一種去除水中高氯酸鹽的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于水處理用裝置的技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種去除水中污染物的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]高氯酸鹽(C104)是環(huán)境中的主要無機(jī)污染物之一，廣泛存在于地表水、地下水和土壤中，其高度的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的迀移性，使其成為環(huán)境污染治理的一大挑戰(zhàn)。環(huán)境中的高氯酸鹽主要來源于農(nóng)業(yè)、工業(yè)和軍事，在這些領(lǐng)域中，高氯酸鹽主要作為化肥的原料、皮革加工、橡膠制造、涂料和潤滑油生產(chǎn)等的添加劑以及火箭、導(dǎo)彈、焰火等的固體氧化劑。飲用水中的高氯酸鹽主要通過干擾甲狀腺對碘的利用，使甲狀腺激素的合成受到抑制，從而威脅人體健康。2009年，美國環(huán)保署(US EPA)建議將飲用水中的高氯酸鹽濃度標(biāo)準(zhǔn)定為15yg/Lo需要指出的是，一些地下水、工業(yè)和軍事設(shè)施廢水中的(:104濃度很高，在160?3000mg/L之間，此外，采用離子交換樹脂處理含有高氯酸鹽污染物的飲用水時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生高濃度的高氯酸鹽洗脫液需要處理。因此，反應(yīng)器中具有高污泥濃度，從而增加厭氧處理負(fù)荷。
[0003]目前，高氯酸鹽的處理方法主要有物理法、化學(xué)還原法和生物法以及組合工藝。物理法不能將高氯酸鹽徹底降解，需要后續(xù)處理，而化學(xué)還原法需要苛刻的反應(yīng)條件才能保證較高的反應(yīng)速率。相比之下，利用高氯酸鹽還原菌(PRB)將C104還原成C1的生物還原方法是去除高氯酸鹽的一種廉價(jià)高效的處理技術(shù)，PRB還原(:104的過程為C104 —C103 —C102 —C1 +02。根據(jù)電子供體和碳源的不同，生物法處理高氯酸鹽可分為異養(yǎng)微生物還原和自養(yǎng)微生物還原，與異養(yǎng)微生物相比，自養(yǎng)微生物處理高氯酸鹽的過程能夠避免出水的“微生物污染”問題，同時(shí)產(chǎn)生的剩余污泥量較少。異養(yǎng)高氯酸鹽還原菌以有機(jī)物作為電子供體可以有效地實(shí)現(xiàn)對高氯酸鹽的還原。但是，以有機(jī)物作為電子供體容易造成出水的“微生物污染”問題，同時(shí)出水中未被微生物利用的有機(jī)物易造成配水管網(wǎng)中微生物增殖，產(chǎn)生有害的氯消毒副產(chǎn)物。而以H2作為電子供體自養(yǎng)高氯酸鹽還原菌的還原的效果也很好，但是氫氣在水中的溶解度低，并且存在易爆炸、存儲(chǔ)和運(yùn)輸困難的缺點(diǎn)。以硫作為電子供體還原高氯酸鹽的過程中，由于發(fā)生了如下反應(yīng):
[0004]2.78S°+3.32H20+C104 +1.85C02+0.46 2HC03 +0.46 2NH4+— 5.69H ++2.87S042 +C1 +0.462C5H702N
[0005]出水中會(huì)出現(xiàn)pH值偏低和SO/超標(biāo)的問題；如果添加CaC03調(diào)節(jié)pH值，又會(huì)出現(xiàn)出水硬度增大的問題。Fe°g養(yǎng)還原主要是指微生物利用無機(jī)碳(如碳酸氫鹽)作為生化反應(yīng)所需碳源，所需的電子供體指粉末Fe°。粉末Fe°F溶于水，且可以根據(jù)需要緩慢地釋放電子，易于維護(hù)，運(yùn)行費(fèi)用低，是一種經(jīng)濟(jì)高效的自養(yǎng)還原高氯酸鹽無機(jī)電子供體。此外，采用？3作為電子供體還原高氯酸鹽可以避免持續(xù)添加有機(jī)電子供體或氫氣，并且Fe °廉價(jià)易得，處理過程中不會(huì)產(chǎn)生有機(jī)物質(zhì)，避免了多余的有機(jī)物在水中造成二次污染，微生物增殖過快等問題。值得注意的是，反應(yīng)的高效性要求所用的零價(jià)鐵的還原活性很高，即鐵粉的粒徑要小，導(dǎo)致鐵粉比重較大，使用過程中容易產(chǎn)生團(tuán)聚，大大降低了鐵粉在反應(yīng)器中的電子傳遞效率，從而降低高氯酸鹽的還原速率。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實(shí)用新型的目的是提供一種以電磁場控制下的零價(jià)鐵粉為電子供體微生物協(xié)同高效去除水中高氯酸鹽污染物的裝置，克服了以零價(jià)鐵粉為電子供體的自養(yǎng)還原高氯酸鹽現(xiàn)行技術(shù)存在的缺陷，將電磁場技術(shù)與此項(xiàng)技術(shù)結(jié)合，通過改變電流大小和方向來控制磁場，有效的改善了鐵粉在反應(yīng)器中的電子傳遞效率，避免投加有機(jī)碳源造成的二次污染。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0008]—種去除水中高氯酸鹽的裝置，包括厭氧反應(yīng)器，所述厭氧反應(yīng)器外部側(cè)壁的底部一側(cè)設(shè)有進(jìn)水配水系統(tǒng)，所述進(jìn)水配水系統(tǒng)通過蠕動(dòng)栗與水池連接，放空管設(shè)置于所述厭氧反應(yīng)器外部側(cè)壁的底部另一側(cè)，并置于所述進(jìn)水配水系統(tǒng)的上部，排泥口位于所述厭氧反應(yīng)器外部側(cè)壁上，位于所述放空管的上方，電流控制器位于所述厭氧反應(yīng)器外部側(cè)壁上與螺線圈連接，所述螺線圈纏繞位于所述厭氧反應(yīng)器的外部，三相分離器位于所述厭氧反應(yīng)器內(nèi)部的上部，投料口位于所述厭氧反應(yīng)器的頂部，出水口位于所述厭氧反應(yīng)器外部側(cè)壁的上部。
[0009]所述三相分離器用支撐梁支撐，在三相分離器上設(shè)有排氣管，所述排氣管從厭氧反應(yīng)器的頂部延伸出去。
[0010]所述厭氧反應(yīng)器是一個(gè)全封閉的圓柱體結(jié)構(gòu)，柱體內(nèi)由下往上依次為污泥床區(qū)、污泥懸浮層區(qū)、沉淀區(qū)和三相分離區(qū)。
[0011 ] 所述排泥口包括第一排泥口和第二排泥口，第一排泥口和第二排泥口均設(shè)置于厭氧反應(yīng)器柱體側(cè)壁的一側(cè)，第一排泥口位于污泥懸浮層區(qū)；第二排泥口位于污泥床區(qū)。
[0012]所述螺線圈包括第一螺線圈和第二螺線圈，所述第一螺線圈位于污泥床區(qū)和進(jìn)水配水系統(tǒng)之間；所述第二螺線圈位于污泥懸浮層區(qū)和三相分離區(qū)之間；所述螺線圈的材質(zhì)一般采用銅質(zhì)，螺線圈的匝數(shù)依據(jù)實(shí)際池體的體積和進(jìn)水負(fù)荷而定，運(yùn)行時(shí)，一方面產(chǎn)生變化的磁場來控制鐵粉的運(yùn)動(dòng)，另一方面可用來作為熱源給反應(yīng)器進(jìn)行升溫，更加利于厭氧還原高氯酸鹽的進(jìn)行。
[0013]所述電流控制器包括第一電流控制器和第二電流控制器，所述第一電流控制器連接第一螺線圈，所述第二電流控制器連接第二螺線圈，可以調(diào)節(jié)螺線圈中的電流的大小和方向，從而使螺線圈產(chǎn)生特定大小和方向的磁場，并與第二螺線圈和第一螺線圈產(chǎn)生的磁場協(xié)同改變反應(yīng)區(qū)中鐵粉的上下運(yùn)動(dòng)，保證鐵粉不會(huì)團(tuán)聚，提高的傳質(zhì)效果。
[0014]所述出水口、第一排泥口、第二排泥口及放空管位于同一豎直直線上。
[0015]所述出水口、第一排泥口、第二排泥口及放空管上均設(shè)置有閥門。
[0016]所述厭氧反應(yīng)器和三相分離器均采用透明有機(jī)玻璃材質(zhì)制成，保證運(yùn)行時(shí)觀察反應(yīng)器內(nèi)的水位等情況。
[0017]對于工業(yè)應(yīng)用，出水口和排泥口的位置可以根據(jù)形成的污泥床區(qū)、污泥懸浮層區(qū)、沉淀區(qū)的高度和進(jìn)水體積計(jì)算，結(jié)合反應(yīng)器加工制作之便取近似值，反應(yīng)器尺寸按本實(shí)驗(yàn)比例設(shè)計(jì)，其中厭氧反應(yīng)器的高徑比為10:1。
[0018]所述進(jìn)水配水系統(tǒng)采用的配水管的開孔比α = 13?20%。
[0019]所述排氣管的直徑為8mm。
[0020]由于采用了以上技術(shù)方案，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0021]本實(shí)用新型采用電流控制器調(diào)節(jié)螺線圈中電流的大小和方向，從而使螺線圈產(chǎn)生特定大小和方向的磁場，第一螺線圈和第二螺線圈產(chǎn)生的磁場協(xié)同控制反應(yīng)區(qū)中鐵粉的上下運(yùn)動(dòng)，保證鐵粉不會(huì)團(tuán)聚，提高傳質(zhì)效果；第一螺線圈和第二螺線圈產(chǎn)生變化的磁場來控制鐵粉的運(yùn)動(dòng)，有效的改善了鐵粉在反應(yīng)器中的電子傳遞效率，另一方面第一螺線圈和第二螺線圈通電發(fā)熱可用來提高反應(yīng)器的溫度，有利于厭氧還原高氯酸鹽的進(jìn)行。
[0022]本實(shí)用新型中三相分離器能夠及時(shí)將系統(tǒng)產(chǎn)生的氧氣等氣體排出，保證反應(yīng)器里的厭氧條件；裝置采用透明有機(jī)玻璃材質(zhì)，保證運(yùn)行時(shí)便于觀察反應(yīng)器內(nèi)的水位等參數(shù)；可適用于處理高氯酸鹽污染的無機(jī)廢水，特別是含高濃度高氯酸鹽的污廢水。
[0023]本實(shí)用新型裝置上部留有投料口，可以及時(shí)補(bǔ)充鐵粉，保證裝置運(yùn)行的連續(xù)性，平時(shí)保持常閉狀態(tài)，以保證厭氧反應(yīng)器內(nèi)的厭氧環(huán)境。
[0024]本實(shí)用新型裝置的厭氧反應(yīng)器和三相分離器均采用透明有機(jī)玻璃材質(zhì)制成，保證運(yùn)行時(shí)隨觀察反應(yīng)器內(nèi)的水位等情況，以便及時(shí)做出調(diào)整。
【附圖說明】
[0025]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的去除水中高氯酸鹽的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的去除水中高氯酸鹽的裝置中厭氧反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的去除水中高氯酸鹽的裝置中三相分離器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的去除水中高氯酸鹽的裝置中進(jìn)水配水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]其中:1為水池；2為蠕動(dòng)栗；3為進(jìn)水配水系統(tǒng)；4為放空管；5為第二排泥口 ；6為第一排泥口 ；7為第一螺線圈；8為第二螺線圈；9為第二電流控制器；10為第一電流控制器；11為三相分離器；12為排氣管；13為出水口 ；14為投料口 ； 15為厭氧反應(yīng)器；16為支撐梁；151為污泥床區(qū)；152為污泥懸浮層區(qū)；153為沉淀區(qū)；154為三相分離區(qū)。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖所示實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0031]實(shí)施例1
[0032]—種以零價(jià)鐵為電子供體厭氧污泥協(xié)同去除水中污染物高氯酸鹽的裝置，如圖1所示，圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的去除水中高氯酸鹽的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。其包括:
[0033]厭氧反應(yīng)器15:厭氧反應(yīng)器15的柱體為全封閉的圓柱體結(jié)構(gòu)，柱體內(nèi)由下往上依次為污泥床區(qū)151、污泥懸浮層區(qū)152、沉淀區(qū)153和三相分離區(qū)154 ;如圖2所示，圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的去除水中高氯酸鹽的裝置中厭氧反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]進(jìn)水配水系統(tǒng)3:設(shè)置于厭氧反應(yīng)器15的底部，采用小阻力配水系統(tǒng)，增加配水的均勻性，配水管的開孔比α = 13?20% ;進(jìn)水配水系統(tǒng)3通過蠕動(dòng)栗2與水池1連接；
[0035]放空管4:設(shè)置于厭氧反應(yīng)器15柱體側(cè)壁上，位置位于進(jìn)水配水系統(tǒng)3的上部；
[0036]第一排泥口 6，設(shè)置于厭氧反應(yīng)器15柱體側(cè)壁上，位置位于污泥懸浮層區(qū)152 ;
[0037]第二排泥口 5，設(shè)置于厭氧反應(yīng)器15柱體側(cè)壁上，位置位于污泥床區(qū)151 ;
[0038]投料口 14位于所述厭氧反應(yīng)器15的頂部。
[0039]兩個(gè)通電螺線圈，纏繞在厭氧反應(yīng)器15柱體的外面，通電產(chǎn)生變化的磁場來控制鐵粉的運(yùn)動(dòng)和作為熱源給反應(yīng)器進(jìn)行升溫。
[0040]第一螺線圈7:纏繞在