CN109824124A - 一种电镀废水处理电催化氧化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电镀废水处理电催化氧化装置，该装置包括反应器箱体，放置于其内的电极组，向电极组供电的电源及用于维护装置的起重系统。反应器箱体为方形密封水槽，由壳体和密封板通过固定螺栓和垫圈压实密封，电催化氧化过程中产生的气体由排气口流出。电极组固定在内框架上，并由大功率直流电源供电，阳极氧化废水中有机物、氰化物、氨氮等污染物，阴极还原废水中重金属、硝态氮等污染物。设备停机维护时，电极组可整体由起重设备吊起，根据使用情况进行极板强清洗或更换工作。本发明具有无需投加氧化剂、反应条件温和、运行成本低、易于维护、自动化程度高等特点，是一种适用性广泛的高级氧化装置。

Description

一种电镀废水处理电催化氧化装置

技术领域

本发明涉及金属镀层的退除技术领域，特别涉及一种电镀废水处理电催化氧化装置。

背景技术

电镀废水，例如含铬废水、铜氨废水、前处理废水、混排废水等，多具有污染性强、污染物种类繁多、可生化性差等特点，其处理一直是电镀企业关心的重点之一。国家《电镀污染物排放标准》GB 21900-2008中规定：现有企业自2009年01月01日至2010年06月30日执行表I标准；现有企业自2010年07月01日、新建企业自2008年08月01日执行表II标准；在国土开发密度较高、环境承载能力开始减弱，或水环境容量较小、生态环境脆弱，容易发生严重水环境污染问题而需要采取特别保护措施的地区，应严格控制设施的污染物排放行为，执行表III标准。

电镀废水依据各水质特点处理方法不同，例如含铬废水“还原-混凝沉淀”法，铜氨废水采用“硫酸亚铁”法，混排废水“碱性破氰-还原-混凝沉淀”法等等，其中许多类别废水在处理时需要对废水进行氧化，以达到提升废水可生化性、氰化物“破氰”、络合物“破络”、直接去除污染物等目的。对电镀废水氧化的典型代表为Fenton氧化法，然而该法处理过程需要投加化学药剂，如酸、碱、双氧水、亚铁盐等，对药剂依赖性强，污泥量大，污泥处置费高，处理成本高。随着环保力度不断加大，各化工原材料的价格正在不断上涨，依赖于化学药剂的传统处理方法成本也越来越高。同时，污泥处置成本也在迅速增加，这也增加了电镀废水的处理成本。

依据国家工信部2017年《关于加快推进环保装备制造业发展的指导意见》中明确的装备发展重点领域阐述了“重点攻关厌氧氨氧化技术装备和电解催化氧化、超临界氧化装等氧化技术装备，研发生物强化和低能耗高效率的先进膜处理技术与组件，开展饮用水微量有毒污染物处理技术装备等基础研究”，以电化学方式处理电镀废水，是一种更绿色、清洁，同时也是一种低成本的新型电镀废水处理技术。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种电镀废水处理电催化氧化装置，在电场作用下，废水与电催化氧化装置阳极产生的强氧化性中间产物反应，完成对包括COD、氨氮、氰化物、重金属、总氮等的去除，氰化物被氧化“破氰”，络合物被氧化“破络”，COD、氨氮、总氮等被氧化或还原为二氧化碳、氮气、水等小分子，重金属被氧化由络合态转变为游离态或被还原为单质。本发明无需投加氧化剂、反应条件温和、运行成本低、易于维护、自动化程度高，设备停机维护时，电极组可整体由起重设备吊起，根据使用情况进行极板强清洗或更换，绿色、清洁，成本低。

技术方案：一种电镀废水处理电催化氧化装置，包括：反应器箱体、电极组、电源，以及起重设备；

电极组设于反应器箱体内；

电极组与电源相电连；

起重设备与电极组相连，起重设备设于反应器箱体上方，用于将电极组吊起。

本发明的进一步改进在于，反应器箱体通过管道与外循环泵相连；反应器箱体为多个，多个反应器箱体串联相连或并联相连。

本发明的进一步改进在于，反应器箱体由壳体、封盖、支腿组成；封盖通过螺栓与壳体固定连，并通过垫圈密封；壳体上设置有进水口、进水筛板、出水管、出水口、出气口、排污口；进水筛板设于进水口侧；出水管设于出水口侧。

本发明的进一步改进在于，封盖由透明的机玻璃板材料制成。

本发明的进一步改进在于，出水管为多孔式、筛孔式、直流式中的任意一种。

本发明的进一步改进在于，电极组由阳极、阴极、阳极连接板、阴极连接板、内框架组成；

阳极和阴极之间通过限位垫片进行定距及绝缘；

阳极和阴极通过缆线分别与阳阳极连接板、阴极连接板电连，并通过电极螺栓进行固定；

阳极连接板、阴极连接板放置在支架上；

阳极和阴极整体放置于内框架上，并通过绝缘垫板彼此绝缘；

内框架上设置有吊耳，用于将电极组整体吊起，吊耳内框架的侧板上；

阳极连接板、阴极连接板由铜排或者铝排制成；支架也由铜排或者铝排制成；支架固定在反应器箱体的侧壁上。

本发明的进一步改进在于，阳极系惰性非活性电极，可以为钛基金属氧化物复合电极。

本发明的进一步改进在于，电源包括大功率直流电源、电源正极、电源负极，大功率直流电源用于将交流电转变为直流电；电源正极与阳极连接板电连，并通过电极螺栓固定；电源负极与阴极连接板电连，并通过电极螺栓固定；大功率直流电源为固定直流式或脉冲直流式。

本发明的进一步改进在于，起重设备包括导轨、电动葫芦、吊索；导轨固定在厂房或钢结构顶部；电动葫芦可在导轨上定向活动；吊索用于吊起吊耳上下移动。

本发明的进一步改进在于，反应器箱体、起重设备与电极组、电源整体绝缘，电极组的限位垫片、支架、内框架、吊耳与阳极、阴极、阳极连接板、阴极连接板、缆线、电极螺栓彼此之间绝缘，即连接处或接近处设置有绝缘材料。

本发明的化学镍废水电催化氧化处理技术，包括以下过程：

废水进入电催化氧化装置后，反应器阳极与废水接触，进行直接氧化反应或间接氧化反应，直接氧化反应过程如下：

间接氧化反应过程包括羟基自由基间接氧化，次氯酸根间接氧化等，羟基自由基间接氧化反应过程如下：

OH^--e^-—→·OH

次氯酸钠间接氧化反应过程如下：

2Cl^--2e^-——→Cl₂(liq)

OH^--e^-—→·OH

2Cl^-+2·OH—→Cl₂(liq)+2OH^-

Cl₂(liq)+2OH^-——→Cl^-+ClO^-+H₂O

反应器阴极发生还原反应，如下所示：

经过氧化及还原反应后，废水中COD、氰化物、氨氮等污染物被氧化为二氧化碳、氮气、水等小分子，氰化物、络合物完成“破氰”、“破络”等过程，重金属、硝态氮等污染物被还原为重金属单质、氮气等物质。

与现有技术相比，本发明提供的一种电镀废水处理电催化氧化装置，至少实现了如下的

有益效果：

其他电镀废水处理工艺，特别是可生化性差的废水处理工艺，以“Fenton氧化法”为代表，本发明具有以下优点。与“Fenton氧化法”相比：

(1).反应条件温和，不需要强酸或强碱条件，废水不需要调节pH即可直接进入电催化氧化反应装置，对污染物进行氧化或还原达到去除污染物目的；

(2).不需要消耗亚铁盐、双氧水等，不需要消耗频繁调节pH所投加的酸碱，投加药剂量少，降低了废水处理对药剂的依赖性；

(3).氧化性强，废水中被去除的污染物几乎全部转化为二氧化碳、水、氮气等小分子；

(4).不需要投加大量沉淀性物质，如亚铁盐等，处理过程产生的污泥量大大降低，污泥处置费降低，废水处理成本降低；

(5).电催化氧化装置可根据现场情况选择单台、多台串联、多台并联、多层布置等各种方式，设备利用率高、场地利用率高；

(6).电催化氧化装置控制节点主要为电流、电压等参数，控制点少，容易实现自动化。

当然，实施本发明的任一产品并不特定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

图1为本发明一种电镀废水处理电催化氧化装置示意图。

图中：1-反应器箱体，2-电极组，3-电源，4-起重设备，101-壳体，102-封盖，103-固定螺栓，104-垫圈，105-进水口，106-进水筛板，107-出水管，108-出水口，109-出气口，110-排污口，111-支腿，201-阳极，202-阴极，203-限位垫片，204-阳极连接板，205-阴极连接板，206-缆线，207-电极螺栓，208-)支架，209-内框架，210-吊耳，211-绝缘垫板，301-大功率直流电源，302-电源正极，303-电源负极，401-导轨，402-电动葫芦，403-吊索。

具体实施方式

现详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

实施例1，如图1，一种电镀废水处理电催化氧化装置，包括：反应器箱体1、电极组2、电源3，以及起重设备4；

电极组2设于反应器箱体1内；

电极组2与电源3相电连；

起重设备4与电极组2相连，起重设备4设于反应器箱体1上方，用于将电极组2吊起。

基于上述实施例，废水经泵送或自流进入反应器箱,1中，电源向电极组2供电，电极组2通过电催化氧化作用去除废水中的COD、氨氮、氰化物、总氮、重金属等污染物，氰化物完成“破氰”过程，络合态物质完成“破络”过程，COD、氨氮、总氮等被氧化或还原为水、二氧化碳、氮气等小分子，重金属被转化为游离态或还原为单质，并从反应器箱体1中流出，进后端工艺继续处理或直接达标排放、回用。在设备停机维护时，起重设备4将电极组2吊起，视电极组具体情况进行清洗或部分极板更换工作。

为了进一步解释本实施例，需要说明的是，反应器箱体1通过管道与外循环泵相连；反应器箱体1为多个，多个反应器箱体1串联相连或并联相连。可依据废水特性选择配置外循环泵管路及水泵，该装置可依据废水特性选择单台运行、多级串联运行、多台并联运行等布置方式

为了进一步解释本实施例，需要说明的是，反应器箱体由壳体101、封盖102、支腿111组成；封盖102通过螺栓103与壳体101固定连，并通过垫圈104密封；壳体101上设置有进水口105、进水筛板106、出水管107、出水口108、出气口109、排污口110；进水筛板106设于进水口105侧；出水管107设于出水口108侧。废水经进水口进入反应器1后，通过进水筛板106进行分配可有效提升水流均匀性，并强化混合；处理完成的废水由出水管107收集，可在不同位置对废水进行收集，降低了出水的不均匀性，并最终从流出；电催化氧化过程产生的气体由出气口流出，设备停机及清洗时产生的排污水由排污口流出。

为了进一步解释本实施例，需要说明的是，封盖102由透明的机玻璃板材料制成，可直接观察反应器内部情况。

为了进一步解释本实施例，需要说明的是，出水管107为多孔式、筛孔式、直流式中的任意一种。

为了进一步解释本实施例，需要说明的是，电极组2由阳极201、阴极202、阳极连接板204、阴极连接板205、内框架209组成；

阳极201和阴极202之间通过限位垫片203进行定距及绝缘；

阳极201和阴极202通过缆线206分别与阳阳极连接板204、阴极连接板205电连，并通过电极螺栓207进行固定；

阳极连接板204、阴极连接板205放置在支架208上；

阳极201和阴极202整体放置于内框架209上，并通过绝缘垫板211彼此绝缘；

内框架209上设置有吊耳210，用于将电极组整体吊起，吊耳210内框架209的侧板上；

阳极连接板204、阴极连接板205由铜排或者铝排制成；支架208也由铜排或者铝排制成；支架208固定在反应器箱体1的侧壁上。

为了进一步解释本实施例，需要说明的是，阳极201系惰性非活性电极，可以为钛基金属氧化物复合电极。

为了进一步解释本实施例，需要说明的是，电源3包括大功率直流电源301、电源正极302、电源负极303，大功率直流电源301用于将交流电转变为直流电；电源正极302与阳极连接板204电连，并通过电极螺栓207固定；电源负极303与阴极连接板205电连，并通过电极螺栓207固定；大功率直流电源301为固定直流式或脉冲直流式。大功率直流电源可依据废水情况设置成固定直流式或脉冲直流式，若为固定直流式，则输出电流及电压瞬态稳定；若为脉冲直流式，则输出电流及电压成脉冲式变化，但整体不发生正负极变化

为了进一步解释本实施例，需要说明的是，起重设备4包括导轨401、电动葫芦402、吊索403；导轨401固定在厂房或钢结构顶部；电动葫芦402可在导轨401上定向活动；吊索403用于吊起吊耳210上下移动。

为了进一步解释本实施例，需要说明的是，反应器箱体1、起重设备4与电极组2、电源3整体绝缘，电极组2的限位垫片203、支架208、内框架209、吊耳210与阳极201、阴极202、阳极连接板204、阴极连接板205、缆线206、电极螺栓207彼此之间绝缘，即连接处或接近处设置有绝缘材料。

通过上述实施例可知，本发明提供的一种电镀废水处理电催化氧化装置，至少实现了如下的有益效果：

其他电镀废水处理工艺，特别是可生化性差的废水处理工艺，以“Fenton氧化法”为代表，本发明具有以下优点。与“Fenton氧化法”相比：

(1).反应条件温和，不需要强酸或强碱条件，废水不需要调节pH即可直接进入电催化氧化反应装置，对污染物进行氧化或还原达到去除污染物目的；

(2).不需要消耗亚铁盐、双氧水等，不需要消耗频繁调节pH所投加的酸碱，投加药剂量少，降低了废水处理对药剂的依赖性；

(3).氧化性强，废水中被去除的污染物几乎全部转化为二氧化碳、水、氮气等小分子；

(4).不需要投加大量沉淀性物质，如亚铁盐等，处理过程产生的污泥量大大降低，污泥处置费降低，废水处理成本降低；

(5).电催化氧化装置可根据现场情况选择单台、多台串联、多台并联、多层布置等各种方式，设备利用率高、场地利用率高；

(6).电催化氧化装置控制节点主要为电流、电压等参数，控制点少，容易实现自动化。

当然，实施本发明的任一产品并不特定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种电镀废水处理电催化氧化装置，其特征在于，包括：反应器箱体(1)、电极组(2)、电源(3)，以及起重设备(4)；

所述电极组(2)设于反应器箱体(1)内；

所述电极组(2)与电源(3)相电连；

所述起重设备(4)与电极组(2)相连，所述起重设备(4)设于反应器箱体(1)上方，用于将所述电极组(2)吊起。

2.根据权利要求1所述的一种电镀废水处理电催化氧化装置，其特征在于，

所述反应器箱体(1)通过管道与外循环泵相连；

所述反应器箱体(1)为多个，多个所述反应器箱体(1)串联相连或并联相连。

3.根据权利要求1所述的一种电镀废水处理电催化氧化装置，其特征在于，

所述反应器箱体由壳体(101)、封盖(102)、支腿(111)组成；

所述封盖(102)通过螺栓(103)与壳体(101)固定连，并通过垫圈(104)密封；

所述壳体(101)上设置有进水口(105)、进水筛板(106)、出水管(107)、出水口(108)、出气口(109)、排污口(110)；

所述进水筛板(106)设于进水口(105)侧；

所述出水管(107)设于出水口(108)侧。

4.根据权利要求3所述的一种电镀废水处理电催化氧化装置，其特征在于，

所述封盖(102)由透明的机玻璃板材料制成。

5.根据权利要求3所述的一种电镀废水处理电催化氧化装置，其特征在于，

所述出水管(107)为多孔式、筛孔式、直流式中的任意一种。

6.根据权利要求1所述的一种电镀废水处理电催化氧化装置，其特征在于，

所述电极组(2)由阳极(201)、阴极(202)、阳极连接板(204)、阴极连接板(205)、内框架(209)组成；

所述阳极(201)和阴极(202)之间通过限位垫片(203)进行定距及绝缘；

所述阳极(201)和阴极(202)通过缆线(206)分别与阳阳极连接板(204)、阴极连接板(205)电连，并通过电极螺栓(207)进行固定；

所述阳极连接板(204)、阴极连接板(205)放置在支架(208)上；

所述阳极(201)和阴极(202)整体放置于内框架(209)上，并通过绝缘垫板(211)彼此绝缘；

所述内框架(209)上设置有吊耳(210)，用于将电极组整体吊起，所述吊耳(210)内框架(209)的侧板上；

所述阳极连接板(204)、阴极连接板(205)由铜排或者铝排制成；所述支架(208)也由铜排或者铝排制成；所述支架(208)固定在反应器箱体(1)的侧壁上。

7.根据权利要求1所述的一种电镀废水处理电催化氧化装置，其特征在于，

所述阳极(201)系惰性非活性电极，可以为钛基金属氧化物复合电极。

8.根据权利要求6所述的一种电镀废水处理电催化氧化装置，其特征在于，

所述电源(3)包括大功率直流电源(301)、电源正极(302)、电源负极(303)，所述大功率直流电源(301)用于将交流电转变为直流电；所述电源正极(302)与阳极连接板(204)电连，并通过电极螺栓(207)固定；所述电源负极(303)与阴极连接板(205)电连，并通过电极螺栓(207)固定；

所述大功率直流电源(301)为固定直流式或脉冲直流式。

9.根据权利要求1所述的一种电镀废水处理电催化氧化装置，其特征在于，

所述起重设备(4)包括导轨(401)、电动葫芦(402)、吊索(403)；所述导轨(401)固定在厂房或钢结构顶部；所述电动葫芦(402)可在导轨401上定向活动；所述吊索(403)用于吊起吊耳(210)上下移动。

10.根据权利要求1所述的一种电镀废水处理电催化氧化装置，其特征在于，

所述反应器箱体(1)、起重设备(4)与电极组(2)、电源(3)整体绝缘，所述电极组(2)的限位垫片(203)、支架(208)、内框架(209)、吊耳(210)与阳极(201)、阴极(202)、阳极连接板(204)、阴极连接板(205)、缆线(206)、电极螺栓(207)彼此之间绝缘，即连接处或接近处设置有绝缘材料。