CN107986519A - 一种电催化和光催化污水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电催化和光催化污水处理方法，包含集水池、物化沉淀、酸化、三相流化、光媒氧化、电催化、絮凝沉淀、PN基料、清水回用，污水进入物化沉淀池，投加硫酸亚铁，调节污水pH值，使之产生沉淀，出水进入酸化池，酸化后的水打入三相流化床进行流化，流化出水进入光媒‑氧化槽进行氧化，水进入电催化系统进行催化，氧化催化后的污水进入絮凝程度池，再次沉淀，上清液进入中间水箱，后打入PN基料罐，基料罐出水即为达标排放水，物化沉淀与絮凝沉淀所产生的污泥进入污泥浓缩池进行浓缩压缩成泥饼外运，浓缩池的上清液及脱水的滤液则回流至污水处理系统，本发明智能化运行费用低、占地面积少、再生水回用率高、投资回报率高。

Description

一种电催化和光催化污水处理方法

技术领域

本发明涉及一种环保设备水处理技术领域，尤其是一种电催化和光催化污水处理方法。

背景技术

我国厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)反应器水处理技术包含关键的厌氧塔补水系统，目前还没有十分系统的相关标准和规范。目前，《三废处理工程技术手册》、《废水处理工程技术手册》、《废水生物处理新技术》等对厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)反应器的构造、原理、设计及启动等内容做了相关要求。

目前我国的EGSB反应器作为一种改进型的UASB反应器，虽然在结构形式、污泥形态等方面与UASB反应器非常相似，但其工作运行方式与UASB截然不同，较高的上升流速使颗粒污泥床处于膨胀状态，不仅能使进水与颗粒污泥充分接触，提高传质效率，而且有利于基质和代谢产物在颗粒污泥内外的扩散、传送，保证了反应器在较高的容积负荷条件下正常运行。与UASB反应器相比，EGSB反应器具有以下特点：

a)EGSB反应器能在高负荷下取得高处理效率，在处理CODCr浓度低于 1000mg/L的废水时仍能有很高的负荷和去除率；

b)EGSB反应器内能维持很高的上升流速。UASB反应器中最大上升速度不宜超过0.5m/h，而EGSB反应器可高达3m/h～7m/h。可采用较大的高径比(3～8), 细高型的反应器构造可有效减少占地面积；

c)EGSB反应器对布水系统要求较为宽松，但对三相分离器要求更为严格。高水力负荷使得反应器内搅拌强度加大，在保证颗粒污泥与废水充分接触的同时，有效地解决了UASB常见的短流、死角和堵塞问题。但高水力负荷和生物气浮力搅拌的共同作用使污泥易流失。因此三相分离器的设计成为EGSB反应器高效稳定运行的关键；

d)EGSB反应器采用处理水回流技术，对于常温和低负荷有机废水，回流可增加反应器的水力负荷，保证处理效果。对于超高浓度或含有毒物质的废水，回流可以稀释进入反应器内的基质浓度和有毒物质浓度，降低其对微生物的抑制和毒害，这是EGSB区别于UASB反应器最为突出的特点之一。

EGSB反应器与UASB反应器的显著不同可归纳于表1。

表1EGSB反应器与UASB反应器的主要区别

国内的EGSB反应器的布水系统虽然有很大的提高，但是存在着设备投资高、能源消耗大、性能不够稳定的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种电催化和光催化污水处理方法，包含集水池、物化沉淀、酸化、三相流化、光媒氧化、电催化、絮凝沉淀、PN基料、清水回用，污水进入物化沉淀池，投加硫酸亚铁，调节污水pH值，使之产生沉淀，出水进入酸化池，酸化后的水打入三相流化床进行流化，流化出水进入光媒-氧化槽进行氧化，水进入电催化系统进行催化，氧化催化后的污水进入絮凝程度池，再次沉淀，上清液进入中间水箱，后打入PN基料罐，基料罐出水即为达标排放水，物化沉淀与絮凝沉淀所产生的污泥进入污泥浓缩池进行浓缩压缩成泥饼外运，浓缩池的上清液及脱水的滤液则回流至污水处理系统，本发明智能化运行费用低、占地面积少、再生水回用率高、投资回报率高。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种电催化和光催化污水处理方法，一种电催化和光催化污水处理方法，其特征在于：包含集水池、物化沉淀、酸化、三相流化、光媒氧化、电催化、絮凝沉淀、PN基料、清水回用，处理方法如下：

集水池也称为调节池，将需要处理的污水集中收集起来，对系统进水水质波动起到调节作用，集水池越大，水质的变化情况越稳定，对系统的稳定运行提供了非常重要的作用，防止由于进水水质的突然大波动变化对系统造成超负荷用的影响，保证系统的稳定运行；

物化沉淀是通过向水中投加一些药剂(通常称为混凝剂及助凝剂)，使水中难以沉淀的颗粒能互相聚合而形成胶体，然后与水体中的杂质结合形成更大的絮凝体,絮凝体具有强大吸附力，不仅能吸附悬浮物，还能吸附部分细菌和溶解性物质。絮凝体通过吸附，体积增大而下沉,在混凝剂的作用下，使废水中的胶体和细微悬浮物凝聚成絮凝体，然后予以分离除去,混凝沉淀法在水处理中的应用是非常广泛的，它既可以降低原水的浊度、色度等水质的感观指标，又可以去除多种有毒有害污染物；

1酸化是通过添加硫酸的方法，将上一道工艺出水的PH调至3～4，为三相流化工艺做准备；

三相流化是在腐蚀电池内电解技术基础上创造的一种全新概念内电解(专用设备为流化床)工艺，是处理高浓度、高色度、高含盐量、难生物讲解有机物废水的一种理想工艺。Fe-C-Cu-Pb-Clay复合阴、阳陶粒填料浸入污水中时，在体系内存在宏观与围观二类电池,微观电池以铁为阳极，碳化铁及其它为阴极，宏观电池以单铁为阳极，活性炭为阴极,由于铁和碳、铜与铅之间的电极电位差，污水中会形成无数个微原电池,这些细微原电池是以电位低的铁、铜成为阳极，电位高的碳、铅作阴极，在含有酸性的水溶液中发生电化学反应,反应的结果是铁受到腐蚀变成二价铁离子进入溶液。由于铁离子具有混凝作用，它与污染物中带着微弱负电荷的微粒异性相吸，形成比较稳定的絮凝物，从而得以去除；

光媒氧化让污染物吸收光子而使该物质分子处于摸个电子激发态，从而引起与其它物质发生的化学反应，吸收紫外线(波长2900～4300A)而分解的光化学反应,光化学反应是有物质分子吸收光子所引发的反应；分子吸收光子后，内部的电子发生能及跃迁，形成不稳定的激发态，在适量的加入氧化剂，然后进一步的发生氧化裂解或其它反应；

电催化水处理技术就是利用外加电场作用,在特定的电化学反应器内,通过一系列设计的化学反应、电催化过程或物理过程,达到预期的去除废水中污染物或回收有用物质,电催化反应是在电化学基础上，在电极上修饰表面材料及催化材料来产生强氧化性的活性物质，从而提高其降解有机物的能力,针对不同的污水水质，在电催化电极表面镀不同的贵金属可以有效且快速的分解废水中的有机污染物，达到废水处理的目的,另外与光媒-氧化工艺相互配合，可以更加有效的去除废水污染，降低能耗与运行成本；

絮凝沉淀：将处理过的废水在专用池中搁置，让悬浮的絮凝沉淀；

TSF系列的PN基料属于吸附和离子交换净水方式，由于TSF系列复合半导体分子筛填料是Si、Al、O晶格状四面体，三价铝与四价硅交换，所缺少的一个电荷通常用基料本身的M(Na、K等1～3价离子)补充，M补充点位结合较弱，故当水与TSF系列复合分子筛填料解除时，水中的R(Fe、Mn、NH3-N等1～3价离子)置换了M，从而达到离子交换-过滤净水的目的，分子筛填料结构却不被破坏；

处理后的清水送至专用位置回用，并外接管路到PN基料发生装置进行反冲洗。

本发明的有益效果是：本发明智能化运行费用低、占地面积少、再生水回用率高、投资回报率高。

附图说明

图1为本发明工艺流程图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

如图1所示，一种电催化和光催化污水处理方法，一种电催化和光催化污水处理方法，其特征在于：包含集水池、物化沉淀、酸化、三相流化、光媒氧化、电催化、絮凝沉淀、PN基料、清水回用，处理方法如下：

集水池也称为调节池，将需要处理的污水集中收集起来，对系统进水水质波动起到调节作用，集水池越大，水质的变化情况越稳定，对系统的稳定运行提供了非常重要的作用，防止由于进水水质的突然大波动变化对系统造成超负荷用的影响，保证系统的稳定运行。

物化沉淀是通过向水中投加一些药剂(通常称为混凝剂及助凝剂)，使水中难以沉淀的颗粒能互相聚合而形成胶体，然后与水体中的杂质结合形成更大的絮凝体,絮凝体具有强大吸附力，不仅能吸附悬浮物，还能吸附部分细菌和溶解性物质。絮凝体通过吸附，体积增大而下沉,在混凝剂的作用下，使废水中的胶体和细微悬浮物凝聚成絮凝体，然后予以分离除去,混凝沉淀法在水处理中的应用是非常广泛的，它既可以降低原水的浊度、色度等水质的感观指标，又可以去除多种有毒有害污染物。

酸化是通过添加硫酸的方法，将上一道工艺出水的PH调至3～4，为三相流化工艺做准备。

三相流化是在腐蚀电池内电解技术基础上创造的一种全新概念内电解(专用设备为流化床)工艺，是处理高浓度、高色度、高含盐量、难生物讲解有机物废水的一种理想工艺。Fe-C-Cu-Pb-Clay复合阴、阳陶粒填料浸入污水中时，在体系内存在宏观与围观二类电池,微观电池以铁为阳极，碳化铁及其它为阴极，宏观电池以单铁为阳极，活性炭为阴极,由于铁和碳、铜与铅之间的电极电位差，污水中会形成无数个微原电池,这些细微原电池是以电位低的铁、铜成为阳极，电位高的碳、铅作阴极，在含有酸性的水溶液中发生电化学反应,反应的结果是铁受到腐蚀变成二价铁离子进入溶液。由于铁离子具有混凝作用，它与污染物中带着微弱负电荷的微粒异性相吸，形成比较稳定的絮凝物，从而得以去除；该处理工艺解决了传统微电解污水处理工艺填料板结、钝化及需活化、更换等难题和弊端，并具有持续高活性优点。由于微电解和催化剂的双重作用，同比传统铁碳填料更具备其对有机物浓度大、高毒性、高色度、难生化废水的处理，废水中的COD去除率提高10～20％，可达到35～80％，色度去除掉 85～95％；损耗率可降低60％以上；处理过程中产生的污泥辆减少50％以上；反应速度及稳定性采用微孔活化改性技术，比表面积增大，同时配加TS专用催化剂，对废水处理提供了更大的电流密度，产生更好电解反应效果，反应速度快，长期运行稳定有效；解除了除磷、重金属的难题，TS处理工艺达到电化学沉淀除磷的效果，还可以通过还原出去重金属。对含有偶氮、碳双键、硝基、卤代基结构的难除降解有机物等有极佳的降解效果；规整的微电解填料使用寿命长，且填加操作维护方便，处理过程中消耗少量的微电解填料，只需定期添加即可，无需更换，运行成本低，进而大大降低了维护劳动强度，可操作性强；减少二次污染废水，经TS处理工艺后会在水中形成原生态的亚铁离子或铁离子，具有普通混凝剂更好的混凝效果，无需再添加混凝剂，进一步降低了运行成本。COD 去除率高，并且不会对水造成二次污染；吨废水处理能耗与传统工艺相比则更低，更具环保；

下表2为填料具体参数：

光媒氧化让污染物吸收光子而使该物质分子处于摸个电子激发态，从而引起与其它物质发生的化学反应，吸收紫外线(波长2900～4300A)而分解的光化学反应,光化学反应是有物质分子吸收光子所引发的反应；分子吸收光子后，内部的电子发生能及跃迁，形成不稳定的激发态，在适量的加入氧化剂，然后进一步的发生氧化裂解或其它反应；该处理工艺加速了污染物的分解，形成简单的无机化合物，达到COD和色度的去除效果，氧化剂损耗量可降低40％以上，反应速度快，长期运行稳定有效。

电催化水处理技术就是利用外加电场作用,在特定的电化学反应器内,通过一系列设计的化学反应、电催化过程或物理过程,达到预期的去除废水中污染物或回收有用物质,电催化反应是在电化学基础上，在电极上修饰表面材料及催化材料来产生强氧化性的活性物质，从而提高其降解有机物的能力,针对不同的污水水质，在电催化电极表面镀不同的贵金属可以有效且快速的分解废水中的有机污染物，达到废水处理的目的,另外与光媒-氧化工艺相互配合，可以更加有效的去除废水污染，降低能耗与运行成本；在废水处理过程中，主要试剂是电子，不需要添加氧化剂，没有或很少产生二次污染，可给废水回用创造条件；能量效率高，反应条件温和，一般在常温常压下即可进行；兼具气浮、絮凝、杀菌作用，可以通过去除水中悬浮物和选用特殊电极来达到去除细菌的效果，可以使处理水的保存时间持久；反应装置简单，工艺灵活，可控制性强，易于自动化，费用不高。

絮凝沉淀：将处理过的废水在专用池中搁置，让悬浮的絮凝沉淀；

TSF系列的PN基料属于吸附和离子交换净水方式，由于TSF系列复合半导体分子筛填料是Si、Al、O晶格状四面体，三价铝与四价硅交换，所缺少的一个电荷通常用基料本身的M(Na、K等1～3价离子)补充，M补充点位结合较弱，故当水与TSF系列复合分子筛填料解除时，水中的R(Fe、Mn、NH3-N等1～3价离子)置换了M，从而达到离子交换-过滤净水的目的，分子筛填料结构却不被破坏；由于PN基料外形颗粒小而密，填加在罐中，经过水泵的打压，做到了物理过滤水中悬浮物的效果，使出水水质浊度低，清澈度变高；由于其采用独特制造工艺，并经过洗脱后再生，TSF系列PN基料填料常规使用年限可达10年；针对不同要求，可选用TSF系列PN基料中不同的填料，应用范围广。

处理后的清水送至专用位置回用，并外接管路到PN基料发生装置进行反冲洗。

本发明智能化运行费用低、占地面积少、再生水回用率高、投资回报率高。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征，以及本发明的优点。本行业的技术人员也了解，本发明不受上述实施案例的限制，上述实施案例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明设计范畴前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种电催化和光催化污水处理方法，其特征在于：包含集水池、物化沉淀、酸化、三相流化、光媒氧化、电催化、絮凝沉淀、PN基料、清水回用，处理方法如下：

1.1集水池也称为调节池，将需要处理的污水集中收集起来，对系统进水水质波动起到调节作用，集水池越大，水质的变化情况越稳定，对系统的稳定运行提供了非常重要的作用，防止由于进水水质的突然大波动变化对系统造成超负荷用的影响，保证系统的稳定运行；

1.2物化沉淀是通过向水中投加一些药剂(通常称为混凝剂及助凝剂)，使水中难以沉淀的颗粒能互相聚合而形成胶体，然后与水体中的杂质结合形成更大的絮凝体,絮凝体具有强大吸附力，不仅能吸附悬浮物，还能吸附部分细菌和溶解性物质。絮凝体通过吸附，体积增大而下沉,在混凝剂的作用下，使废水中的胶体和细微悬浮物凝聚成絮凝体，然后予以分离除去,混凝沉淀法在水处理中的应用是非常广泛的，它既可以降低原水的浊度、色度等水质的感观指标，又可以去除多种有毒有害污染物；

1.3酸化是通过添加硫酸的方法，将上一道工艺出水的PH调至3～4，为三相流化工艺做准备；

1.4三相流化是在腐蚀电池内电解技术基础上创造的一种全新概念内电解(专用设备为流化床)工艺，是处理高浓度、高色度、高含盐量、难生物讲解有机物废水的一种理想工艺。Fe-C-Cu-Pb-Clay复合阴、阳陶粒填料浸入污水中时，在体系内存在宏观与围观二类电池,微观电池以铁为阳极，碳化铁及其它为阴极，宏观电池以单铁为阳极，活性炭为阴极,由于铁和碳、铜与铅之间的电极电位差，污水中会形成无数个微原电池,这些细微原电池是以电位低的铁、铜成为阳极，电位高的碳、铅作阴极，在含有酸性的水溶液中发生电化学反应,反应的结果是铁受到腐蚀变成二价铁离子进入溶液。由于铁离子具有混凝作用，它与污染物中带着微弱负电荷的微粒异性相吸，形成比较稳定的絮凝物，从而得以去除；

1.5光媒氧化让污染物吸收光子而使该物质分子处于摸个电子激发态，从而引起与其它物质发生的化学反应，吸收紫外线(波长2900～4300A)而分解的光化学反应,光化学反应是有物质分子吸收光子所引发的反应；分子吸收光子后，内部的电子发生能及跃迁，形成不稳定的激发态，在适量的加入氧化剂，然后进一步的发生氧化裂解或其它反应；

1.6电催化水处理技术就是利用外加电场作用,在特定的电化学反应器内,通过一系列设计的化学反应、电催化过程或物理过程,达到预期的去除废水中污染物或回收有用物质,电催化反应是在电化学基础上，在电极上修饰表面材料及催化材料来产生强氧化性的活性物质，从而提高其降解有机物的能力,针对不同的污水水质，在电催化电极表面镀不同的贵金属可以有效且快速的分解废水中的有机污染物，达到废水处理的目的,另外与光媒-氧化工艺相互配合，可以更加有效的去除废水污染，降低能耗与运行成本；

1.7絮凝沉淀：将处理过的废水在专用池中搁置，让悬浮的絮凝沉淀；

1.8TSF系列的PN基料属于吸附和离子交换净水方式，由于TSF系列复合半导体分子筛填料是Si、Al、O晶格状四面体，三价铝与四价硅交换，所缺少的一个电荷通常用基料本身的M(Na、K等1～3价离子)补充，M补充点位结合较弱，故当水与TSF系列复合分子筛填料解除时，水中的R(Fe、Mn、NH3-N等1～3价离子)置换了M，从而达到离子交换-过滤净水的目的，分子筛填料结构却不被破坏；

1.9处理后的清水送至专用位置回用，并外接管路到PN基料发生装置进行反冲洗。