一種廢水處理系統(tǒng)及廢水處理方法
【專利摘要】一種廢水處理系統(tǒng)，包括：水槽；設(shè)置在所述水槽中的至少一塊電極板；至少一個半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置，半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置設(shè)置在所述水槽中；電源，與電極板及所述半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置連接。本發(fā)明的廢水處理系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，系統(tǒng)的制作成本低廉，能降低廢水處理的成本。而且適合處理含有各種金屬離子的廢水，適應(yīng)性強，并且經(jīng)處理后的廢水不會出現(xiàn)二次污染，符合排放標(biāo)準(zhǔn)。
【專利說明】一種廢水處理系統(tǒng)及廢水處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水處理裝置及處理方法，尤其涉及一種工業(yè)廢水處理系統(tǒng)及廢水處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，尤其是對工業(yè)產(chǎn)業(yè)廢水達(dá)標(biāo)排放的要求，越來越嚴(yán)格，甚而，提出要與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌。排放的工業(yè)廢水中的金屬離子對環(huán)境的影響尤為重要，盡管，目前我國在處理廢水的技術(shù)方面，有所推新，但究其實質(zhì)，卻仍然離不開理化或生化處理的老、舊，成本高工藝煩鎖的落后范疇。
[0003]現(xiàn)有的廢水處理裝置及廢水處理方法，是將廢水引入廢水槽，通過凈水劑與水中的金屬離子中和是凈化水質(zhì)的一種有效而快捷的方法，全世界普通用此方法作為凈化水質(zhì)的重要途徑之一。日本、歐美在此方面投入大量資源，研制出各種類型的凈化劑。但是使用凈化劑進(jìn)行廢水處理，價格昂貴，適應(yīng)性窄，采用凈水劑的方式可能會產(chǎn)生其他沉淀物，出現(xiàn)二次污染的問題。
[0004]也可以采用超聲波對廢水進(jìn)行處理。采用超聲波進(jìn)行處理時由于受到波長限制，通常反應(yīng)槽的高度不能超過40cm，這樣廢水處理量及處理速度受到限制。
[0005]因此，在環(huán)境污染日益嚴(yán)重的現(xiàn)代社會，研制一種新的廢水凈化裝置及研發(fā)一種新的廢水凈化方法顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提 供一種廢水處理系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，成本低廉，消除廢水中的各種金屬離子，適應(yīng)性強，且對環(huán)境不會有二次污染。
[0007]本發(fā)明提供的一種廢水處理系統(tǒng)，包括:水槽，用于容納待處理廢水；設(shè)置在所述水槽中的至少一塊電極板，用于使廢水中的金屬離子電離成帶正電的空穴和帶負(fù)電的游離電子；至少一個半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置，所述半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置設(shè)置在水槽中，與廢水接觸，用于釋放正電荷或負(fù)電荷；電源，與所述電極板及所述半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置連接。
[0008]本發(fā)明提供的一種廢水處理系統(tǒng)，所述半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置包括，半導(dǎo)體反應(yīng)層，支架，所述半導(dǎo)體反應(yīng)層設(shè)置在所述支架上，電極引腳通過支架與所述半導(dǎo)體反應(yīng)層連接，所述電極引腳通過一電極輸入端與電源接通，所述半導(dǎo)體反應(yīng)層設(shè)置在水槽中，與廢水接觸。
[0009]本發(fā)明提供的一種廢水處理系統(tǒng)，包括兩塊所述電極板，所述電極板之間通過一金屬支架連接。
[0010]本發(fā)明提供的一種廢水處理系統(tǒng)，所述電極板上設(shè)置多個通孔。
[0011]本發(fā)明提供的一種廢水處理系統(tǒng)，半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置設(shè)置在水槽的側(cè)面。
[0012]本發(fā)明提供的一種廢水處理系統(tǒng)，所述水槽的下部設(shè)置有進(jìn)水口，所述水槽的上部設(shè)置有出水口。[0013]本發(fā)明提供的一種使用廢水處理系統(tǒng)的廢水處理方法，包括:步驟一:將廢水引入水槽；步驟二:施加電極至電極板，將廢水中的金屬離子電離成帶正電的空穴和帶有負(fù)電的電子；步驟三:向半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置施加相應(yīng)電極，逸出正電荷或負(fù)電荷；步驟四:半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置逸出的正電荷俘獲帶有負(fù)電的電子，或半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置逸出的負(fù)電荷填補帶正電離子的空穴。
[0014]本發(fā)明提供的一種使用廢水處理系統(tǒng)的廢水處理方法，進(jìn)一步包括步驟五:將廢水排出水槽。
[0015]使用本使用新型的廢水處理系統(tǒng)，通過在廢水處理的水槽中放置電極板，在與電極板連接的電極輸入端上施加正極或負(fù)極電源，激發(fā)廢水中的金屬最外層的電子，使廢水中的金屬被激發(fā)成帶負(fù)電的游離電子或帶正電的具有空穴的離子，并且與半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置連接的電極輸入端上施加與電極板相反的負(fù)極或正極的電源，使半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置釋放正離子或負(fù)離子，捕獲廢水中的金屬負(fù)電子或填補金屬正離子的空穴。
[0016]本發(fā)明的廢水處理系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，系統(tǒng)的制作成本低廉，能降低廢水處理的成本。而且適合處理含有各種金屬離子的廢水，適應(yīng)性強。利用本發(fā)明的廢水處理系統(tǒng)，通過外加電極使整個系統(tǒng)構(gòu)成一個回路，再與部分傳統(tǒng)工藝相結(jié)合，本系統(tǒng)對控制廢水中的氧化金屬離子(即無機(jī)鹽)和擊毀高分子團(tuán)的有機(jī)物，均具有良好的效果，不會產(chǎn)生二次污染物質(zhì)，符合排放標(biāo)準(zhǔn)，在環(huán)保處理技術(shù)方面，其屬性是綠色的。
[0017]本發(fā)明的廢水處理方法，其利用金屬離子的特有屬性，電離金屬離子后，采用正負(fù)電荷中和的方法，消除廢水中對環(huán)境有較大破壞力的金屬離子。本發(fā)明的廢水處理方法簡單而環(huán)保。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的廢水處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的廢水處理系統(tǒng)中半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖2 Ca)為半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置的主視圖，圖2 (b)為半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置的俯視圖；
圖3為本發(fā)明的廢水處理系統(tǒng)中電極板的示意圖；
圖4為金屬離子的原子核和核外電子的分布情況；
圖5為能帶意圖；
圖6為電子激發(fā)示意圖；
圖7為本發(fā)明的廢水處理方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的廢水處理系統(tǒng)做詳細(xì)描述。
[0020]如圖1所示，為廢水處理系統(tǒng)的的結(jié)構(gòu)示意圖。廢水處理系統(tǒng)包括，水槽I ;電極板2，半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置4，以及電源(未圖示)。
[0021]圖1中長方形的水槽I用來容納待處理的廢水，在水槽I的一側(cè)下部設(shè)置有進(jìn)水口 11，在另一側(cè)的上部設(shè)置有出水口 12。進(jìn)水口 11用來將待處理的廢水引入水槽I中。出水口 12用來將處理后的水引出水槽I。
[0022]圖1中，水槽I中放置兩塊電極板2，電極板2之間通過一金屬支架9連接，金屬支架9通過電極輸入端3與電源接通，使得電極板2與電源接通，帶有正電或負(fù)電。
[0023]半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置4，用來產(chǎn)生正離子或負(fù)離子，俘獲被激發(fā)的帶有負(fù)電的金屬電子或填補帶正電的金屬離子的空穴，將在下文中對此做詳細(xì)描述。圖1中所示，半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置4安裝在水槽I的側(cè)面，并且與另一電極輸入端6連接。如圖2所示，為本發(fā)明的廢水處理系統(tǒng)中半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2 (a)為半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置的主視圖，圖2 (b)為半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置的俯視圖。半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置4包括，圓形的半導(dǎo)體反應(yīng)層5，支架7，電極引腳8。半導(dǎo)體反應(yīng)層5被設(shè)置在水槽I中，與水槽I中的廢水接觸。半導(dǎo)體反應(yīng)層5設(shè)置在支架7上，電極引腳8被密閉設(shè)置在支架7中，與半導(dǎo)體反應(yīng)層5連接。通常支架7由塑料制成，用來隔阻廢水與電極引腳8接觸。以免將半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置4安置到水槽I上時，電極引腳8接觸到廢水，造成整個系統(tǒng)的短路。電極引腳8通過另一電極輸入端6與電源接通，使得半導(dǎo)體反應(yīng)層5與電源接通，釋放正離子或負(fù)離子，由正離子俘獲廢水中帶負(fù)電的金屬電子，或者由負(fù)離子填補廢水中帶正電的金屬離子的空穴。
[0024]如圖1所示，在水槽I的側(cè)面安裝有多個半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置4，可根據(jù)廢水成份及排水量的大小，設(shè)置半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置4的個數(shù)及半導(dǎo)體反應(yīng)層5的直徑尺寸，本實施例中，如圖2 (a)所示，半導(dǎo)體反應(yīng)層5的直徑為50mm，個數(shù)為30個。半導(dǎo)體反應(yīng)層5的直徑也可以在50mm到IOOmm之間。
[0025]如圖3所示，為電極板2的示意圖。電極板2上設(shè)置有多個通孔10，本實施例中，通孔10用來使電極板2兩側(cè)的廢水形成對流，能夠更好的電離金屬離子，并與半導(dǎo)體反應(yīng)層5反應(yīng)，完成廢水中金屬離子的去除。通孔10的個數(shù)及直徑尺寸可根據(jù)電極板2的尺寸進(jìn)行確定。
[0026]半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置4可以安置在水槽I兩側(cè)。
[0027]在廢水處理系統(tǒng)中，可以 在電極板2上施加正電，在半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置4上施加負(fù)電，使半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置4上的半導(dǎo)體反應(yīng)層5釋放負(fù)離子，用來填補廢水中帶正電的金屬離子中的空穴，留下帶負(fù)電的水溶液。同樣，在電極板2上施加負(fù)電，在半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置4上施加正電，使半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置4上的半導(dǎo)體反應(yīng)層5釋放正離子，用來俘獲廢水中帶負(fù)電的電子，留下帶正電的水溶液。當(dāng)兩個廢水處理系統(tǒng)并排放置，則可完全消除廢水中的金屬離子，并使得水溶液不呈現(xiàn)電性。
[0028]水槽I的大小不作限定?？梢源?lián)多個廢水處理系統(tǒng)，以使廢水得到充分的處理。
[0029]廢水處理系統(tǒng)中，電源要求是低壓可調(diào)大電流直流電源，具體要求是50伏可調(diào)，額定電流> 50A,要求帶有過壓，過流保護(hù)裝置，要求是線性電源
經(jīng)過試驗，本實用新型的廢水處理系統(tǒng)在高難度，大流量場合下，需配帶電離，催化，氧化，爆氣，沉淀及增加半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置模塊的個數(shù)，經(jīng)處理后，廢水中的金屬離子(無機(jī)鹽)和有機(jī)物含量的去除率可達(dá)到90-95%。
[0030]如圖7所示，采用本發(fā)明的廢水處理系統(tǒng)對工業(yè)廢水進(jìn)行處理的廢水處理方法如下:
步驟一:將廢水引入水槽I。步驟二:施加電極至電極板2，將廢水中的金屬離子電離成存在空穴的正電離子和帶有負(fù)電的電子14;步驟三:向半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置4施加相應(yīng)電極，逸出正電荷或負(fù)電荷；步驟四:半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置4逸出的正電荷俘獲帶有負(fù)電的電子14，或半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置4逸出的負(fù)電荷填補正電離子的空穴；步驟五:將廢水排出水槽I。
[0031]具體的廢水處理方法為:
步驟一:通過水槽I的進(jìn)水口，將廢水引入水槽I中。
[0032]步驟二:通過與電極板2連接的電極輸入端3向電極板2施加正電極(或負(fù)電極)，將廢水中金屬離子電離，金屬離子最外層的電子14克服原子核13的束縛，成為游離的電子及存在空穴的正電離子。
[0033]步驟三:通過與半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置4連接的電極輸入端6向半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置4施加負(fù)電極(或正電極)，半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置4中半導(dǎo)體反應(yīng)層5在電極的作用下逸出負(fù)電荷(或正電荷)
上述步驟中，在電極板2和半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置4上施加的電極必須是相反的，以使廢水處理系統(tǒng)成為回路，而不會出現(xiàn)短路的情況。在半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置4上施加正電極，則半導(dǎo)體反應(yīng)層5逸出正電荷，負(fù)電極，則逸出負(fù)電荷。步驟四:半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置4逸出的正電荷俘獲帶有負(fù)電的電子14，或半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置4逸出的負(fù)電荷填補正電離子的空穴。
[0034]通過步驟四，用半導(dǎo)體發(fā)應(yīng)層5逸出的正負(fù)電荷，和原來廢水中金屬離子電離出的負(fù)離子和帶正電的離子進(jìn)行復(fù)合。
[0035]步驟五:廢水通過水槽I上設(shè)置的排水口 12排出水槽I。
[0036]排出水槽I的廢水可被引入下一個廢水處理系統(tǒng)，進(jìn)行再處理?；蛘弋?dāng)發(fā)現(xiàn)排放的廢水滿足排放標(biāo)準(zhǔn)時，也可直接進(jìn)行排放。
[0037]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的廢水處理系統(tǒng)的工作原理。
[0038]工業(yè)排放廢水中，金屬離子的含量通常非常高，如不對這些金屬離子進(jìn)行處理直接排放，會導(dǎo)致水環(huán)境受到嚴(yán)重污染。金屬離子通常包括帶正電的原子核13以及圍繞在原子核周圍的帶負(fù)電的電子14。原子核13和核外電子14的分布情況如圖4所示。如圖4所示，通常電子14分為幾層排布在原子核13外，受原子核13束縛。因此，越是內(nèi)層的電子14受原子核13束縛越強，越是外層的電子14受原子核13束縛越小。
[0039]電子在能層的能級的排列情況如下:
【權(quán)利要求】
1.一種廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，包括: 水槽(1)，用于容納待處理廢水； 設(shè)置在所述水槽(I)中的至少一塊電極板(2)，用于使廢水中的金屬離子電離成帶正電的空穴和帶負(fù)電的游離電子(14)； 至少一個半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置(4)，所述半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置(4)設(shè)置在水槽中，與廢水接觸，用于釋放正離子或負(fù)離子； 電源，與所述電極板(2 )及所述半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置(4 )連接。
2.如權(quán)利要求1所述的廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置(4)包括，半導(dǎo)體反應(yīng)層(5)，支架(7)，所述半導(dǎo)體反應(yīng)層(5)設(shè)置在所述支架(7)上，電極引腳(8)通過支架(7)與所述半導(dǎo)體反應(yīng)層(5)連接，所述電極引腳(8)通過一電極輸入端(6)與電源接通，所述半導(dǎo)體反應(yīng)層(5 )設(shè)置在水槽(I)中，與廢水接觸。
3.如權(quán)利要求1所述的廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，包括兩塊所述電極板(2)，所述電極板(2)之間通過一金屬支架(9)連接。
4.如權(quán)利要求1所述的廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述電極板(2)上設(shè)置多個通孔(10)。
5.如權(quán)利要求1所述的廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置(4)設(shè)置在水槽(I)的側(cè)面。
6.如權(quán)利要求1所述的廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述水槽(I)的下部設(shè)置有進(jìn)水口(11)，所述水槽(I)的上部設(shè)置有出水口(12)。
7.一種使用如權(quán)利要求1-6所述的廢水處理系統(tǒng)的廢水處理方法，其特征在于，包括: 步驟一:將廢水引入水槽(I)； 步驟二:施加電極至電極板(2)，將廢水中的金屬離子電離成帶正電的空穴和帶有負(fù)電的電子(14)； 步驟三:向半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置(4)施加相應(yīng)電極，逸出正電荷或負(fù)電荷； 步驟四:半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置(4)逸出的正電荷俘獲帶有負(fù)電的電子(14)，或半導(dǎo)體激發(fā)復(fù)合裝置(4)逸出的負(fù)電荷填補帶正電的空穴。
8.如權(quán)利要求7所述的廢水處理方法，其特征在于，進(jìn)一步包括步驟五:將廢水排出水槽(I)。
【文檔編號】C02F1/469GK103482732SQ201210189848
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年6月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月11日
【發(fā)明者】徐紹余, 徐仿偉 申請人:上海圣溪源環(huán)保技術(shù)有限公司