CN104370350B - 一种用于水处理的电化学装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于水处理的电化学装置及方法，属于电化学技术领域。双路脉冲电源供电装置连接电控装置，曝气装置和电控装置连接电化学反应装置，电化学反应装置连接分离装置；电化学反应装置的箱体的一侧上方连接出水口，箱体的一侧下方连接进气口，箱体的另一侧下方连接进水口，第一电催化氧化阴极的一侧连接电催化氧化阳极，电催化氧化阳极的另一侧连接第二电催化氧化阴极；第一电絮凝阴极连接在箱体的另一侧，第一电絮凝阴极的一侧连接电絮凝阳极，电絮凝阳极的另一侧连接第二电絮凝阴极。本发明可实现污水的间歇静态处理及连续动态处理，可以减少电能消耗，降低电力运行成本，同时有效的防止电极钝化，水处理效果得到增强。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于水处理的电化学装置及方法，属于电化学技术领域。
背景技术
页岩气压裂返排液，油气田污水，石油化工类污水等成分复杂，有毒物质含量高，均需要经过一定的处理才可进行排放或回用。
在众多的污水处理方法中，电化学技术由于占地面积小，操作智能化，产生二次污染小等特点在水处理领域中逐渐得以推广和应用。其中电絮凝和电催化氧化是较为常用的电化学处理方法。
电絮凝通过阳极溶解产生絮凝物的沉降作用，阴极产生微小气泡的气浮作用，及体系通电时产生的新生态氧/新生态氢的氧化还原作用使污染物得到去除。尤其对于染料废水，电镀废水等具有较好的脱色和去除悬浮物，金属离子的作用，但是对于有机污染物的去除有一定的局限性，且由于常采用直流电源，电极钝化现象较为严重，增加了设备能耗与处理成本。
电催化氧化是通过污染物在电极上的直接氧化还原作用，以及体系中生成的臭氧，羟基自由基，活性氯等活性物种的间接氧化作用，使得有机污染物得以降解。二维电化学法和三维电化学法在实际水处理中均有一定应用。电催化氧化方法对有机物的处理比较有效，但是体系中悬浮物，杂质离子的存在等均会影响电催化氧化的效果。
采用双脉冲供电体系，并将电絮凝和电催化氧化联合使用还未见报道。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明提供一种用于水处理的电化学装置及方法,可同时利用电絮凝和电催化氧化两个过程，兼具电絮凝与电催化氧化两者的优点，同时由于具备双电源，使得电絮凝和电催化氧化联用的方式也变得多样，同时产生协同作用，使处理污水的效果更为显著。
一种用于水处理的电化学装置，双路脉冲电源供电装置连接电控装置，曝气装置和电控装置连接电化学反应装置，电化学反应装置连接分离装置；
电化学反应装置的箱体的一侧上方连接出水口，箱体的一侧下方连接进气口，箱体的另一侧下方连接进水口，第一电催化氧化阴极的一侧连接电催化氧化阳极，电催化氧化阳极的另一侧连接第二电催化氧化阴极；第一电絮凝阴极连接在箱体的另一侧，第一电絮凝阴极的一侧连接电絮凝阳极，电絮凝阳极的另一侧连接第二电絮凝阴极。
双路脉冲电源供电装置的脉冲电源，并具备正负电极循环交换的功能，可以减少电能消耗，降低电力运行成本，同时有效的防治电极钝化；可根据需求实现不同的供电模式：电絮凝供电模式，电催化氧化供电模式，联合供电模式；
电控系统实现装置中电源，进出水泵，曝气泵等的开启与切换，从而实现整套装置的协调、稳定、自动运行；
分离装置置于电化学反应装置之后，用于电化学装置出水悬浮物与水体的分离，分离装置下端有海底阀，便于实现间歇静态处理，以及便于与后续其他技术的管路衔接；分离装置可以使用过滤器，吸附剂，离心机，
电化学反应装置包括进水口，出水口，曝气管，可溶性电极，催化氧化电极；
上述电极可采用板状，网状，棒状，管状中的一种；
电絮凝电极的阳极可选用Ａｌ,Ｆｅ,Ｚｎ,Ｃｕ，Ｔｉ或不锈钢中的一种；
电絮凝电极的阴极可选用Ａｌ,Ｆｅ,Ｚｎ,Ｃｕ，Ｔｉ或不锈钢中的一种；
电絮凝系统中阴极数量比阳极多一个；
电催化氧化电极的阳极可选用石墨，金刚石，钛基金属氧化物电极中的一种；
电催化氧化电极的阴极可选用Ａｌ,Ｆｅ,Ｚｎ,Ｃｕ，Ｔｉ或不锈钢中的一种；
为了更充分利用阳极，电催化氧化系统中阴极数量比阳极多一个；
电极间距可调、可根据需要增减电极，同时可改变电絮凝电极与电催化氧化电极个数的比例，以达到最佳的协同处理效果；
曝气系统在电化学反应装置底端，可破坏悬浮物或有机污染物在水中的稳定性，或提供一种强氧化剂，提高去污能力，鼓入气体为空气，氧气，臭氧中的一种。
一种用于水处理的电化学方法，含有以下步骤；
选择电絮凝和电催化氧化一起联用的方式进行处理；同时开启电絮凝和电催化氧化的电源开关，对水体进行处理，
选择先电絮凝处理，再进行电催化氧化处理的模式；首先开启电絮凝的电源系统，当处理一定时间后，关闭电絮凝电源开关，开启分离器的泵，经过分离系统的过滤，水返回至电化学装置中，开启电催化氧化电源，对水体进行电催化氧化处理；
为增强处理效果，电化学装置中可添加填料，填料可以是活性炭，陶瓷颗粒，沸石，硅酸铝等的一种或几种的混合物；填料加入时可用塑料网包裹，以防止短路的发生；
在曝气管接口处连接臭氧发生器，鼓入臭氧，增加水体中的强氧化剂，同时可以与电絮凝体系发生协同作用，增强处理效果；
间歇静态处理模式，污水在电化学反应装置中停留一部分时间后，经过分离器的分离作用，水由分离器下端的海底阀放出，进行后续处理或对水进行利用；
连续动态处理模式，同时开启电化学反应装置及分离器的水泵，选择相应的电化学处理模式，使污水在整个装置中实现连续动态的运行，直至出水达到相应要求。
本发明的优点是可实现污水的间歇静态处理及连续动态处理，可以减少电能消耗，降低电力运行成本，同时有效的防止电极钝化。由于实现电絮凝与电催化氧化的联合应用，使得二者在水处理方面表现协同作用，水处理效果得到增强。
附图说明
当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，如图其中：
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的结构示意图。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
具体实施方式
显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。
实施例1：如图1、图2所示，一种用于水处理的电化学装置，箱体的一侧上方连接出水口1，箱体的一侧下方连接进气口3，箱体的另一侧下方连接进水口2，第一电催化氧化阴极5的一侧连接电催化氧化阳极4，电催化氧化阳极4的另一侧连接第二电催化氧化阴极6；第一电絮凝阴极8连接在箱体的另一侧，第一电絮凝阴极8的一侧连接电絮凝阳极7，电絮凝阳极7的另一侧连接第二电絮凝阴极9。
一种用于水处理的电化学方法，含有以下步骤；
选择电絮凝和电催化氧化一起联用的方式进行处理；同时开启电絮凝和电催化氧化的电源开关，对水体进行处理，
选择先电絮凝处理，再进行电催化氧化处理的模式；首先开启电絮凝的电源系统，当处理一定时间后，关闭电絮凝电源开关，开启分离器的泵，经过分离系统的过滤，水返回至电化学装置中，开启电催化氧化电源，对水体进行电催化氧化处理；
为增强处理效果，电化学装置中可添加填料，填料可以是活性炭，陶瓷颗粒，沸石，硅酸铝等的一种或几种的混合物；填料加入时可用塑料网包裹，以防止短路的发生；
为进一步增强效果，在曝气管接口处连接臭氧发生器，鼓入臭氧，增加水体中的强氧化剂，同时可以与电絮凝体系发生协同作用，增强处理效果；
间歇静态处理模式，污水在电化学反应装置中停留一部分时间后，经过分离器的分离作用，水由分离器下端的海底阀放出，进行后续处理或对水进行利用；
连续动态处理模式，同时开启电化学反应装置及分离器的水泵，选择相应的电化学处理模式，使污水在整个装置中实现连续动态的运行，直至出水达到相应要求。
实施例2：如图1、图2所示，一种用于水处理的电化学装置，本装置为敞开式结构，其装置流程图如图1所示。包括双路脉冲电源供电系统、电控系统、电化学反应装置、曝气装置、分离装置。可实现间歇静态处理及连续动态处理。
该体系选用脉冲电源，并具备正负电极循环交换的功能，可以减少电能消耗，降低电力运行成本，同时有效的防治电极钝化。可根据需求实现不同的供电模式：电絮凝供电模式，电催化氧化供电模式，联合供电模式。
电控系统实现装置中电源，进出水泵，曝气泵等的开启与切换，从而实现整套装置的协调、稳定、自动运行
分离装置置于电化学反应装置之后，用于电化学装置出水悬浮物与水体的分离，分离装置下端有海底阀，便于实现间歇静态处理，以及便于与后续其他技术的管路衔接。分离装置可以使用过滤器，吸附剂，离心机，
电化学反应装置如图2所示，包括进水口，出水口，曝气管，可溶性电极，催化氧化电极。
上述电极可采用板状，网状，棒状，管状中的一种。
电絮凝电极的阳极可选用Ａｌ,Ｆｅ,Ｚｎ,Ｃｕ，Ｔｉ或不锈钢中的一种
电絮凝电极的阴极可选用Ａｌ,Ｆｅ,Ｚｎ,Ｃｕ，Ｔｉ或不锈钢中的一种
为了更充分利用阳极，电絮凝系统中阴极数量比阳极多一个
电催化氧化电极的阳极可选用石墨，金刚石，钛基金属氧化物电极中的一种
电催化氧化电极的阴极可选用Ａｌ,Ｆｅ,Ｚｎ,Ｃｕ，Ｔｉ或不锈钢中的一种
为了更充分利用阳极，电催化氧化系统中阴极数量比阳极多一个
电极间距可调、可根据需要增减电极，同时可改变电絮凝电极与电催化氧化电极个数的比例，以达到最佳的协同处理效果。
曝气系统在电化学反应装置底端，可破坏悬浮物或有机污染物在水中的稳定性，或提供一种强氧化剂，提高去污能力，鼓入气体为空气，氧气，臭氧中的一种。
如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种用于水处理的电化学装置，其特征在于双路脉冲电源供电装置连接电控装置，曝气装置和电控装置连接电化学反应装置，电化学反应装置连接分离装置；
电化学反应装置的箱体的一侧上方连接出水口，箱体的一侧下方连接进气口，箱体的另一侧下方连接进水口，第一电催化氧化阴极的一侧连接电催化氧化阳极，电催化氧化阳极的另一侧连接第二电催化氧化阴极；第一电絮凝阴极连接在箱体的另一侧，第一电絮凝阴极的一侧连接电絮凝阳极，电絮凝阳极的另一侧连接第二电絮凝阴极。
2.根据权利要求1所述的一种用于水处理的电化学装置，其特征在于双路脉冲电源供电装置的脉冲电源具备正负电极循环交换的功能，可以减少电能消耗，降低电力运行成本，同时有效的防止电极钝化；可根据需求实现不同的供电模式：电絮凝供电模式，电催化氧化供电模式，联合供电模式；
电控装置实现所述电化学反应装置中电源，进出水泵，曝气泵的开启与切换，从而实现整套装置的协调、稳定、自动运行；
分离装置置于电化学反应装置之后，用于电化学反应装置出水悬浮物与水体的分离，分离装置下端有海底阀，便于实现间歇静态处理，以及便于与后续其他技术的管路衔接；分离装置选用过滤器，吸附剂或离心机，
电化学反应装置包括进水口，出水口，曝气管，可溶性电极，催化氧化电极；
上述电极采用板状，网状，棒状，管状中的一种；
电絮凝电极的阳极选用Al，Fe，Zn，Cu，Ti或不锈钢中的一种；
电絮凝电极的阴极选用Al，Fe，Zn，Cu，Ti或不锈钢中的一种；
电絮凝系统中阴极数量比阳极多一个；
电催化氧化电极的阳极选用石墨，金刚石，钛基金属氧化物电极中的一种；
电催化氧化电极的阴极选用Al，Fe，Zn，Cu，Ti或不锈钢中的一种；
为了更充分利用阳极，电催化氧化系统中阴极数量比阳极多一个；
电极间距可调、可根据需要增减电极，同时可改变电絮凝电极与电催化氧化电极个数的比例，以达到最佳的协同处理效果；
曝气装置在电化学反应装置底端，可破坏悬浮物或有机污染物在水中的稳定性，或提供一种强氧化剂，提高去污能力，鼓入气体为空气，氧气，臭氧中的一种。
3.一种用于水处理的电化学方法，其特征在于含有以下步骤；
选择电絮凝和电催化氧化一起联用的方式进行处理；同时开启电絮凝和电催化氧化的电源开关，对水体进行处理，
选择先电絮凝处理，再进行电催化氧化处理的模式；首先开启电絮凝的电源系统，当处理一定时间后，关闭电絮凝电源开关，开启分离器的泵，经过分离系统的过滤，水返回至电化学装置中，开启电催化氧化电源，对水体进行电催化氧化处理；
为增强处理效果，电化学反应装置中添加填料，填料选用活性炭，陶瓷颗粒，沸石，硅酸铝中的一种或几种的混合物；填料加入时使用塑料网包裹，以防止短路的发生；
在曝气管接口处连接臭氧发生器，鼓入臭氧，增加水体中的强氧化剂，同时可以与电絮凝体系发生协同作用，增强处理效果；
间歇静态处理模式，污水在电化学反应装置中停留一部分时间后，经过分离器的分离作用，水由分离器下端的海底阀放出，进行后续处理或对水进行利用；连续动态处理模式，同时开启电化学反应装置及分离器的水泵，选择相应的电化学处理模式，使污水在整个装置中实现连续动态的运行，直至出水达到相应要求。
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