全康環(huán)保:電解黑水用于消毒和去除有機物是一種便攜式、可擴展的技術，可減少城市建設大規(guī)模廢水處理設施的負擔，并實現(xiàn)黑水的現(xiàn)場安全再利用。來自印度和美國的科研人員研發(fā)了v1類電子回旋共振的設計及其在v2類實施中的改進。該裝置安裝在印度泰米爾納德邦的兩棟獨立公寓樓外的地面上。廁所污水（黑水）是與公寓的廢水管道分開輸送的。生物預處理澄清了部分黑水，降低了營養(yǎng)和有機負荷。通過電化學過程，從電子回旋共振室排出的水被泵入微濾系統(tǒng)以去除殘留的懸浮固體。處理過的水儲存在公寓樓頂?shù)囊粋€處理過的水箱里，當系統(tǒng)在“閉環(huán)”模式下運行時，可作為沖洗水被回收利用。

主要改進包括自動鹽注射、添加攪拌器、實施自動電極清潔程序和片狀沉淀物去除。在系統(tǒng)中加入氯化鈉，保證足夠的余氯進行持續(xù)消毒。測試了三種加鹽方法：(1)在黑水進入集塵器之前手動分批倒入鹽；(2)被動加鹽，使用帶有鹽袋和流量調節(jié)器的定制文丘里模型（圖1a）；(3)使用速度可調泵自動注入鹽水（圖1b）。

圖1

v1級電化學反應器有一個平底罐，隨著時間的推移，不銹鋼電極表面會積累剝落的礦物垢。經(jīng)過重新設計，v2級反應器在水槽底部有一個平面漏斗，用于收集剝落的片狀沉淀（圖2）。沉淀物通過排水管定期從漏斗中排出。

圖2

料斗底部的吸管設計

該模擬研究旨在設計一種最佳方案，以收集和清除電子回旋共振箱中的沉淀物，從而延長每次維護之間的時間間隔。3D平面料斗模型（圖3）設計了兩個通向大氣的入口和一個帶吸入壓力的出口，防止固體和沉積物帶入處理過的水中。

圖3

集塵器中溶液的均勻混合

如圖5a-b，加入亞甲基藍染料作為電解指示劑。運行幾分鐘后染料被氧化，但藍色染料仍然留在電極下方?jīng)]有氣泡的地方。試驗表明，當電極緊密堆積時，可以不用循環(huán)水。因此，電極陣列底部的空間盡可能?。▓D5c）。

圖5

為減小在電子回旋共振箱中出現(xiàn)“死區(qū)”的可能性，需要在處理過程中對反應器內容物進行機械混合。給定200 r/min的給定攪拌器速度，U形攪拌器比T形攪拌器具有更好的混合效果（圖6a-b）。U形攪拌器在體積平均速度約為0.248 m/s，而T形攪拌器的平均體積速度為0.004 m/s，且存在明顯的停滯區(qū)。U形攪拌器的體積平均湍流強度比T形攪拌器高約30%。

圖6

位于中心位置的U形攪拌器轉速為200-300 r/min，其速度曲線將流體推向電極陣列，然后電極陣列飛濺回來，并以相反的方向垂直指向儲罐中心。示蹤劑顯示，添加U型攪拌器的反應器內沒有死區(qū)且混合均勻。

圖7

本文黑水處理反應器改進的結果，克服了實際應用中遇到的問題。其優(yōu)點包括：自動鹽注入系統(tǒng)保證了進入集塵器水箱的水中有足夠的氯化物濃度（350-700 mg/L）。采用反向極性的原位電極清潔機制，以及槽底部的漏斗和吸管設計可以在不降低電極性能的情況下降低維護要求。確定了吸入管的最佳位置，防止沉淀物流入處理過的水箱，最小“死”體積僅為總體積的0.65%。增加U形攪拌器保證了反應器內物質的均勻混合。本文對黑水處理反應器的設計改進將為實現(xiàn)電解黑水處理現(xiàn)場衛(wèi)生系統(tǒng)的開發(fā)提供參考。