CN106517427A - 一种废水处理装置及其处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种废水处理装置及其处理方法，废水处理装置包括电氧化槽、进水管、出水管、网板式阴极和网板式阳极，电氧化槽的一端连接进水管，电氧化槽的另一端连接出水管，网板式阴极和网板式阳极交替卡于电氧化槽内，网板式阴极与电源的负极连接，网板式阳极与电源的正极连接，通电后废水从装置进进水管流入，以推流模式流经各极板，在电流作用下废水中有机物被氧化降解，处理后的出水从出水管排出。与现有技术相比，本发明的有益效果在于能处理各类含有机污染物的工业废水，操作简便，运行稳定。

Description

一种废水处理装置及其处理方法
技术领域
本发明属于废水处理的电氧化领域，涉及一种废水处理装置及其处理方法。
背景技术
目前，针对含有毒有害生物难降解污染物废水的处理一直是环境工程领域的一个技术难点，工业实践中的处理手段也非常有限。高级氧化技术，如臭氧氧化、芬顿氧化、湿式氧化、电氧化、超临界氧化等技术可在化学需氧量COD的削减、有害物质的减毒、废水可生化性的提高等方面具有一定的效果，因此在实际废水处理过程中被经常使用。上述处理技术中，臭氧氧化技术处理效果有限，且臭氧利用率不高；芬顿氧化药剂消耗较多，且产泥多，综合处理成本较高；湿式氧化与超临界氧化需要在高温高压下操作，只适合小水量废水的处理，且成本高昂。
电氧化技术是基于电化学体系中形成的强氧化性自由基与污染物直接发生氧化作用，从而使污染物得到降解，因此无污泥产生，具有无二次污染，环境友好等优点，是一种有广泛推广及应用前景的新型“绿色”水处理技术。
目前公开报道的电氧化设备还比较少，如中国专利申请号CN 202542927 U公开了一种网板柱塞流电解装置，主要包括管式电解槽体，槽体两端设置有水流入口和水流出口，槽体内设置多个等极间距交替排列的网板式阴阳极，运行时水流通过阴阳极板，污染物被活性阳极表面产生的强氧化性自由基氧化降解。该装置对废水有较好的处理效果，但也存在两点不足：(1)电氧化过程中极板表面会产生气泡，气泡随水流不断向出水口移动，通过阳极表面时阻碍了污染物与自由基在极板表面的反应；(2)设备故障时，极板更换、维修操作不便。因此，本发明的推流式网板电极电氧化装置能克服以上不足。
发明内容
本发明需要解决的问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种操作简便，运行稳定，处理效果好的废水处理装置及其处理方法。
一种废水处理装置，其特征在于：包括电氧化槽、进水管、出水管、网板式阴极和网板式阳极，电氧化槽的一端连接进水管，电氧化槽的另一端连接出水管，进水管的口径沿水流方向逐渐变大，出水管的口径沿水流方向逐渐变小，电氧化槽的内壁沿其横截面成对活动连接有卡槽，卡槽的对数等于网板式阴极个数和网板式阳极个数的总和，网板式阴极和网板式阳极交替卡于卡槽内，网板式阴极和网板式阳极间距相等设置，网板式阴极与电源的负极连接，网板式阳极与电源的正极连接。
所述进水管、电氧化槽和出水管的横截面均为矩形。
网板式阴极比网板式阳极多一个，网板式阴极与网板式阳极的间距为10-40mm。
所述网板式阴极的材质为石墨、不锈钢或金属钛。
所述网板式阳极为钛基复合涂层DSA电极，钛基复合涂层有两种，一种为：钌、铱、钽的氧化物单体或其组合；另一种为：锡、铅的氧化物或稀土元素掺杂的锡、铅氧化物。
所述电氧化槽由ABS或UPVC材料制成。
所述电源为直流电源或高频开关电源。
一种废水处理装置的处理方法，包括以下步骤：
步骤一、调整网板式阴极和网板式阳极的间距：根据待处理废水的COD调整网板式阴极和网板式阳极的间距，间距为10-40mm；
步骤二、导入待处理的废水，接通电源：将待处理的废水通过进水管导入电氧化槽内，由于进水管的口径沿水流方向逐渐变大，水流速度逐渐降低，废水在没有任何返混、分散均匀地以推流模式逐步流经电氧化槽内的电氧化区域；
步骤三、调整电流密度和废水流速：根据待处理废水的COD设定电氧化处理的电流密度和废水在电氧化槽内的流速，电流密度为5-30mA/cm2，水力停留时间为30-120min；
步骤四、在网板式阴极和网板式阳极的作用下，废水中的有机化合物或还原性污染物被氧化降解；
步骤五、处理达到要求后，废水进入出水管，随着出水管截面积的减小，废水流速逐渐增大，最终从出水口排出。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：适用性广，处理废水时不添加任何药剂，无需调整废水酸碱度、温度等参数，能有效削减废水中的COD，可作为难降解废水的可生化性预处理或不达标废水的达标处理。与其它高级氧化技术相比，具有操作简便，运行稳定，处理效果好等特点，具有较好的市场应用前景。
附图说明
图1为本发明的废水处理装置的结构示意图；
图2为网板式阳极的结构示意图；
图3为电氧化原理图。
其中：1-电源，2-网板式阳极，3-网板式阴极，4-电氧化槽，5-进水管，6-出水管。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，一种废水处理装置，其特征在于：包括电氧化槽、进水管、出水管、网板式阴极和网板式阳极，电氧化槽的一端连接进水管，电氧化槽的另一端连接出水管，进水管的口径沿水流方向逐渐变大，出水管的口径沿水流方向逐渐变小，电氧化槽的内壁沿其横截面成对活动连接有卡槽，卡槽的对数等于网板式阴极个数和网板式阳极个数的总和，网板式阴极和网板式阳极交替卡于卡槽内，网板式阴极和网板式阳极间距相等设置，网板式阴极与电源的负极连接，网板式阳极与电源的正极连接。
所述进水管、电氧化槽和出水管的横截面均为矩形。
网板式阴极比网板式阳极多一个，网板式阴极与网板式阳极的间距为10-40mm。
所述网板式阴极的材质为石墨、不锈钢或金属钛。
所述网板式阳极为钛基复合涂层DSA电极，钛基复合涂层有两种，一种为：钌、铱、钽的氧化物单体或其组合；另一种为：锡、铅的氧化物或稀土元素掺杂的锡、铅氧化物。
所述电氧化槽由ABS或UPVC材料制成。
所述电源为直流电源或高频开关电源。
一种废水处理装置的处理方法，包括以下步骤：
步骤一、调整网板式阴极和网板式阳极的间距：根据待处理废水的COD调整网板式阴极和网板式阳极的间距，间距为10-40mm；
步骤二、导入待处理的废水，接通电源：将待处理的废水通过进水管导入电氧化槽内，由于进水管的口径沿水流方向逐渐变大，水流速度逐渐降低，废水在没有任何返混、分散均匀地以推流模式逐步流经电氧化槽内的电氧化区域；
步骤三、调整电流密度和废水流速：根据待处理废水的COD设定电氧化处理的电流密度和废水在电氧化槽内的流速，电流密度为5-30mA/cm2，水力停留时间为30-120min；在保证处理效果的前提下，推荐使用小电流密度的操作条件。
步骤四、在网板式阴极和网板式阳极的作用下，废水中的有机化合物或还原性污染物被氧化降解；
步骤五、处理达到要求后，废水进入出水管，随着出水管截面积的减小，废水流速逐渐增大，最终从出水口排出。
本发明的废水处理电氧化方法的原理是：
利用不溶表面活性涂层(网板式阳极涂层为金属氧化物MOx)电极在电场作用下，发生电化学反应，产生具有强氧化能力的羟基自由基(·OH基团)，从而使许多难以降解有机污染物氧化或矿化为CO2和H2O或其它相对易降解的小分子有机物，其反应机理如图3表示。
首先溶液中的OH-或H2O在阳极表面放电并形成羟基自由基(下列式中MOx为阳极表面活性氧化无涂层)：
MOx+OH--e-→MOx(·OH)
或MOx+H2O→MOx(·OH)+H++e-； (1)
然后吸附在阳极表面的羟基自由基和阳极上现存的氧反应，并使氢氧自由基中的氧转移给金属氧化物晶格，而形成高价氧化物MOx+1：
MOx(·OH)→MOx+1+H++e-； (2)
当溶液中没有可氧化的有机物时，两种状态的活性氧按式(3)和(4)进行氧析出反应：
MOx(·OH)→1/2O2+MOx+H++e-； (3)
MOx+1→1/2O2+MOx； (4)
当溶液中存在可氧化的有机污染物R时，则反应按(5)、(6)进行：
R+MOx(·OH)z→CO2+MOx+zH++ze-； (5)
R+MOx+1→RO+MOx； (6)
实施例1：
以某印染企业二沉池出水和RO膜系统浓水为待处理废水，分别以不锈钢和铈掺杂铅氧化物涂层钛阳极为阴、阳极，阴、阳极间距25mm，在处理电流密度为9-10mA/cm2，水力停留时间30min，连续操作。
废水处理前后水质对比表
实施例2：
以某电镀锌厂隔油池和综合池废水为待处理废水，分别以钛和钌基复合氧化物涂层钛阳极为阴、阳极，阴、阳极间距30mm，在处理电流密度20mA/cm2，水力停留时间120min，连续操作。
废水处理前后水质对比表
实施例3：
以某危险废物填埋场渗滤液为待处理废水，分别以钛和钌基复合氧化物涂层钛阳极为阴、阳极，阴、阳极间距25mm，在处理电流密度20mA/cm2，水力停留时间120min，连续操作。
废水处理前后水质对比表
综上所述，本发明所述的一种废水处理装置及其处理方法，适用性广，处理废水时不添加任何药剂，无需调整废水酸碱度、温度等参数，能有效削减废水中的COD，可作为难降解废水的可生化性预处理或不达标废水的达标处理。与其它高级氧化技术相比，具有操作简便，运行稳定，处理效果好等特点，具有较好的市场应用前景。
本发明并不局限于废水处理装置及实例所描述的效果，它的描述是非限制性的。本发明的权限由权利要求所限定，本技术领域人员依据本发明通过变化、重组等方法得到的与本发明相关的技术都在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种废水处理装置，其特征在于：包括电氧化槽、进水管、出水管、网板式阴极和网板式阳极，电氧化槽的一端连接进水管，电氧化槽的另一端连接出水管，进水管的口径沿水流方向逐渐变大，出水管的口径沿水流方向逐渐变小，电氧化槽的内壁沿其横截面成对活动连接有卡槽，卡槽的对数等于网板式阴极个数和网板式阳极个数的总和，网板式阴极和网板式阳极交替卡于卡槽内，网板式阴极和网板式阳极间距相等设置，网板式阴极与电源的负极连接，网板式阳极与电源的正极连接。
2.如权利要求1所述一种废水处理装置，其特征在于：所述进水管、电氧化槽和出水管的横截面均为矩形。
3.如权利要求1所述一种废水处理装置，其特征在于：网板式阴极比网板式阳极多一个，网板式阴极与网板式阳极的间距为10-40mm。
4.如权利要求1所述一种废水处理装置，其特征在于：所述网板式阴极的材质为石墨、不锈钢或金属钛。
5.如权利要求1所述一种废水处理装置，其特征在于：所述网板式阳极为钛基复合涂层DSA电极，钛基复合涂层有两种，一种为：钌、铱、钽的氧化物单体或其组合；另一种为：锡、铅的氧化物或稀土元素掺杂的锡、铅氧化物。
6.如权利要求1所述一种废水处理装置，其特征在于：所述电氧化槽由ABS或UPVC材料制成。
7.如权利要求1所述一种废水处理装置，其特征在于：所述电源为直流电源或高频开关电源。
8.如权利要求1所述一种废水处理装置的处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、调整网板式阴极和网板式阳极的间距：根据待处理废水的COD调整网板式阴极和网板式阳极的间距，间距为10-40mm；
步骤二、导入待处理的废水，接通电源：将待处理的废水通过进水管导入电氧化槽内，由于进水管的口径沿水流方向逐渐变大，水流速度逐渐降低，废水在没有任何返混、分散均匀地以推流模式逐步流经电氧化槽内的电氧化区域；
步骤三、调整电流密度和废水流速：根据待处理废水的COD设定电氧化处理的电流密度和废水在电氧化槽内的流速，电流密度为5-30mA/cm2，水力停留时间为30-120min；
步骤四、在网板式阴极和网板式阳极的作用下，废水中的有机化合物或还原性污染物被氧化降解；
步骤五、处理达到要求后，废水进入出水管，随着出水管截面积的减小，废水流速逐渐增大，最终从出水口排出。
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