CN108840404A - 一种用于反渗透高盐浓水的单极性三维电极耦合臭氧一体式反应装置及应用 - Google Patents

一种用于反渗透高盐浓水的单极性三维电极耦合臭氧一体式反应装置及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种单极性三维电极耦合臭氧处理反渗透高盐浓水的一体式反应装置及应用，属于水处理领域。通过在阳电极和阴极之间设置隔膜，在阳极和隔膜之间填充粒子电极用于强化阳极，由于粒子电极在电场中带正电只具有氧化作用，极大的提高了高盐有机废水的处理效率。利用本发明的处理装置和方法处理高含盐难降解有机废水，COD去除率可达60％以上。本发明的装置及方法具备处理能力强、结构简单的特点，并且出水水质稳定。

Description

一种用于反渗透高盐浓水的单极性三维电极耦合臭氧一体式 反应装置及应用
技术领域
本发明属于水处理领域，具体涉及一种单极性三维电极耦合臭氧处理反渗透高盐浓水的一体式反应装置及应用。
背景技术
反渗透高盐浓水普遍存在于焦化、印染等行业中，此类废水的水质特点是含盐量高，有机物浓度高，尤其是难降解有机物占有比重大。因此，采用传统的处理方式具有较大的局限性。
通过在传统的二维电催化反应器中填充粒子电极，形成三维的电催化反应器，这种方式极大的提高了电极的反应面积，从而提高了废水的处理效率，因此受到行业的青睐。
目前用于有机废水处理的三维电催化反应装置，基本是将粒子电极直接堆放到电极之间，在电场中粒子电极呈复极性，同时兼具氧化和还原的作用，因此在处理高盐废水时，由于还原作用产生大量沉淀覆盖在粒子电极的表面，甚至将粒子电极的孔道堵塞，降低了粒子电极的氧化作用，导致处理高电导率废水时效果较差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种单极性三维电极耦合臭氧一体式反应装置，通过在阳电极和阴极之间设置隔膜，在阳极和隔膜之间填充粒子电极用于强化阳极，由于粒子电极在电场中带正电只具有氧化作用，极大的提高了高盐有机废水的处理效率。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种用于反渗透高盐浓水的单极性三维电极耦合臭氧一体式反应装置，其特征在于：包括电催化反应器，所述电催化反应器包括用于进出水布水均匀的平行设置的布水板，在布水板之间设有阳极和阴极，阳极和阴极平行交错固定，在阳极和阴极之间设有带有孔隙的隔膜，在阳极和隔膜之间填充单极性粒子电极作为第三电极，所述阳极和阴极通过导电夹和导线与直流稳压稳流电源相连，高盐浓水通过进水管道从电催化反应器侧面输入，通过出水管道从电催化反应器对侧输出，进水管道上依次设有装有高盐浓水的原水桶、水泵、液体流量计，出水管道最终和出水桶相连，臭氧通过进气管道从电催化反应器底部通入，通过出气管道从电催化反应器上部输出，电催化反应器底部设有微孔曝气管，进气管道上依次设有氧气压缩罐、气体流量计、臭氧发生器，出气管道最终和臭氧破坏器相连。
上述的单极性三维电极耦合臭氧一体式反应装置中，优选的，所述的布水板孔分布均匀，孔径为1～3mm。
上述的单极性三维电极耦合臭氧一体式反应装置中，优选的，所述的隔膜的材质为腈纶，隔膜通过夹板和滑动卡槽固定和移动。
上述的单极性三维电极耦合臭氧一体式反应装置中，优选的，所述的单极性粒子电极为颗粒活性炭、柱状活性炭、活性氧化铝或以上述材料为基体负载金属Fe、Mn、Ce制备的催化剂其中的至少一种，颗粒活性炭的平均目数为8～24目，柱状活性炭的平均直径为3～5mm，活性氧化铝的平均粒径为3～5mm。
上述的单极性三维电极耦合臭氧一体式反应装置中，优选的，所述的臭氧破坏器通过硅胶软管与电催化反应器相连。
本发明还提供了一种上述的单极性三维电极耦合臭氧一体式反应装置在反渗透高盐浓水中的应用。
上述的应用中，优选的，所述的单极性三维电极耦合臭氧一体式反应装置的极间距为1～5cm，电流密度为10～50mA/cm2，臭氧流量为0.1～1.0L/min，臭氧浓度5～25mg/L，水力停留时间10～30min。
上述的应用，优选的，所述的反渗透高盐浓水的COD为700～900mg/L，pH为7.0～8.5，CON为26.0～30.0mS/cm，DO为5.5～6.5mg/L。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1)本发明的单极性三维电极耦合臭氧一体式反应装置以高级氧化技术原理为基础，利用电催化氧化和臭氧催化氧化，二者耦合发生协同作用，通过产生大量的羟基自由基，能够快速无选择的氧化废水中的有机物。
2)本发明的单极性三维电极耦合臭氧一体式反应装置通过在阳极和阴极之间设置隔膜，改变粒子电极极性为单极性，强化了阳极的氧化作用，同时避免了由于还原作用产生的沉淀对粒子电极的影响。
3)本发明的单极性三维电极耦合臭氧一体式反应装置可应用于高盐有机废水中，如焦化、印染等行业的反渗透高盐浓水，可以有效的处理高盐废水中难降解有机污染物。该反应装置处理的水质范围广，尤其是对高盐有机废水的处理，单极性三维电极耦合臭氧一体式反应装置更具优势，也可利用此装置对其他水质的废水进行处理。
附图说明
图1是本发明的单极性三维电极耦合臭氧一体式反应装置处理反渗透高盐浓水的流程图。
图2是本发明的单极性三维电极耦合臭氧一体式反应装置结构示意图。
图例说明：1、原水桶；2、水泵；3、直流稳压稳流电源；4、氧气压缩罐；5、液体流量计；6、气体流量计；7、臭氧发生器；8、电催化反应器；9、出水桶；10、臭氧破坏器；11、布水板；12、进水口；13、出气口；14、出水口；15、微孔曝气管；16、隔膜；17、阴极；18、阳极；19、进气口；20、粒子电极。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
实施例1
采用如图1和图2所示的单极性三维电极耦合臭氧一体式反应装置处理某焦化反渗透浓水，水质条件：COD为750mg/L，pH为7.5，CON为28.5mS/cm，DO为6.0mg/L。主要工艺参数如下：
静态条件下，处理水量200ml，单极性三维电极为GAC，填充比为50％，阳极材质为钛镀钌铱板式电极，阴极材质为钛板式电极，板式电极间距为1cm，隔膜与阴极间距2mm，电流密度为5mA/cm2，电压为4.5V，臭氧的流量为0.1L/min，臭氧的浓度为5mg/L，反应时间为30min。最终出水的COD的去除率为67％。
实施例2
采用如图1和图2所示的单极性三维电极耦合臭氧一体式反应装置处理某焦化反渗透浓水，水质条件：COD为750mg/L，pH为7.5，CON为28.5mS/cm，DO为6.0mg/L。主要工艺参数如下：
动态条件下，废水流量3.333ml/min，单极性三维电极为GAC，填充比为50％，阳极材质为钛镀钌铱板式电极，阴极材质为钛板式电极，板式电极间距为1cm，隔膜与阴极间距2mm，电流密度为5mA/cm2，电压为4.5V，臭氧的流量为0.1L/min，臭氧的浓度为5mg/L。最终出水的COD的去除率为70％。
上述实施例应在权利要求所限定的范围内广泛地理解，因此落入权利要求等效范围内的变化都应为权利要求所涵盖。以上所述为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于反渗透高盐浓水的单极性三维电极耦合臭氧一体式反应装置，其特征在于：包括电催化反应器，所述电催化反应器包括用于进出水布水均匀的平行设置的布水板，在布水板之间设有阳极和阴极，阳极和阴极平行交错固定，在阳极和阴之间设有带有孔隙的隔膜，在阳极和隔膜之间填充单极性粒子电极作为第三电极，所述阳极和阴极通过导电夹和导线与直流稳压稳流电源相连，高盐浓水通过进水管道从电催化反应器侧面输入，通过出水管道从电催化反应器对侧输出，进水管道上依次设有装有高盐浓水的原水桶、泵、液体流量计，出水管道最终和出水桶相连，臭氧通过进气管道从电催化反应器底部通入，通过出气管道从电催化反应器上部输出，电催化反应器底部设有曝气装置，进气管道上依次设有氧气压缩罐、气体流量计、臭氧发生器，出气管道最终和臭氧破坏器相连。
2.根据权利要求1所述的单极性三维电极耦合臭氧一体式反应装置，其特征在于：所述的布水板孔分布均匀，孔径为1～3mm。
3.根据权利要求1所述的单极性三维电极耦合臭氧一体式反应装置，其特征在于：所述的隔膜的材质为腈纶，隔膜通过夹板和滑动卡槽固定和移动。
4.根据权利要求1所述的单极性三维电极耦合臭氧一体式反应装置，其特征在于：所述的单极性粒子电极为颗粒活性炭、柱状活性炭、活性氧化铝或以上述材料为基体负载金属Fe、Mn、Ce制备的催化剂其中的至少一种，颗粒活性炭的平均目数为8～24目，柱状活性炭的平均直径为3～5mm，活性氧化铝的平均粒径为3～5mm。
5.根据权利要求1所述的单极性三维电极耦合臭氧一体式反应装置，其特征在于：所述的臭氧破坏器通过硅胶软管与电催化反应器相连。
6.一种如权利要求1～5中任一项所述的单极性三维电极耦合臭氧一体式反应装置在反渗透高盐浓水中的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：所述的单极性三维电极耦合臭氧一体式反应装置的极间距为1～5cm，电流密度为10～50mA/cm2，臭氧流量为0.1～1.0L/min，臭氧浓度5～25mg/L，水力停留时间10～30min。
8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：所述的反渗透高盐浓水的COD为700～900mg/L，pH为7.0～8.5，CON为26.0～30.0mS/cm，DO为5.5～6.5mg/L。
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