【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于循环冷却水杀菌消毒副产物环保处理领域，具体涉及一种工业循环冷却水使用含氯杀生剂处理后生物黏泥脱氯及氯再生装置及方法，实现氯化消毒副产物的减毒，防止其排放后污染水源，并将其中的氯回收再利用，实现氯的循环。
技术介绍
1、循环冷却水源于预处理的地表水甚至中水，由于其包含有微生物以及营养盐，导致循环冷却水系统在适宜的温度下大量滋生生物黏泥：微生物与水中的泥沙、无机物等混合，形成大量橡胶状沉积物、粘性物、胶状膜或有色黏泥团，这些物质被统称为生物黏泥。生物黏泥会附着在管道壁面上，使换热器、冷凝器等设备传热效果降低、流动阻力增大，动力消耗增加，还会加速金属管道的腐蚀速率，为工厂带来巨大的能源浪费和经济损失。
2、次氯酸钠由于生产工艺简单、经济性高，是广泛用于循环冷却水系统抑制生物黏泥以及剥离生物黏泥的重要化学试剂。溶于水中的次氯酸钠分子能迅速水解并生成次氯酸与次氯酸根，因水解生成的次氯酸是不带正负电荷的中性小分子，故其能在水中扩散至各个携带负电荷的细菌或病毒的表面，穿透细菌或病毒的表面，并对内部的蛋白质进行破坏从而将细菌或病毒氧化。
3、在杀菌控制生物黏泥、剥离生物黏泥的过程中会产生有害的溶解于水中以及与剥离的生物黏泥相结合的有毒的氯的副产物，主要有三氯甲烷、二氯甲烷、三卤甲烷、1,2－二氯乙烷、1,1,1－三氯乙烷、三氯乙醛、二氯乙酸、三氯乙酸与2,4,6－三氯酚等。在分离处置生物黏泥过程中，这些副产物将被排放进入环境，这些含氯副产物会诱导癌症的发生，并影响人体的肝、肾、神经系统的健康，同时也对人体的
4、微生物经大量繁殖后会产生一类具有黏性的物质，一般称之为胞外聚合物。胞外聚合物与循环冷却水中各种颗粒物和溶解性有机物等相粘附，形成了生物黏泥，蛋白质和糖类是生物黏泥中的主要成分，同时在微生物细胞或絮体生物黏泥团块扩大到一定程度后，它的黏性表面就会成为一个扑集面，不断扑集循环冷却水中携带的悬浮物、沙砾、无机盐、藻类等，此时的生物黏泥已经变成了含有各种物质的多层聚合体。而ph和氧化还原电位(orp)等水质条件与生物黏泥的形成密切相关。含氯杀生剂对系统中的微生物进行灭活后，生物黏泥中的胞外聚合物结合了氯离子，变成了含氯有机物。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决循环冷却水系统微生物灭活及生物黏泥剥离过程中，排放的剥离下来的生物黏泥中含有有毒氯副产物的问题，提出了催化电解的方法和装置对含氯生物黏泥进行电化学脱氯及氯再生，实现对含氯污泥的绿色处置，及再生消毒剂，降低运行成本。
2、为了实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
3、本专利技术设计一种工业循环冷却水生物黏泥脱氯及氯再生装置，包括池体、若干个阳极板、若干个阴极板、电源和出水槽，所述若干个阳极板并联并通过电线与电源的负极电连接，所述若干个阴极板并联并通过电线与电源的正极电连接，所述若干个阳极板与若干个阴极板均倾斜固定安装在池体内部，且所述若干个阴极板位于所述若干个阳极板上方，所述池体的顶部与出水槽连通，所述池体的底部布置有若干个集泥斗，所述若干个集泥斗的底部均与出泥管道连通，所述出泥管道上设置有出泥阀门。
4、进一步的，所述若干个阳极板的倾斜方向与若干个阴极板的倾斜方向相反。
5、进一步的，所述若干个阴极板与水平面的锐角夹角均为55～65°，优选为65°，所述若干个阳极板与水平面的锐角夹角均为55～65°，优选为65°。
6、进一步的，所述若干个阴极板和若干个阳极板上均设置有若干个通孔，相邻两阴极板上的通孔交错设置，相邻两阳极板上的通孔交错设置。所述通孔的形状为长条形、圆形、方形、三角形中的一种或多种的组合。
7、进一步的，所述池体内部设置有入水通道，所述入水通道的入口设置在池体的上方，所述入水通道的出口设置在池体的底部。
8、进一步的，所述阴极板上负载有钯基催化剂，所述阳极板的材料为铂。
9、进一步的，所述池体的顶部设置有出水堰，所述出水堰与出水槽连通。
10、进一步的，所述出水槽的侧壁上连通有出水管道，所述出水管道上设置有出水阀门。
11、进一步的，所述集泥斗的坡面与水平面的夹角为35～45°，优选为40°。
12、所述工业循环冷却水生物黏泥脱氯及氯再生装置分为四个区域，入水管道处为入水区，阳极板下方的区域为泥水分离区，阳极板和阴极板所在区域为斜板电极区，阴极板上方的区域为清水区。
13、一种利用所述的工业循环冷却水生物黏泥脱氯及氯再生装置进行生物黏泥脱氯及氯再生的方法，包括以下步骤：将循环冷却水系统剥离下来的生物黏泥和黏泥剥离后的循环冷却水从入水通道的入水口一起流入池体底部进入泥水分离区，水流由下向上首先通过阳极板，然后再通过阴极板；生物黏泥沉积在阳极板和阴极板表面后，由上向下流动进入池体底部的集泥斗；经沉积过后的清水流入出水槽。生物黏泥与电极表面接触时发生电极反应，在阳极板发生氧化分解反应，断裂生物黏泥胞外聚合物之间的共价键和氢键，同时通过电压作用在黏性分子之间的双电层破坏胞外聚合物中含氯蛋白质、多糖、核酸等大分子之间的范德华力、静电力，破坏界面层上各对分子间的作用力，击穿公共结合膜，使生物黏泥各个分子基团之间的粘性变小，从而使黏泥分散。在阴极板发生还原脱氯反应，溶液中的h+或h2o在催化剂pd表面得电子形成hads(结合态氢)，同时溶液中的含氯有机污染物(r-cl)在pd的表面吸附得到活化，hads和r-cl在pd表面反应生成相应的脱氯产物和hcl，然后反应产物从催化剂表面脱附下来。使氯由结合态变成游离态的cl-和hcl回到液相中，实现消毒副产物的减毒，含氯有机物的氯脱除率达到95％。进入水中的cl-在阳极板发生氧化反应，失去电子生成氯气，氯气溶于水生成次氯酸和盐酸，实现了氯离子的再利用。在此过程中氯的价态从消毒剂中的正一价经消毒后变为负一价，再变为零价，最后变回正一价，实现了氯的循环。经过分散和减毒的生物黏泥流进泥水分离区，进入集泥斗，由出泥管道排出循环冷却水系统。可进行生物黏泥的回收和再利用。水流则向上流向清水区，通过出水堰流进出水槽，经由出水管道排进循环冷却水系统。水中的cl-、hcl和hclo也同时进入循环冷却水系统，实现了氯的回收再利用，余氯由处理前的≤2mg/l提高至≥10mg/l。
14、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
15、1.将大块生物黏泥分散，防止堵塞管道。本专利技术中进行微生物消杀处理后的含有大块被剥落的生物黏泥随循环冷却水进入所述生物黏泥脱氯及氯再生装置后，采用电解方法，通过断裂生物黏泥中主要成分胞外聚合物中的多糖、蛋白质、核酸等高分子化合物之间的共价键与氢键，同时利用阳极板表面电压，破坏胞外聚合物中含氯蛋白质、多糖、核酸等大分子之间的范德华力、静电力，而实现对生物黏泥的分散。减少了化学分散剂对水体的二次污染，分散后的生物黏泥即使少量残余，再次进入循环冷却水系统也不会堵塞管道。
16、2.进本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种工业循环冷却水生物黏泥脱氯及氯再生装置，其特征在于：包括池体(1)、若干个阳极板(2)、若干个阴极板(3)、电源(4)和出水槽(5)，所述若干个阳极板(2)并联并与电源(4)的负极电连接，所述若干个阴极板(3)并联并与电源(4)的正极电连接，所述若干个阳极板(2)与若干个阴极板(3)均倾斜固定安装在池体(1)内部，且所述若干个阴极板(3)位于所述若干个阳极板(2)上方，所述池体(1)的顶部与出水槽(5)连通，所述池体(1)的底部布置有若干个集泥斗(6)，所述若干个集泥斗(6)的底部均与出泥管道(13)连通，所述出泥管道(13)上设置有出泥阀门(7)。
2.根据权利要求1所述的一种工业循环冷却水生物黏泥脱氯及氯再生装置，其特征在于：所述若干个阳极板(2)的倾斜方向与若干个阴极板(3)的倾斜方向相反。
3.根据权利要求2所述的一种工业循环冷却水生物黏泥脱氯及氯再生装置，其特征在于：所述若干个阴极板(3)与水平面的锐角夹角均为55～65°，所述若干个阳极板(2)与水平面的锐角夹角均为55～65°。
4.根据权利要求1所述的一种工业循环冷却水生
5.根据权利要求1所述的一种工业循环冷却水生物黏泥脱氯及氯再生装置，其特征在于：所述池体(1)内部设置有入水通道(9)，所述入水通道(9)的入口(91)设置在池体(1)的上方，所述入水通道(9)的出口(92)设置在池体(1)的底部。
6.根据权利要求1所述的一种工业循环冷却水生物黏泥脱氯及氯再生装置，其特征在于：所述阴极板(3)上负载有钯基催化剂，所述阳极板(2)的材料为铂。
7.根据权利要求1所述的一种工业循环冷却水生物黏泥脱氯及氯再生装置，其特征在于：所述池体(1)的顶部设置有出水堰(10)，所述出水堰(10)与出水槽(5)连通。
8.根据权利要求1所述的一种工业循环冷却水生物黏泥脱氯及氯再生装置，其特征在于：所述出水槽(5)的侧壁上连通有出水管道(11)，所述出水管道(11)上设置有出水阀门(12)。
9.根据权利要求1所述的一种工业循环冷却水生物黏泥脱氯及氯再生装置，其特征在于：所述集泥斗(6)的坡面与水平面的夹角为35～45°。
10.一种利用权利要求1-9中任一权利要求所述的工业循环冷却水生物黏泥脱氯及氯再生装置进行生物黏泥脱氯及氯再生的方法，其特征在于，包括以下步骤：将循环冷却水系统剥离下来的生物黏泥和循环冷却水一起流入池体(1)底部，水流由下向上首先通过阳极板(2)，然后再通过阴极板(3)；生物黏泥沉积在阳极板(2)和阴极板(3)上后，由上向下流动进入池体(1)底部的集泥斗(6)；经沉积过后的清水流入出水槽(5)。
...【技术特征摘要】
1.一种工业循环冷却水生物黏泥脱氯及氯再生装置，其特征在于：包括池体(1)、若干个阳极板(2)、若干个阴极板(3)、电源(4)和出水槽(5)，所述若干个阳极板(2)并联并与电源(4)的负极电连接，所述若干个阴极板(3)并联并与电源(4)的正极电连接，所述若干个阳极板(2)与若干个阴极板(3)均倾斜固定安装在池体(1)内部，且所述若干个阴极板(3)位于所述若干个阳极板(2)上方，所述池体(1)的顶部与出水槽(5)连通，所述池体(1)的底部布置有若干个集泥斗(6)，所述若干个集泥斗(6)的底部均与出泥管道(13)连通，所述出泥管道(13)上设置有出泥阀门(7)。
2.根据权利要求1所述的一种工业循环冷却水生物黏泥脱氯及氯再生装置，其特征在于：所述若干个阳极板(2)的倾斜方向与若干个阴极板(3)的倾斜方向相反。
3.根据权利要求2所述的一种工业循环冷却水生物黏泥脱氯及氯再生装置，其特征在于：所述若干个阴极板(3)与水平面的锐角夹角均为55～65°，所述若干个阳极板(2)与水平面的锐角夹角均为55～65°。
4.根据权利要求1所述的一种工业循环冷却水生物黏泥脱氯及氯再生装置，其特征在于：所述若干个阴极板(3)和若干个阳极板(2)上均设置有若干个通孔(8)，相邻两阴极板(3)上的通孔(8)与相邻两阳极板(2)上的通孔(8)均交错设置。
5.根据权利要求1所述的一种工业循环冷却水生物黏泥脱氯及氯再...
【专利技术属性】
技术研发人员：王锦，王丽，刘洪臣，韩煦葳，刘力宁，冯宇恒，宁珂，罗博羽，张成瑜，艾克热木·热合曼，阿次仁，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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