CN107973457A - 一种电催化氧化难降解废水的处理装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种电催化氧化难降解废水的处理装置及方法，其装置包括圆筒形旋流电催化氧化装置，装置的上、下两端设有出、进液口，出液口和进液口分别位于圆筒形装置体切面处，通过磁力驱动泵将废水沿圆筒切线方向进入，沿着圆筒内壁形成旋流。电极组件由DSA阳极和不锈钢、钛阴极构成，DSA阳极为二氧化铅、二氧化铱、二氧化钌、钛镀铂阳极。该装置的核心是利用强制水流形成旋流，消除电催化反应器内部的浓差极化现象，增加反应器的传质效率，提高反应效率。经过处理煤化工高盐废水结果表明：该装置有良好的电催化氧化能力，可以明显的降低高盐废水的色度和COD，使得出水进入蒸发结晶系统，产出的盐经国家盐产品质检中心，检测合格，氯化钠和硫酸钠纯度达到99.5％。

Description

一种电催化氧化难降解废水的处理装置及方法
技术领域
本发明涉及有机难降解废水处理，具体涉及到一种电催化氧化难降解废水的处理装置及方法。
背景技术
随着我国工业的快速发展，大量的工业废水排放给环境带来巨大的压力。例如印染、化工、电镀、制药等行业排放的废水，虽然利用生物法和物化法能够将大部分废水处理达到国家二级排放标准。但是仍然有大量的污染物排放到环境，造成巨大的水资源浪费。国家环保部门对工业废水集中排放高度重视，实现中水回用和废水深度处理是未来的主攻方向。所以工业废水中有机难降解废水的高效处理亟待解决。
近年来，我国在废水深度处理领域进行了大量的研究工作。广泛应用的方法有：铁-碳微电解技术，Fenton氧化法，臭氧氧化法，光催化氧化法和电催化氧化法等。与其他技术相比，电催化氧化法具有广阔的应用前景，电催化氧化法通过阳极反应直接降解有机污染物或者通过阳极反应产生羟基自由基、臭氧氧化剂降解有机污染物。能将水体中的有机污染物矿化成二氧化碳和水，从而达到降解废水的目的。
电催化氧化技术应用到工业废水的处理领域，其处理效果和优势已经得到了大家的认可，但是在具体应用过程中存在许多问题亟待解决。一个电催化氧化处理废水的体系，其核心在于电催化活性高、稳定性好的电极材料和传质高效的反应器两个方面；这是提高其电催化效率和降低成本的关键。因此迫切需要开发新型的阳极材料和设计优化电催化反应设备来满足电催化氧化法处理难降解有机废水的技术要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够使的电极氧化产生的活性物种有效的与废水中有机污染物接触并反应，提高电催化氧化处理效率的电催化氧化难降解废水的处理装置及方法。
为达到上述目的，本发明的装置包括：废水调节池以及与废水调节池相连通的电催化系统，电催化系统的出口与出水储备池相连，所述的电催化系统包括壳体以及设置在壳体上、下端的上盖和底座，在壳体内的底座上安装有带卡槽的电极基座，在电极基座的卡槽内自圆心向外等间距环形布置有电催化阴极、电催化阳极和电催化阴极，在壳体下端开设有与废水调节池相连的沿切线方向的入水口，在壳体上端开设有与入水口相对的与出水储备池相连的沿切线方向的出水口。
所述的废水调节池的出口安装有耐腐蚀磁力泵，耐腐蚀磁力泵的出口通过带有阀门的管道与电催化系统的入口相连。
所述的电催化系统的出口通过带有阀门的管道与出水储备池相连。
所述的上盖上开设有废气出口。
所述的壳体上还连接有与壳体内腔相连通的废水内循环管。
所述的电催化阳极和电催化阴极采用网状或多孔管状的圆筒型电极，通过钛包铜导电棒焊接。
所述的电催化阳极采用DSA阳极，电催化阴极采用不锈钢阴极。
所述的电催化阳极12、电催化阴极11以及电催化阳极12与电催化阴极11的极距为6mm。
本发明的电催化氧化难降解废水的处理方法包括以下步骤：
1)利用废水调节池过滤去除废水中的大颗粒悬浮物，调节废水pH值为6～9；
2)利用耐腐蚀磁力泵将废水以5m3/h的流速由废水调节池打入电催化系统的入水口形成旋流；
3)调节电催化系统的电流强度为300A/m2，使废水在电催化系统中停留1h以上后通过出水口排入出水储备池中。
由于本发明的入水口沿切线方向开设有效的将流体力学与电催化氧化技术结合；高效的旋流传质消除了电催化反应过程中的浓差极化和传质问题；环状的电极结构设计结合阴阳相间的排布方式，使得废水能够高效的接触到电极表面，快速的发生电催化反应，提高了电催化反应效率。
进一步的，本发明通过带磁力泵的废水内循环管，使得废水在反应器内多次循环经过反应装置，提高反应效率。
附图说明
图1是本发明的电催化氧化工艺流程图；
图2是本发明电催化系统4的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
参见图1，2，本发明的装置包括废水调节池1，废水调节池1的出口安装有耐腐蚀磁力泵2，耐腐蚀磁力泵2的出口通过带有阀门的管道3与电催化系统4的入口相连，电催化系统4的出口通过带有阀门的管道7与出水储备池8相连，所述的电催化系统4包括带废水内循环管5的壳体16以及设置在壳体16上、下端的上盖13和底座15，上盖13上开设有废气出口6，在壳体16内的底座15上安装有带卡槽的电极基座14，在电极基座14的卡槽内自圆心向外等间距(极距为6mm)环形布置有电催化阴极11、电催化阳极12和电催化阴极11，电催化阳极12和电催化阴极11采用网状或多孔管状的圆筒型电极，通过钛包铜导电棒焊接，电催化阳极12采用DSA阳极，电催化阴极11采用不锈钢阴极，在壳体16下端开设有与废水调节池1相连的沿切线方向的入水口9，在壳体16上端开设有与入水口相对的与出水储备池8相连的沿切线方向的出水口10。
本发明的电催化氧化难降解废水的处理方法如下：
1)利用废水调节池1过滤去除废水中的大颗粒悬浮物，调节废水pH值为6～9；
2)利用耐腐蚀磁力泵2将废水以5m3/h的流速由废水调节池1打入电催化系统4的入水口9形成旋流；
3)调节电催化系统4的电流强度为300A/m2，使废水在电催化系统4中停留1h以上后通过出水口12排入出水储备池8中。
DSA阳极材料具备析氧电位高、稳定性好，在电场的作用下能有效的将有机污染物直接矿化为二氧化碳和水，其次是本发明的电催化系统通过沿切线方向的入水口和出水口实现了废水的旋流，消除废水浓差极化，使的电极氧化产生的活性物种能有效的与废水中有机污染物接触并反应，提高电催化氧化处理效率。其反应原理是利用电化学氧化产生的羟基自由基将废水中的有机污染物氧化分解为二氧化碳和水。
本发明的装置具备结构简单、处理能力强、适用范围广和成本低的特点。可以根据不同的水质调整电流密度、进水流速和循环时间，使得降解后出水达到国家二级排放标准。
经过处理煤化工高盐废水结果表明：该装置有良好的电催化氧化能力，可以明显的降低高盐废水的色度和COD，使得出水进入蒸发结晶系统，产出的盐经国家盐产品质检中心，检测合格，氯化钠和硫酸钠纯度达到99.5％。

Claims (9)

1.一种电催化氧化难降解废水的处理装置，其特征在于：包括废水调节池(1)以及与废水调节池(1)相连通的电催化系统(4)，电催化系统(4)的出口与出水储备池(8)相连，所述的电催化系统(4)包括壳体(16)以及设置在壳体(16)上、下端的上盖(13)和底座(15)，在壳体(16)内的底座(15)上安装有带卡槽的电极基座(14)，在电极基座(14)的卡槽内自圆心向外等间距环形布置有电催化阴极(11)、电催化阳极(12)和电催化阴极(11)，在壳体(16)下端开设有与废水调节池(1)相连的沿切线方向的入水口(9)，在壳体(16)上端开设有与入水口相对的与出水储备池(8)相连的沿切线方向的出水口(10)。
2.根据权利要求1所述的电催化氧化难降解废水的处理装置，其特征在于：所述的废水调节池(1)的出口安装有耐腐蚀磁力泵(2)，耐腐蚀磁力泵(2)的出口通过带有阀门的管道(3)与电催化系统(4)的入口相连。
3.根据权利要求1所述的电催化氧化难降解废水的处理装置，其特征在于：所述的电催化系统(4)的出口通过带有阀门的管道(7)与出水储备池(8)相连。
4.根据权利要求1所述的电催化氧化难降解废水的处理装置，其特征在于：所述的上盖(13)上开设有废气出口(6)。
5.根据权利要求1所述的电催化氧化难降解废水的处理装置，其特征在于：所述的壳体(16)上还连接有与壳体(16)内腔相连通的带磁力泵的废水内循环管(5)。
6.根据权利要求1所述的电催化氧化难降解废水的处理装置，其特征在于：所述的电催化阳极(12)和电催化阴极(11)采用网状或多孔管状的圆筒型电极，通过钛包铜导电棒焊接。
7.根据权利要求1所述的电催化氧化难降解废水的处理装置，其特征在于：所述的电催化阳极(12)采用DSA阳极，电催化阴极(11)采用不锈钢阴极。
8.根据权利要求1所述的电催化氧化难降解废水的处理装置，其特征在于：所述的电催化阳极(12)、电催化阴极(11)以及电催化阳极(12)与电催化阴极(11)的极距为6mm。
9.一种如权利要求1所述装置的电催化氧化难降解废水的处理方法，其特征在于：
1)利用废水调节池(1)过滤去除废水中的大颗粒悬浮物，调节废水pH值为6～9；
2)利用耐腐蚀磁力泵(2)将废水以5m3/h的流速由废水调节池(1)打入电催化系统(4)的入水口(9)形成旋流；
3)调节电催化系统(4)的电流强度为300A/m2，使废水在电催化系统(4)中停留1h以上后通过出水口(12)排入出水储备池(8)中。
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