專利名稱：超聲電凝聚-膜濾組合水處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于污水處理技術(shù)，具體涉及一種融合了聲化學(xué)、電化學(xué) 與膜過濾技術(shù)的水(污廢水)處理裝置。
背景技術(shù)：
在水中施加電場(chǎng)后，水中會(huì)發(fā)生電解氧化還原、絮凝吸附和電氣浮、
殺菌消毒、調(diào)整pH值和吸附共沉淀等化學(xué)反應(yīng)過程，在這些過程的協(xié)同 作用下，不僅可有效去除水中的膠體懸浮物、重金屬、有機(jī)物、氨氮、磷 等，還能對(duì)水進(jìn)行有效的廣譜消毒，處理效果不受環(huán)境溫度影響，加上其 設(shè)備簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)，在分散性小水量用戶的 給水和廢水處理中很有發(fā)展前途。但電極鈍化等帶來(lái)的高能耗、低效率、 維護(hù)困難等問題限制了該技術(shù)的推廣。為了解決這一問題，現(xiàn)有技術(shù)一是 釆用強(qiáng)化極間流速，通過水流的沖刷作用減緩鈍化、極間堵塞等，但該方 法無(wú)法從根本上解決問題；二是采用倒極、脈沖電源、交變電源等方法， 該方法可從根本上解決上述問題，但對(duì)電源、電極等均提出了新的要求， 增加了成本。
膜分離與常規(guī)水處理工藝相比，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、搡作方便、分離效率 高和節(jié)能等特點(diǎn)，已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。而長(zhǎng)期使用后的膜表 面會(huì)產(chǎn)生沉積和結(jié)垢，使膜孔堵塞，產(chǎn)水量下降，因此對(duì)污染膜進(jìn)行定期 的清洗是必要的。目前常用的清洗方法有l(wèi))反沖。即用氣體、液體等 作反沖介質(zhì)，對(duì)膜管施加反向作用力，使膜表面及膜孔吸附的污染物脫離
4濾膜，恢復(fù)通量，可有效地去除凝膠層，減少膜污染。2)負(fù)壓清洗。主 要是通過真空抽吸，在膜功能面?zhèn)刃纬韶?fù)壓，去除膜表面和膜內(nèi)部的污染
物。3)機(jī)械清洗。如用超小型海綿球?qū)苁侥みM(jìn)行擦洗。4)化學(xué)清洗。
根據(jù)膜和污染物的性質(zhì)選擇合適的清洗液配方，選擇清洗劑要考慮既能去
除膜污染物，又對(duì)膜無(wú)腐蝕作用。5)在線電場(chǎng)清洗。用導(dǎo)電膜并在膜器 上安裝電極，在過濾過程中間隔一定時(shí)間在膜上加電場(chǎng)，使膜面及附近帶 電粒子或分子沿電場(chǎng)方向遷移，可去除沉積在膜面的帶電污染物。這些清 洗方法都在一定程度上提高了膜滲透通量，但是存在向系統(tǒng)引入新的污染 物及破壞膜材料的可能性，另外運(yùn)行與清洗之間的轉(zhuǎn)換步驟較多，較為繁 瑣。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種超 聲電凝聚-膜濾組合水處理裝置。該裝置融合聲化學(xué)、電化學(xué)與膜過濾技 術(shù)，從根本上解決傳統(tǒng)的電解水處理中的鈍化、極化、堵塞、高耗低效以 及膜過濾水處理中膜污染等問題，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，處理效果好。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下
本超聲電凝聚-膜濾組合水處理裝置包括箱體、設(shè)置在箱體內(nèi)的電 凝聚器和超聲波發(fā)生器、以及設(shè)置在箱體外并電連接電凝聚器和超聲波發(fā) 生器的直流電源；所述箱體的一側(cè)設(shè)置進(jìn)水管，另一側(cè)設(shè)置溢流管，底部 設(shè)置排空管。所述超聲波發(fā)生器設(shè)置在箱體中間，將箱體隔斷成左右兩部 分，只在上超聲波發(fā)生器頂部留有左右兩部分相通的空間，電凝聚器設(shè)置 在超聲波發(fā)生器靠近裝置進(jìn)水一側(cè)的下部，在超聲波發(fā)生器靠近裝置出水 一側(cè)設(shè)置有中空纖維膜組件，從中空纖維膜組件中接出出水管，出水管外 接抽吸泵出水。
5在所述箱體的進(jìn)水一側(cè)設(shè)置有隔板，隔斷進(jìn)水管與箱體左部分空間 的直接相通，只在隔板下部分與電凝聚器相對(duì)應(yīng)的位置開有過水孔，使進(jìn) 水管與箱體左部分空間相通,其作用是確保均句進(jìn)水,使進(jìn)水首先經(jīng)過電 解，并留出充分的絮凝空間。
在所述箱體的設(shè)置有溢流管一側(cè)設(shè)置隔板B，隔斷箱體右部分空間與 溢流管的直接相通,只在隔板B下端與箱體右部分空間底部之間留出過水 空間，使溢流管與箱體左部分空間相通，其作用是防止短流，避免水未經(jīng) 充分絮凝而從溢流管流出。
本裝置的特點(diǎn)是由超聲波發(fā)生器作為電解部分與絮凝部分的隔斷， 兩面發(fā)射，同時(shí)作用于電凝聚器和中空纖維膜組件，這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得 超聲波在對(duì)電凝聚器輻照的同時(shí),對(duì)中空纖維膜組件也起到了在線清洗作 用，其在水溶液中傳播時(shí)產(chǎn)生的空化效應(yīng)及由此引發(fā)力學(xué)效應(yīng)和化學(xué)效
應(yīng)，能夠?qū)崿F(xiàn)1)對(duì)電極表面的清洗和去鈍化水的電解處理中會(huì)在電 極表面生成一層氧化物膜，從而改變電極表面性質(zhì)，導(dǎo)致電極活性下降和 電耗增加等。利用超聲波的空化效應(yīng)，空化泡崩潰產(chǎn)生高速的微射流和沖 擊波對(duì)電極表面形成連續(xù)的清洗和活化，除去表面不活撥的氧化物覆蓋 層，可使電極復(fù)活。2)改善傳質(zhì)超聲波產(chǎn)生的微射流能破壞電解時(shí)產(chǎn) 生的在電極-液相主體界面上的滯留層，強(qiáng)化污染物從液相到反應(yīng)表面的 傳質(zhì)過程，消除由傳質(zhì)擴(kuò)散而引起的濃差極化。超聲波還可使污染物在水 溶液中充分地分散，從而大幅度提高反應(yīng)器的處理能力。3)對(duì)膜污染有 良好的清洗效果通過破壞膜表面的濾餅層，減少膜附近的溶質(zhì)濃度達(dá)到 防止?jié)獠顦O化和膜污染的目的，能夠顯著提高或恢復(fù)膜通量，促進(jìn)膜處理 效果。4)用超聲空化效應(yīng)增大溶液的電導(dǎo)率，提高電極電流的響應(yīng)效果。 5)空化產(chǎn)生的瞬間高溫高壓可熱解部分有機(jī)物，所產(chǎn)生的高活性自由基 也可使水中的有機(jī)污染物發(fā)生降解。當(dāng)上述超聲波發(fā)生器固定時(shí)，必須保證其兩惻與箱體邊緣密封，以 避免短流。
該裝置適用于改造傳統(tǒng)的電化學(xué)處理單元，在邊防分散營(yíng)區(qū)與無(wú)巿 政給水的小區(qū)給水處理、野外機(jī)動(dòng)給水處理、相關(guān)污水處理中應(yīng)用廣泛。

圖l是本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；具體實(shí)施方式
參見圖1,超聲電凝聚-膜濾組合水處理裝置包括箱體1、電凝聚 器2、超聲波發(fā)生器3、直流電源4、中空纖維膜組件5、進(jìn)水管6、溢流 管7、排空管8、隔板A9、隔板BIO、出水管ll。箱體l的一側(cè)設(shè)置進(jìn) 水管6，另一側(cè)設(shè)置溢流管7。超聲波發(fā)生器3設(shè)置在箱體1中間，將箱 體l隔斷成左右兩部分，只在超聲波發(fā)生器3頂部留有左右兩部分相通的 空間，電凝聚器2設(shè)置在超聲波發(fā)生器3靠近裝置進(jìn)水一側(cè)的下部，在超 聲波發(fā)生器3靠近裝置出水一側(cè)設(shè)置有中空纖維膜組件5，從中空纖維膜
組件5中接出出水管11，出水管11外接抽吸泵出水。設(shè)置在箱體l內(nèi)的 電凝聚器2和超聲波發(fā)生器3與設(shè)置在箱體外的直流電源4電連接。在箱 體l的進(jìn)水一側(cè)設(shè)置有隔板A9，隔斷進(jìn)水管6與箱體l左部分空間的直 接相通，只在隔板A 9下部分與電凝聚器2相對(duì)應(yīng)的位置開有過水孔， 使進(jìn)水管6與箱體左部分空間相通。在箱體l的設(shè)置有溢流管7 —側(cè)設(shè) 置隔板BIO,隔斷箱體右部分空間與溢流管7的直接相通，只在隔板BIO 下端與箱體右部分空間底部之間留出過水空間，使溢流管7與箱體左部分 空間相通
電凝聚器2為多塊電極板組成的電極組，陰陽(yáng)極均為純鋁板，極板 尺寸為40,x 150mmx 2mm,極板間距為5mm,共50塊，極板有效面積為
70.294m2。箱體1內(nèi)留出的絮凝空間的尺寸為400mmx 50mmx 340mm。超聲 波發(fā)生器3頻率為28KHz的超聲波，兩面發(fā)射，功率可調(diào)，單面最大功率 為360W。直流電源4最大輸出電壓為30V。中空纖維膜組件5為聚偏氟乙 烯(PVDF)簾式中空纖維膜，內(nèi)徑為0如，外徑為l.lmm,膜面積為lm2。 進(jìn)水管6、溢流管7、排空管8管徑均為15mm，隔板A9下部均勾分布直 徑為10mm的過水孔。
采用上述裝置進(jìn)行污水處理，經(jīng)試驗(yàn)，處理F—為5mg/L的原水時(shí)，在 電流密度為51. 02A/m2,進(jìn)出水流量為40L/h, HRT為10min，超聲功率為 360W的條件下，以跨膜壓力達(dá)到152mmHg為一個(gè)周期，進(jìn)行8個(gè)周期。 整個(gè)試驗(yàn)過程中，出水F—濃度大部分能達(dá)到國(guó)家飲用水標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
權(quán)利要求1、超聲電凝聚-膜濾組合水處理裝置，包括箱體(1)、設(shè)置在箱體內(nèi)的電凝聚器(2)和超聲波發(fā)生器(3)、以及設(shè)置在箱體外并電連接電凝聚器(2)和超聲波發(fā)生器(3)的直流電源(4)；所述箱體(1)的一側(cè)設(shè)置進(jìn)水管(6)，另一側(cè)設(shè)置溢流管(7)，底部設(shè)置排空管(8)；其特征在于所述超聲波發(fā)生器(3)設(shè)置在箱體中間，將箱體隔斷成左右兩部分，只在超聲波發(fā)生器(3)頂部留有左右兩部分相通的空間，電凝聚器(2)設(shè)置在超聲波發(fā)生器(3)靠近裝置進(jìn)水一側(cè)的下部，在超聲波發(fā)生器(3)靠近裝置出水一側(cè)設(shè)置有中空纖維膜組件(5)，從中空纖維膜組件(5)中接出出水管(11)，出水管(11)外接抽吸泵出水。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲電凝聚-膜濾組合水處理裝置，其特 征在于在所述箱體(l)的進(jìn)水一側(cè)設(shè)置有隔板A(9),隔斷進(jìn)水管(6) 與箱體左部分空間的直接相通，只在隔板A (9)下部分與電凝聚器(2) 相對(duì)應(yīng)的位置開有過水孔，使進(jìn)水管(6)與箱體左部分空間相通。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超聲電凝聚-膜濾組合水處理裝置， 其特征在于在所述箱體設(shè)置有溢流管一側(cè)設(shè)置隔板B (10),隔斷箱體 右部分空間與溢流管(7)的直接相通，只在隔板B (10)下端與箱體右 部分空間底部之間留出過水空間，使溢流管與箱體左部分空間相通。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲電凝聚-膜濾組合水處理裝置，其特 征在于所述排空管(8)在箱體左右兩部分空間的底部均分別設(shè)置。
5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲電凝聚-膜濾組合水處理裝置，其特 征在于所述電凝聚器(2)為多塊電極板組成的電極組。
專利摘要本實(shí)用新型屬于污水處理技術(shù)，具體涉及一種超聲電凝聚-膜濾組合水處理裝置，它包括箱體、電凝聚器、超聲波發(fā)生器和直流電源。箱體的一側(cè)設(shè)置進(jìn)水管，另一側(cè)設(shè)置溢流管，底部設(shè)置排空管。超聲波發(fā)生器設(shè)置在箱體中間，將箱體隔斷成左右兩部分，只在上超聲波發(fā)生器頂部留有左右兩部分相通的空間，電凝聚器設(shè)置在超聲波發(fā)生器靠近裝置進(jìn)水一側(cè)的下部，在超聲波發(fā)生器靠近裝置出水一側(cè)設(shè)置有中空纖維膜組件，從中空纖維膜組件中接出出水管。該裝置融合聲化學(xué)、電化學(xué)與膜過濾技術(shù)，從根本上解決傳統(tǒng)的電解水處理中的鈍化、極化、堵塞、高耗低效以及膜過濾水處理中膜污染等問題，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，處理效果好。
文檔編號(hào)C02F1/34GK201240964SQ20082009824
公開日2009年5月20日 申請(qǐng)日期2008年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月8日
發(fā)明者于秀麗, 周寧玉, 濤 方, 方振東, 鍵 李, 謝朝新 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍后勤工程學(xué)院