本實(shí)用新型涉及一種配置耦合微電解技術(shù)的氣浮-電氣浮二級串聯(lián)水處理裝置，主要用于高COD、難降解有機(jī)廢水的生物前處理過程，屬于利用微電解技術(shù)與氣浮-電氣浮技術(shù)處理有機(jī)廢水的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著我國化工產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和迅速發(fā)展，成千上萬噸的化工廢水被排放到環(huán)境中，對自然環(huán)境的污染日益加劇?；U水大多是有毒有害的，且廢水中的污染物一般結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以被生物直接降解，從而造成化工廢水面臨難治理且經(jīng)濟(jì)成本高的現(xiàn)狀。

高COD有機(jī)廢水一般具有色度較高、毒性大、BOD/COD比較低、COD較高、難降解物質(zhì)多、難生物降解的特點(diǎn)，所以高COD有機(jī)廢水是化工廢水治理中的難點(diǎn)和重點(diǎn)。這類高COD化工廢水主要來源于農(nóng)藥、制藥廢水、染料廢水、精細(xì)化工、煉油等產(chǎn)業(yè)。這些廢水對水生生態(tài)系統(tǒng)和人類都有很大的危害。高COD有機(jī)廢水中的有毒污染物進(jìn)入水體后，可通過食物鏈富集到人體中，危害人類健康，嚴(yán)重時能引起急性中毒、慢性中毒、神經(jīng)衰弱等疾病。所以，如何有效處理高COD有機(jī)廢水是當(dāng)前急需解決的事情。

經(jīng)過數(shù)十年的研究，多種不同的處理方法被用來處理化工廢水，包括物理法、化學(xué)法和生物法。物理法包括過濾法、調(diào)節(jié)法、沉淀法及氣浮法等?；瘜W(xué)法包括電解法、化學(xué)氧化還原法、酸堿中和法及化學(xué)沉淀法等。生物法包括活性污泥法，生物膜法，厭氧生物法等。單純的化學(xué)處理法和物理處理法具有成本高、占地大、操作繁瑣等缺點(diǎn)。與物理法和化學(xué)法相比，生物處理法是一種處理效率高、成本低的廢水處理方法。但是，生物處理法對進(jìn)水水質(zhì)要求比較高，高COD有機(jī)廢水很難直接利用生物處理法直接處理，所以該方法一般與其他預(yù)處理技術(shù)聯(lián)合使用。

目前，不同的物理、化學(xué)法被組合在一起作為生物處理法的預(yù)處理技術(shù)，包括氣浮法、電解法等。但是，這些預(yù)處理技術(shù)往往存在成本高、效率低、操作繁瑣等缺點(diǎn)。所以，新型的預(yù)處理技術(shù)急需被研究開發(fā)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提供一種配置耦合微電解技術(shù)的氣浮-電氣浮二級串聯(lián)裝置，用于處理高COD、難降解的有機(jī)廢水；該裝置創(chuàng)新性的在電氣浮池中引入微電解技術(shù)，通過氣浮作用、電氣浮-微電解耦合催化作用處理高COD有機(jī)廢水，將廢水污染物中一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜難降解的大分子有機(jī)污染物氧化成小分子物質(zhì)，這不僅減輕了COD的處理負(fù)荷，還提高了廢水的可生化性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種配置耦合微電解技術(shù)的氣浮-電氣浮二級串聯(lián)裝置，包括一級氣浮池、二級氣浮池、一級電氣浮池、二級電氣浮池、3個磁力驅(qū)動循環(huán)泵、4個電磁式空氣泵和直流穩(wěn)壓電源，其特征在于：所述的一級氣浮池、二級氣浮池、一級電氣浮池、二級電氣浮池，池體的上部均設(shè)有進(jìn)水口，池體的下部設(shè)有進(jìn)氣口，進(jìn)氣口對側(cè)設(shè)有出水口，并且進(jìn)水口和進(jìn)氣口位于同側(cè)；所述的電磁式空氣泵包括4個，分別為電磁式空氣泵A、電磁式空氣泵B、電磁式空氣泵C和電磁式空氣泵D，電磁式空氣泵A、B、C、D分別通過氣體輸送管與一級氣浮池、二級氣浮池、一級電氣浮池、二級電氣浮池的進(jìn)氣口相連接；所述的磁力驅(qū)動循環(huán)泵包括3個，分別為磁力驅(qū)動循環(huán)泵I、磁力驅(qū)動循環(huán)泵II、磁力驅(qū)動循環(huán)泵III，磁力驅(qū)動循環(huán)泵I的進(jìn)口通過液體輸送管與一級氣浮池的出水口相連接、出口通過液體輸送管與二級氣浮池的進(jìn)水口相連接，磁力驅(qū)動循環(huán)泵II的進(jìn)口通過液體輸送管與二級氣浮池的出水口相連接、出口通過液體輸送管與一級電氣浮池的進(jìn)水口相連接，磁力驅(qū)動循環(huán)泵III的進(jìn)口通過液體輸送管與一級電氣浮池的出水口相連接、出口通過液體輸送管與二級電氣浮池的進(jìn)水口相連接；所述的一級氣浮池，進(jìn)水口通過液體輸送管與外部進(jìn)水裝置相連接；所述的二級電氣浮池，出水口通過液體輸送管與外部儲水裝置相連接。

優(yōu)選的，所述的一級氣浮池、二級氣浮池的結(jié)構(gòu)相同，包括圓柱形的主體池A、圓形的布水池A和圓形的反應(yīng)器蓋A；所述的布水池A位于主體池A頂部，反應(yīng)器蓋A蓋在布水池A的頂部；所述的布水池A內(nèi)側(cè)設(shè)有一圈齒狀的布水器A，布水池A的一側(cè)設(shè)有所述的進(jìn)水口；所述的主體池A底部鋪設(shè)有棒型氣體分布器，所述主體池A的進(jìn)氣口與棒型氣體分布器相連通；所述的主體池A內(nèi)填充有鐵碳填料，鐵碳填料為鐵屑和碳顆粒按照1：1的重量比混合而成的混合物，其中碳顆粒的規(guī)格為長1cm×直徑4mm的碳棒。布水池和齒狀布水器的存在可以起到緩和進(jìn)水、增加進(jìn)水均勻性的作用。

優(yōu)選的，所述的一級電氣浮池、二級電氣浮池的結(jié)構(gòu)相同，包括的方形的主體池B、方形的布水池B和方形的反應(yīng)器蓋B；所述的布水池B位于主體池B頂部，反應(yīng)器蓋B蓋在布水池B的頂部；所述的布水池B內(nèi)側(cè)設(shè)有一圈齒狀的布水器B，布水池B的一側(cè)設(shè)有所述的進(jìn)水口；所述的主體池B底部鋪設(shè)有U型氣體分布器和方形電極板，所述主體池B的進(jìn)氣口與U型氣體分布器相連通；所述的電極板之間填充有長1cm×直徑4mm的棒狀碳填料；所述的電極板與所述的直流穩(wěn)壓電源相連接。布水池和齒狀布水器的存在可以起到緩和進(jìn)水、增加進(jìn)水均勻性的作用。

優(yōu)選的，所述的直流穩(wěn)壓電源，其陽極和陰極為石墨電極；所述的直流穩(wěn)壓電源配設(shè)有電源控制器，電源控制器包括集控開關(guān)及電路系統(tǒng)。在陽極和陰極之間施加電場后，位于電極板之間的碳填料周圍會形成微電解環(huán)境，進(jìn)而通過電催化作用降解目標(biāo)有機(jī)污染物。電源控制系統(tǒng)可以控制該裝置各組成元件之間有序運(yùn)行，可簡易實(shí)現(xiàn)各反應(yīng)元件的啟動與關(guān)閉，增加反應(yīng)裝置的可操作性。

優(yōu)選的，所述的一級氣浮池、二級氣浮池，材質(zhì)為PVC材料；所述主體池A的規(guī)格為內(nèi)徑15cm×高30cm，厚度為5mm；所述布水池A的規(guī)格為內(nèi)徑15.5cm×外徑18cm×高5cm，厚度為5mm；所述反應(yīng)器蓋A的規(guī)格為直徑22cm×高2cm，厚度為5mm；所述的棒型氣體分布器的規(guī)格為內(nèi)徑2cm×長12cm，厚度為5mm。所述棒型氣體分布器上均勻分布有孔徑為3mm的曝氣孔。

優(yōu)選的，所述的一級電氣浮池、二級電氣浮池，材質(zhì)為PVC材料；所述主體池B的規(guī)格為長30cm×寬15cm×高30cm，厚度為5mm；所述布水池B的規(guī)格為內(nèi)長30cm×內(nèi)寬15cm×外長36cm×外寬21cm×高5cm，厚度為5mm，所述的反應(yīng)器蓋B的規(guī)格為長37cm×寬22cm×高2cm，厚度為5mm；所述的U型氣體分布器的規(guī)格為內(nèi)徑2cm×長27cm，厚度為5mm，U型氣體分布器之間的間距為5cm，U型氣體分布器上均勻分布有孔徑為3mm的曝氣孔。

優(yōu)選的，所述電極板的規(guī)格為長28cm×寬25cm×厚1cm。

優(yōu)選的，所述的液體輸送管、氣體輸送管為直徑20mm的PPR管。

優(yōu)選的，所述的一級氣浮池、二級氣浮池、一級電氣浮池、二級電氣浮池構(gòu)成反應(yīng)池系統(tǒng)，所述的電磁式空氣泵、氣體輸送管、棒型氣體分布器、U型氣體分布器構(gòu)成曝氣系統(tǒng)；所述的液體輸送管、磁力驅(qū)動循環(huán)泵構(gòu)成液體循環(huán)系統(tǒng)；所述的直流穩(wěn)壓電源、電極板以及電極板之間的碳填料構(gòu)成微電解系統(tǒng)。

優(yōu)選的，所述的曝氣系統(tǒng)中，電磁式空氣泵均位于氣浮池及電氣浮池的下方，氣體輸送管采用“幾”字形的方式與棒型氣體分布器相連，這種連接方式可有效避免氣浮池及電氣浮池中的液體逆流至電磁式空氣泵中；所述的電磁式空氣泵的規(guī)格為ACO-003電磁式空氣泵。

優(yōu)選的，所述的液體循環(huán)系統(tǒng)中，磁力驅(qū)動循環(huán)泵位于氣浮池及電氣浮池的下方，液體循環(huán)方式采用“上進(jìn)水，下出水”的方式，由于循環(huán)泵的正常啟動需要使泵填滿液體，所以“上進(jìn)水，下出水”的循環(huán)方式及循環(huán)泵與反應(yīng)器的位置關(guān)系可通過液體的重力作用驅(qū)動循環(huán)泵的啟動；所述的磁力驅(qū)動循環(huán)泵的規(guī)格為MP-10RN磁力驅(qū)動循環(huán)泵。

本實(shí)用新型裝置采用氣浮-電氣浮二級串聯(lián)組合及耦合微電解技術(shù)的方法處理高COD、難生物降解的有機(jī)廢水，通過氣浮作用、電氣浮作用及微電解催化作用增加難生物降解類有機(jī)污染物的可生化性，利于后續(xù)的生物處理過程。這種耦合微電解技術(shù)的氣浮-電氣浮二級串聯(lián)裝置在高COD、難生物降解類有機(jī)廢水的生物前處理領(lǐng)域具有較高的應(yīng)用價值。

附圖說明

圖1：本實(shí)用新型裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2：本實(shí)用新型裝置中氣浮池的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3：本實(shí)用新型裝置中氣浮池的俯視圖；

圖4：本實(shí)用新型裝置中電氣浮池的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5：本實(shí)用新型裝置中電氣浮池的俯視圖；

其中：1-一級氣浮池；2-二級氣浮池；3-一級電氣浮池；4-二級電氣浮池；5-直流穩(wěn)壓電源；6-電源控制器；7-磁力驅(qū)動循環(huán)泵I；8-磁力驅(qū)動循環(huán)泵II；9-磁力驅(qū)動循環(huán)泵III；10-電磁式空氣泵A；11-電磁式空氣泵B；12-電磁式空氣泵C；13-電磁式空氣泵D；14-液體輸送管；15-氣體輸送管；16-反應(yīng)器蓋A；17-布水器A；18-布水池A；19-主體池A；20-反應(yīng)器蓋B；21-布水器B；22-布水池B；23-主體池B；24-棒型氣體分布器；25-U型氣體分布器；26-電極板。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的耦合微電解技術(shù)的氣浮-電氣浮二級串聯(lián)裝置的結(jié)構(gòu)及使用方法進(jìn)行詳細(xì)的描述。

一種配置耦合微電解技術(shù)的氣浮-電氣浮二級串聯(lián)裝置，如圖1所示：包括一級氣浮池1、二級氣浮池2、一級電氣浮池3、二級電氣浮池4、直流穩(wěn)壓電源5、磁力驅(qū)動循環(huán)泵I 7、磁力驅(qū)動循環(huán)泵II 8、磁力驅(qū)動循環(huán)泵III 9、電磁式空氣泵A 10、電磁式空氣泵B 11、電磁式空氣泵C 12和電磁式空氣D 13，直流穩(wěn)壓電源5配設(shè)有電源控制系統(tǒng)6，電源控制系統(tǒng)由集控開關(guān)及電路系統(tǒng)組成：一級氣浮池、二級氣浮池、一級電氣浮池、二級電氣浮池，池體的上部均設(shè)有進(jìn)水口，池體的下部設(shè)有進(jìn)氣口，進(jìn)氣口對側(cè)設(shè)有出水口，并且進(jìn)水口和進(jìn)氣口位于同側(cè)；所述的4個電磁式空氣泵分別通過氣體輸送管15與一級氣浮池、二級氣浮池、一級電氣浮池、二級電氣浮池的進(jìn)氣口相連接；所述磁力驅(qū)動循環(huán)泵I的進(jìn)口通過液體輸送管14與一級氣浮池的出水口相連接、出口通過液體輸送管與二級氣浮池的進(jìn)水口相連接，磁力驅(qū)動循環(huán)泵II的進(jìn)口通過液體輸送管與二級氣浮池的出水口相連接、出口通過液體輸送管與一級電氣浮池的進(jìn)水口相連接，磁力驅(qū)動循環(huán)泵III的進(jìn)口通過液體輸送管與一級電氣浮池的出水口相連接、出口通過液體輸送管與二級電氣浮池的進(jìn)水口相連接；所述的一級氣浮池，進(jìn)水口通過液體輸送管與外部進(jìn)水裝置相連接；所述的二級電氣浮池，出水口通過液體輸送管與外部儲水裝置相連接。

所述的一級氣浮池1、二級氣浮池2的結(jié)構(gòu)相同，如圖2和3所示：包括的圓柱形的主體池A 19、圓形的布水池A 18和圓形的反應(yīng)器蓋A 16；布水池A位于主體池A頂部，反應(yīng)器蓋A蓋在布水池A的頂部；布水池A內(nèi)側(cè)設(shè)有一圈齒狀的布水器A 17，布水池A 18的一側(cè)設(shè)有進(jìn)水口；主體池A底部鋪設(shè)有棒型氣體分布器24，主體池A的進(jìn)氣口與棒氣體分布器相連通；主體池A內(nèi)填充有由鐵屑和棒狀碳顆粒按照1：1重量比例均勻混合組成的鐵碳填料。

所述的一級電氣浮池3、二級電氣浮池4的結(jié)構(gòu)相同，如圖4和5所示：包括的方形的主體池B 23、方形的布水池B 22和方形的反應(yīng)器蓋B 20；布水池B位于主體池B頂部，反應(yīng)器蓋B蓋在布水池B的頂部；布水池B內(nèi)側(cè)設(shè)有一圈齒狀的布水器B 21，布水池B 18的一側(cè)設(shè)有所述的進(jìn)水口；主體池B底部鋪設(shè)有U型氣體分布器25和方形的電極板26，主體池B的進(jìn)氣口與U型氣體分布器相連通；電極板之間填充有長1cm×直徑4mm的棒狀碳填料；電極板與直流穩(wěn)壓電源相連接。

本實(shí)用新型裝置中，一級氣浮池1、二級氣浮池2、一級電氣浮池3、二級電氣浮池4構(gòu)成反應(yīng)池系統(tǒng)，所述的電磁式空氣泵、氣體輸送管15、棒型氣體分布器24、U型氣體分布器25構(gòu)成曝氣系統(tǒng)；所述的液體輸送管14、磁力驅(qū)動循環(huán)泵構(gòu)成液體循環(huán)系統(tǒng)；所述的直流穩(wěn)壓電源5、電極板26以及電極板之間的棒狀碳填料構(gòu)成微電解系統(tǒng)。其中：曝氣系統(tǒng)中，電磁式空氣泵均位于氣浮池及電氣浮池的下方，氣體輸送管15采用“幾”字形的方式與棒型氣體分布器24相連；所述的液體循環(huán)系統(tǒng)中，磁力驅(qū)動循環(huán)泵位于氣浮池及電氣浮池的下方，液體循環(huán)方式采用“上進(jìn)水，下出水”的方式。

本實(shí)用新型中的設(shè)備，其規(guī)格或者材料優(yōu)選為：

所述的一級氣浮池、二級氣浮池，材質(zhì)為PVC材料；所述主體池A的規(guī)格為內(nèi)徑15cm×高30cm，厚度為5mm；所述布水池A的規(guī)格為內(nèi)徑15.5cm×外徑18cm×高5cm，厚度為5mm；所述反應(yīng)器蓋A的規(guī)格為直徑22cm×高2cm；所述的棒型氣體分布器的規(guī)格為內(nèi)徑2cm×長12cm，所述棒型氣體分布器上均勻分布有孔徑為3mm的曝氣孔；

所述的一級電氣浮池、二級電氣浮池，材質(zhì)為PVC材料；所述主體池B的規(guī)格為長30cm×寬15cm×高30cm；所述布水池B的規(guī)格為內(nèi)長30cm×內(nèi)寬15cm×外長36cm×外寬21cm×高5cm，所述的反應(yīng)器蓋B的規(guī)格為長37cm×寬22cm×高2cm；所述的U型氣體分布器的規(guī)格為內(nèi)徑2cm×長27cm，U型氣體分布器之間的間距為5cm，U型氣體分布器上均勻分布有孔徑為3mm的曝氣孔；所述電極板的規(guī)格為長28cm×寬25cm×厚1cm；

所述的直流穩(wěn)壓電源的陽極和陰極為石墨電極；

所述的液體輸送管、氣體輸送管為直徑20mm的PPR管；

所述的磁力驅(qū)動循環(huán)泵的規(guī)格為MP-10RN磁力驅(qū)動循環(huán)泵；

所述的電磁式空氣泵的規(guī)格為ACO-003電磁式空氣泵。

本實(shí)用新型的耦合微電解技術(shù)的氣浮-電氣浮二級串聯(lián)裝置主要用于高COD、難生物降解有機(jī)廢水的生物前處理過程，使用時方法包括以下步驟：

(1)一級氣浮處理：

待處理廢水經(jīng)布水池進(jìn)入一級氣浮池1后，啟動電磁式空氣泵A 10；在氣浮及氣浮填料的作用下，廢水在一級氣浮池中會產(chǎn)生許多大而疏松的泡沫；隨著處理時間的延長，泡沫會變得小而致密，此處理過程大約20分鐘；

(2)二級氣浮處理：

一級氣浮處理后，關(guān)閉電磁式空氣泵A，啟動磁力驅(qū)動循環(huán)泵I 7，將一級氣浮池中的廢水轉(zhuǎn)至二級氣浮池2中，然后關(guān)閉磁力驅(qū)動循環(huán)泵I，并啟動電磁式空氣泵B 11，進(jìn)行二級氣浮處理；此過程是為了進(jìn)一步強(qiáng)化氣浮處理作用，處理時間約20分鐘；

(3)一級電氣浮處理：

二級氣浮處理后，關(guān)閉電磁式空氣泵B，啟動磁力驅(qū)動循環(huán)泵II 8，將二級氣浮池中的廢水轉(zhuǎn)至一級電氣浮池3中，然后關(guān)閉磁力驅(qū)動循環(huán)泵II，啟動電磁式空氣泵C12和直流穩(wěn)壓電源5，進(jìn)行一級電氣浮處理；直流電壓維持在10V，在電氣浮作用及微電解催化作用下，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的有機(jī)污染物會被催化裂解，進(jìn)而有利于后續(xù)的生物處理，該處理過程維持20分鐘。

(4)二級電氣浮處理：

一級電氣浮處理后，關(guān)閉電磁式空氣泵C，然后啟動磁力驅(qū)動循環(huán)泵III 9，將一級電氣浮池中的廢水轉(zhuǎn)至二級電氣浮池4中，然后關(guān)閉磁力驅(qū)動循環(huán)泵III，啟動電磁式空氣泵D 13和直流穩(wěn)壓電源5，進(jìn)行二級電氣浮處理；電壓也維持在10V，此處理過程是為了更進(jìn)一步電催化大分子有機(jī)污染物的裂解，處理過程維持20分鐘；處理結(jié)束后，關(guān)閉電磁式空氣泵D和直流穩(wěn)壓電源。

上述實(shí)例只是為說明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思以及技術(shù)特點(diǎn)，并不能以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)所做的等效變換或修飾，都應(yīng)該涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。