×内宽110mm×高200mm;所述的电气浮装置盖规格为内长310mm×内宽120mm×高50mm，厚度为5mm;所述的填料支撑网B材质为为孔径5mm，丝径0.7mm的不锈钢，填料支撑网B规格为长300mm×宽110mm×高150mm，厚度为5mm;所述的气体分布器B的规格为内径9mm，外径为16mm，长600mm的曝气盘管;所述电极板的材质为石墨电极，规格为280mm×宽200mm×厚10mm。
优选的，所述的2个沉淀装置均为厚度为5mm的PMMA材料;所述的沉淀装置主体的规格相同，内长100mm×内宽100mm×高255mm;所述沉淀槽上截面长100mm×宽100mm，下截面长10mm×宽10mm，高25mm。
优选的，所述的生物强化装置材质为5mm的PMMA材料;所述的生物强化装置主体的规格为内长100mm×内宽90mm×高250mm;所述的折流板材质为5mm的PMMA材料，其中上折流板规格为长220mm×宽90mm，下折流板规格为长125mm×宽90mm;所述的下折流板将生物强化装置主体分为4个长100mm的反应室，上折流板与下折流板水平距离为20mm;所述的上折流板距离生物强化装置主体底面为30mm;所述的曝气管路为直径0.5mm的PMMA管，长430mm，曝气管路支架高240mm;所述的圆柱形曝气砂头的规格为直径8mm，高1.2mm。
优选的，所述的液体输送管、气体输送管为内径5mm，外径为8mm的硅胶管管。
优选的，所述的气浮反应装置、电气浮反应装置构成多效微电解预处理系统;所述的沉淀装置构成沉淀调节系统;所述的生物强化装置构成生物强化处理系统;所述的电磁式空气泵、气体输送管、气体流流量计、气体分布器构成曝气系统;所述的液体输送管、蠕动泵、液体电磁阀构成液体输送系统。
优选的，所述的曝气系统中，气体流量通过气体流量计控制;气浮反应装置、电气浮反应和生物强化装置的进气口两侧连有气体输送管，分别与气体流量计、气体分布器连接、曝气砂头相连，这种连接方式可有效避免各反应器中的液体逆流至电磁式空气泵中;所述的电磁式空气泵的启动和关闭采用时间开关进行控制，达到连续自动反应的目的;所述的电磁式空气泵的规格为ACO-003电磁式空气泵;所述的气体流流量计规格为10L/min的LZB-6WB形玻璃转子流量计。
优选的，所述的液体输送系统中，气浮装置和电气浮装置液体输送方式采用“下进水，下出水”的方式，当处理废水量较小时能够保证每个批次反应液体能够顺利进入下一反应单元;蠕动泵的启动和关闭采用时间开关进行控制，达到连续自动反应的目的;所述的蠕动泵规格为BT100-2J精密蠕动泵;所述的液体电磁阀的启动和关闭采用时间开关进行控制，达到连续自动反应的目的;所述的液体电磁阀规格为2W-02-08，1/4，AC220常闭液体电磁阀。
本实用新型装置采用气浮-电气浮-生物强化串联组合的多效微电解预处理和生物强化处理高浓度有机废水，通过气浮作用、电气浮作用或气浮和电气浮的联和作用提高高浓度有机废水的可生化性，而后采用生物强化装置对出水进行生物强化处理。这种多效微电解预处理和生物强化耦合的实验装置利用较少水量就能够验证高浓度有机废水处理的工艺流程，为中试和工程实验提供参考，在高度有机废水的处理领域具有较高的应用价值。
