一种管式废水处理装置以及处理废水方法技术领域
本发明涉及废水处理处理技术，尤其涉及一种管式废水处理装置以及处理废水方法。
背景技术
电絮凝
电絮凝的处理原理是：将金属电极（铝或铁）置于被处理的水中，然后通以直流电，此时金属阳极发生电化学反应，在直流电的作用下，溶出Al3+或Fe2+等离子，并在水中水解而发生混凝或絮凝作用。
通常，电化学反应器内进行的化学反应过程是极其复杂的。在现在的电絮凝反应器中同时发生了电絮凝、电气浮和电氧化过程，水中的溶解性、胶体和悬浮态污染物在混凝、气浮和氧化作用下均可得到有效转化和去除。
感应电Fenton
铁牺牲阳极通过阳极氧化反应产生溶解态的Fe2+离子，产生的Fe2+离子会迅速与投加H2O2发生Fenton反应，这样，污染物就可以通过电化学产生的羟基自由基去除。感应电fenton的Fe2+离子是通过感应反应逐渐投加到溶液中的，这样可以减少由于Fe2+离子过多而捕捉羟基自由基反应的发生。
功率超声
利用超声波降解水中的化学污染物，尤其是难降解的有机污染物，是近年来发展起来的一项新型环境治理技术，它的主要机理是空化机制，液体中的微小气核在超声波的作用下被激活，它表现在泡核的振荡、生长、收缩、崩溃等一系列动力学过程，在空化泡崩溃的极短的时间内，会在其周围产生高温和高压，这些条件足以打开结合力强的化学键，其中包括氧化性很强的羟基自由基，这样它就可以有效的分解难降解的有机污染物。
紫外光催化
通过氧化剂在光的辐射下产生氧化能力较强的自由基而进行的，根据氧化剂的种类不同，可分为UV/H2O2、UV/O3及UV/H2O2/O3等系统。
超声/紫外/电Fenton协同作用
采用超声、紫外和电fenton等多种高级氧化技术联合使用已经被广泛的研究，多种氧化技术能够产生叠加效应，能更高速的产生羟基自由基。
超声能够提高溶液的导电性能，利用超声的空化效应，可以不断清洁电极表面，降低阴极极化、提高电流效率。消除因传质扩散而引起的浓差极化，超声空化效应有利于协调电催化过程产生羟基自由基使废水中的化学污染物发生分解。
现有电絮凝产品主要存在电流效率低、极板易钝化、极板消耗过快、极板更换不方便等特点。
现有技术也有超声复合电絮凝的设备，但他们只是对其进行简单的叠加，设备内的声能强度低，能耗大，没有起到叠加效应。
因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种管式废水处理装置以及处理废水方法，集合了超声、紫外、感应电Fenton等催化氧化技术，避免了电反应器常见的缺点，拓宽了原有电反应器的应用领域，同时设备设计紧凑，体现了模块化、智能化。
本发明的技术方案如下：本发明提供一种管式废水处理装置，包括：调节池、第一水泵、超声波发生器、管式超声波反应器、管式电反应器、中间水箱、第二水泵、射流器以及管式微滤膜，所述第一水泵的进水口与所述调节池底部的出水口管道连接，所述第一水泵的出水口与所述管式超声波反应器的进水口管道连接，所述管式超声波反应器与所述第一水泵连接端还与所述射流器管道连接，所述管式超声波反应器的出水口与所述管式电反应器的入水口管道连接，所述管式电反应器的出水口分别与调节池及中间水箱管道连接，所述中间水箱底部的一出水口与所述第二水泵的进水口管道连接，所述第二水泵的出水口与所述管式微滤膜的入水口管道连接，所述管式微滤膜顶部的一出水口与所述中间水箱管道连接，所述超声波发生器与所述管式超声波反应器连接，所述管式微滤膜顶部还设有另一出水口用于与外部连接。
所述管式废水处理装置还包括：与所述中间水箱底部的另一出水口管道连接的压滤机、用于调节调节池中废水pH值的第一调节容器以及用于调节中间水箱中废水pH值的第二调节容器。
所述调节池中废水的pH值为3~5，所述第一水泵为具有耐酸功能的水泵，流速不低于3m/s；所述中间水箱中废水的pH值为8~9。
所述管式电反应器的电源采用高频脉冲电源，所述超声波发生器产生的超声波的频率为24KHz，所述射流器输送氧化剂给管式超声波反应器，所述氧化剂包括H2O2与O3中的一种或两种。
所述管式超声波反应器包括反应器主体、设于所述反应器主体两端的接头以及设于所述反应器主体内部的管式紫外灯管；所述反应器主体为多面体结构，其面数为奇数；所述反应器主体每一面上粘有一种频率或多种频率的超声波震子；所述管式紫外灯管具有耐酸、耐震动性能。
所述反应器主体为三面体结构或五面体结构。
所述管式电反应器呈管状设计，包括一组或多组并联设置的支管，所述支管由数量少于7的节管串联而成。
所述节管中阴极为无缝钢管，阳极为圆钢，两者之间形成管腔，所述管腔中设有改性塑料弹簧，所述改性塑料弹簧为塑胶材质，其内部复合有催化材料，所述催化材料为铜或/和锰。
本发明还提供一种采用上述的管式废水处理装置处理废水方法，包括以下步骤：
步骤101、第一调节容器在调节池中将废水的pH值调节为3~5，并将废水在调节池中停留1小时以上；
步骤102、第一水泵将废水输送至管式超声波反应器，射流器注入氧化剂至管式超声波反应器中，通过氧化剂在紫外光的辐射下对废水中的有机物进行氧化分解，同时，超声波发生器产生超声波对废水中的有机污染物进行分解，再将废水输送至管式电反应器；
步骤103、管式电反应器采用感应电Fenton法对废水进行处理，处理后的一部分废水回流至调节池中，一部分废水流至中间水箱；
步骤104、第二调节容器在中间水箱中将废水的pH值调整为8~9，之后第二水泵将废水输送给管式微滤膜，进行固液分离；
步骤105、中间水箱底部的浓缩液定时进入压滤机，完成废水的处理。
所述步骤103中废水回流至调节池的量与流至中间水箱的量的比例为2~4：1。
采用上述方案，本发明的管式废水处理装置以及处理废水方法，通过将功率超声、紫外光催化、感应电fenton和非均相催化氧化等高级氧化技术有效的整合在一起，使其形成叠加效应，同时避免了常规电反应电流效率低、极板易钝化、极板消耗过快、极板更换不方便等缺点，整个方案设计中尽可能把所有单元都设计为管式结构，从而使整个装置能够实现小型化、模块化和智能化。
附图说明
图1为本发明管式废水处理装置的结构示意图；
图2为本发明中管式超声波反应器的结构示意图；
图3为本发明的管式电反应器中节管的结构示意图；
图4为本发明处理废水方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。
请参阅图1至图3，本发明提供一种管式废水处理装置，将功率超声、紫外光催化、感应电fenton和非均相催化氧化等高级氧化技术有效的整合在一起，使其形成叠加效应，同时避免了常规电反应电流效率低、极板易钝化、极板消耗过快、极板更换不方便等常见的缺点；整个方案设计中尽可能把所有单元都设计为管式结构，从而使整个装置能够实现小型化、模块化和智能化。该管式废水处理装置主要包括：调节池1、第一水泵2、超声波发生器3、管式超声波反应器4、管式电反应器6、中间水箱10、第二水泵11、射流器8以及管式微滤膜12。所述第一水泵2的进水口与所述调节池1底部的出水口管道连接，所述第一水泵2的出水口与所述管式超声波反应器4的进水口管道连接，所述管式超声波反应器4与所述第一水泵2连接端还与所述射流器8管道连接，而且在安装条件允许的情况下，射流器8要尽可能紧靠管式超声波反应器4，所述管式超声波反应器4与射流器8之间不得有弯头、三通等，所述管式超声波反应器4的出水口与所述管式电反应器6的入水口管道连接，所述管式电反应器6的出水口分别与调节池1及中间水箱10管道连接，所述中间水箱10底部的一出水口与所述第二水泵11的进水口管道连接，所述第二水泵11的出水口与所述管式微滤膜12的入水口管道连接，所述管式微滤膜12顶部的一出水口与所述中间水箱10管道连接，所述管式微滤膜12顶部还设有另一出水口用于与外部连接，所述超声波发生器3与所述管式超声波反应器4连接，以传递超声波给管式超声波反应器4。
所述管式废水处理装置还包括：与所述中间水箱10底部的另一出水口管道连接的压滤机13、用于调节调节池1中废水pH值的第一调节容器7以及用于调节中间水箱10中废水pH值的第二调节容器9。
优选的，所述调节池1中废水的pH值为3~5，所述第一水泵2为具有耐酸功能的水泵，流速不低于3m/s；所述中间水箱10中废水的pH值为8~9。
所述超声波发生器3产生的超声波的频率优选为24KHz，也可以用不同频率协同作用。所述射流器8输送氧化剂给管式超声波反应器4，所述氧化剂包括H2O2与O3中的一种或两种。
为了保证超声波发生器3的声能强度最大，所述管式超声波反应器4包括反应器主体、设于所述反应器主体两端的接头以及设于所述反应器主体内部的管式紫外灯管。所述反应器主体为多面体结构，其面数为奇数。两端的接头根据设备大小可以为螺纹式接头或法兰式接头。所述反应器主体每一面上粘有一种频率或多种频率的超声波震子。所述管式紫外灯管具有耐酸、耐震动性能。在本实施例中，所述反应器主体优选为三面体结构或五面体结构。所述管式超声波反应器4的安装位置要尽可能的靠近管式电反应器6。
所述管式电反应器6的电源5采用高频脉冲电源，高频脉冲电源与直流电源相比，既节能，又节省极板损耗，电极反应的周期换向、反应的时断时续，有利于扩散、降低浓差极化。高频脉冲处理工业废水是一种崭新而有效的方法，它与电反应器结合发扬了电反应器的优势，克服了电反应器的缺陷，使电耗、铁耗降低，前景诱人。
所述管式电反应器6呈管状设计，废水在管内一边流动一边进行反应，管内的流速不低于3M/S，其具体包括一组或多组并联设置的支管，支管的数量根据设备的大小设定。每一支管中还可以设有曝气、取样设备。所述支管由数量少于7的节管串联而成。所述节管中阴极为无缝钢管14，阳极16为圆钢，两者之间形成管腔，所述管腔中设有改性塑料弹簧15，对电fenton反应有明显的催化效果，改性塑料弹簧15在水流的挤压下，进行压紧、放松，有效的去除阴极、阳极的沉积物，而且改性塑料弹簧15的加入不影响废水的流动。所述改性塑料弹簧15为塑胶材质，其内部复合有催化材料，所述催化材料为铜或/和锰。
本发明中将管式超声波反应器设计为管式多面体结构，安装灵活，管式电反应器也设置为由多支支管构成，而支管由管式多只节管串联形成，通过设置回流保证管式电反应器6内的水流处于紊流状态。
请参阅图1至图4，本发明还提供一种采用上述的管式废水处理装置处理废水方法，包括以下步骤：
步骤101、第一调节容器7在调节池1中将废水的pH值调节为3~5，并将废水在调节池1中停留1小时以上。
废水先进入调节池1，根据不同水质、要求标准调整废水的pH值。优选的，pH值控制在3~5，在此范围内pH值越低效果越好，同时极板损耗也更快。
步骤102、第一水泵2将废水输送至管式超声波反应器4，射流器8注入氧化剂至管式超声波反应器4中，通过氧化剂在紫外光的辐射下对废水中的有机物进行氧化分解，同时，超声波发生器3产生超声波对废水中的有机污染物进行分解，再将废水输送至管式电反应器6。
步骤103、管式电反应器6采用感应电Fenton法对废水进行处理，处理后的一部分废水回流至调节池1中，一部分废水流至中间水箱10。
在本发明中，废水回流至调节池1的量与流至中间水箱10的量的比例为2~4：1，而常规管式电反应器是一次性通过的。本发明采用了大比例回流，从而保证了废水和管式超声波反应器4、管式电反应器6的管式电极（阴极和阳极）的充分接触，提高反应效率。
步骤104、第二调节容器9在中间水箱10中将废水的pH值调整为8~9，之后第二水泵11将废水输送给管式微滤膜12，进行固液分离。
从所述管式电反应器6出来的废水进入中间水箱10后，废水的pH值调整为8~9，经过第二水泵11进入管式微滤膜12，产水可以达标排放。该部分采用管式微滤膜12进行固液分离，管式微滤膜12采用内压错流式过滤，它的大通量能有效冲刷掉膜表面的污染物，也能通过正洗、反洗和化学清洗来去掉膜表面的污染物，它具有出水效果好，体积小，容易集成等特点。本发明选择管式微滤膜12作为固液分离单元，可以保证整体设备小型化、模块化。
步骤105、中间水箱10底部的浓缩液定时进入压滤机13，完成废水的处理。
浓缩液进入压滤机13进行压泥外运。
这种新颖、先进的技术简单，既不需要昂贵的电极、也不使用复杂的设备，由于其复合了多种高级氧化技术，特别是功率超声，有效提高了电极的电流效率，降低极板消耗、避免极板钝化。通过上述新方法避免了现有电反应装置中存在的所有问题，也拓宽了电反应装置的应用领域。
综上所述，本发明提供一种管式废水处理装置以及处理废水方法，通过将功率超声、紫外光催化、感应电fenton和非均相催化氧化等高级氧化技术有效的整合在一起，使其形成叠加效应，同时避免了常规电反应电流效率低、极板易钝化、极板消耗过快、极板更换不方便等缺点，整个方案设计中尽可能把所有单元都设计为管式结构，从而使整个装置能够实现小型化、模块化和智能化。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。