CN111186952B - 一种高效光热蒸发浓缩及电催化污水处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效光热蒸发浓缩及电催化污水处理装置，包括贮水槽；贮水槽安装在电磁搅拌器上，贮水槽内放置电磁转子；贮水槽顶部连通进水管路，底部连通排水管路；贮水槽内顶部放置光热转换陶瓷膜；贮水槽底部通过支撑杆间隔布置阳催化电极和阴催化电极；阳催化电极和阴催化电极连接蓄电池；贮水槽内还布置有COD浓度传感器，中央控制器有线连接COD浓度传感器、电磁搅拌器和蓄电池。通过光热转换陶瓷膜进行蒸发过滤，对高浓度难降解废水进行浓缩处理，并以电催化方式对浓缩液降解处理，处理废水时，工艺简单，操作方便。

Description

一种高效光热蒸发浓缩及电催化污水处理装置
技术领域
本发明属于污水蒸发降解装置技术领域，涉及一种高效光热蒸发浓缩及电催化污水处理装置。
背景技术
水是人类生产、生活等各项社会活动必不可少的资源，但我国目前水体污染问题却不容乐观，对于印染、造纸等产生的难降解有机废水以及强腐蚀性、强氧化性废水的产生量急速增长。这类废水由于含盐量高，有机物浓度大、毒性强、具有腐蚀性和氧化性，且稳定性高，处理工艺往往需要结合物理、化学方法，处理工艺复杂且成本过高。
现有的处理工艺多采用多级沉降过滤池来进行处理，包括缓冲池、分离池、浓缩液收集池、污泥池等，需要巨大的场地和较高的能耗，且设备繁重，维修维护成本高，工艺较为复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效光热蒸发浓缩及电催化污水处理装置，以蒸发过滤方式对高浓度难降解废水进行浓缩处理，并以太阳能进行光电转化，利用电催化方式对浓缩液进行处理，实现绿色无能耗处理。
本发明所采用的技术方案是，一种高效光热蒸发浓缩及电催化污水处理装置，包括贮水槽；贮水槽安装在电磁搅拌器上，贮水槽内放置电磁转子；贮水槽顶部连通进水管路，底部连通排水管路；贮水槽内顶部放置光热转换陶瓷膜；贮水槽底部通过支撑杆间隔布置阳催化电极和阴催化电极；阳催化电极和阴催化电极连接蓄电池；贮水槽内还布置有COD浓度传感器，中央控制器有线连接COD浓度传感器、电磁搅拌器和蓄电池。
贮水槽为长30-35cm，宽20-25cm，高100-150cm的敞口长方体槽，可以采用钢化玻璃或硬质塑料等材质制作。
电磁搅拌器的电压为4-5V，电流0.5-1A，转速为100-200rnp。
进水管路安装有进水阀，排水管路安装有排水阀。
光热转换陶瓷膜一面涂覆有黑色聚吡咯薄膜与阳光接触，吸收太阳能；光热转换陶瓷膜另一面为亲水改性面，接触水体；光热转换陶瓷膜带有毛细管，保证水分通过的同时过滤杂质。
阳催化电极可以为SnO2电极或PbO2电极；阴催化电极可以为石墨电极或铜片电极。
SnO2电极的制备方法如下：
对钛基体打磨、碱洗、酸洗预处理后，将SnCl4·4H2O：Sb2O3:HCl以100:6:1的物质的量均匀混合后溶于乙醇制备活性涂层涂刷液，涂刷液均匀涂刷在钛基体表面后置于马弗炉中煅烧制得。
PbO2电极的制备方法如下：
对钛基体打磨、碱洗、酸洗预处理后，将PbNO32:NaF以1000:1的质量比制成混合溶液，采用电沉积法，将钛基体置于混合溶液中制得。
蓄电池还连接有太阳能电池板。
中央控制器内置单片机和继电器，通过单片机控制继电器，进而控制蓄电池对阳催化电极和阴催化电极的供电以及电磁搅拌器的开关。
本发明的有益效果是：
本发明通过光热转换陶瓷膜进行蒸发过滤，对高浓度难降解废水进行浓缩处理，并以电催化方式对浓缩液降解处理，处理废水时，工艺简单，操作方便，投资小，可直接利用太阳辐射能产生电能进行电催化，处理过程向大气排放水蒸气，且进行电催化处理时,不需外加氧化还原剂，所需能量全部来自清洁能源电能，处理工艺节能绿色环保。
附图说明
图1是本发明高效光热蒸发浓缩及电催化污水处理装置结构示意图；
图中，1.电磁搅拌器，2.排水管路，3.阳催化电极，4.阴催化电极，5.进水管路，6.贮水槽，7.光热转换陶瓷膜，8.太阳能电池板，9.蓄电池，10.中央控制器，11.COD浓度传感器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
如图1所是，一种高效光热蒸发浓缩及电催化污水处理装置，包括贮水槽6；所述贮水槽6安装在电磁搅拌器1上，贮水槽6内放置电磁转子；所述贮水槽6顶部连通进水管路5，底部连通排水管路2；所述贮水槽6内顶部放置光热转换陶瓷膜7；所述贮水槽6底部通过支撑杆间隔布置阳催化电极3和阴催化电极4；阳催化电极3和阴催化电极4连接蓄电池9，对阳催化电极3和阴催化电极4进行供电；所述贮水槽6内还布置有COD浓度传感器11，中央控制器10有线连接COD浓度传感器11、电磁搅拌器1和蓄电池9。
所述贮水槽6为长30-35cm，宽20-25cm，高100-150cm的敞口长方体槽，可以采用钢化玻璃或硬质塑料等材质制作。
所述电磁搅拌器1，本例中采用IKA电磁搅拌器，电压为4-5V，电流0.5-1A，转速为100-200rnp。
所述进水管路5安装有进水阀，排水管路2安装有排水阀。
所述光热转换陶瓷膜7，在注入污水后，自然漂浮于液体表面，光热转换陶瓷膜7一面涂覆有黑色聚吡咯薄膜与阳光接触，吸收太阳能，该黑色聚吡咯薄膜具有良好光热传导能力，将光能转化为热能加热膜表面，使废水中水分通过毛细管逐渐蒸发，这一过程会在光照下持续进行，而难降解物质、有机质及强腐蚀物会留在废水中，最终实现废水浓缩；光热转换陶瓷膜7另一面为亲水化改性面，接触水体；所述光热转换陶瓷膜7带有毛细管，保证水分通过的同时过滤杂质。
所述阳催化电极3可以为SnO2电极或PbO2电极；阴催化电极4可以为石墨电极或铜片电极，本例中阳催化电极3距贮水槽6底面20-30cm，阴催化电极4位于阳催化电极3上方3-5cm，COD浓度传感器11位于距阴催化电极4底部5-10cm。
所述SnO2电极的制备方法如下：
对钛基体打磨、碱洗、酸洗预处理后，将SnCl4·4H2O：Sb2O3:HCl以100:6:1的物质的量均匀混合后溶于乙醇制备活性涂层涂刷液，涂刷液均匀涂刷在钛基体表面后置于马弗炉中煅烧制得。
所述PbO2电极的制备方法如下：
对钛基体打磨、碱洗、酸洗预处理，防止基体表面氧化生成钝化膜、沾染油污，将PbNO32:NaF以1000:1的质量比制成混合溶液，采用电沉积法，将钛基体置于混合溶液中制得。
所述蓄电池9还连接有太阳能电池板8。
所述中央控制器10内置单片机和继电器，当COD浓度传感器11检测浓缩液COD达到限值20000mg/L时，将信号传递至单片机，通过单片机控制继电器，进而控制蓄电池9对阳催化电极3和阴催化电极4的供电以及电磁搅拌器1的开关。
本发明的工作过程如下：
将难降解废水通过进水管路5注入贮水槽6，经过长时间太阳辐射后，具有良好光热传导能力的光热转换陶瓷膜7吸收太阳能，将光能转化为热能加热膜表面，使难降解废水中水分蒸发散失，同时废水中水分通过毛细管作用透过亲水改性的陶瓷膜底面，使难降解物质、有机质及强腐蚀物会留在废水中，实现难降解废水的浓缩处理；当COD浓度传感器11检测浓缩液COD值大于20000mg/L时，中央控制器10中单片机接收这一信号值并将其转化为电信号，控制继电器，进而控制蓄电池9和阳催化电极3以及阴催化电极4形成回路，开始电催化，使得阳催化电极3表面产生氧化活性极强的氧化媒介羟基自由基，羟基自由基与浓缩液中的有机物发生电催化氧化反应，使污染水体的可生物降解程度提高；同时阴催化电极4将大分子物质还原为小分子物质或将水中溶解氧还原为具有氧化性能的活性氧化物，也可对浓缩液有机物进行氧化，从而实现对处理后浓缩液的电催化降解处理，中央控制器10中单片机控制继电器打开电磁搅拌器1，加速整个电催化过程。
当装置处理洗衣废水时，其含有大量的表面活性剂以及短纤维，COD值较高且含有较多的Cl-，Cl-会在阴催化电极4失去电子发生氧化反应生成Cl2，排到装置外。
本发明通过光热转换陶瓷膜进行蒸发过滤，对高浓度难降解废水进行浓缩处理，并以电催化方式对浓缩液降解处理，处理废水时，工艺简单，操作方便，投资小，可直接利用太阳辐射能产生电能进行电催化，处理过程向大气排放水蒸气，且进行电催化处理时,不需外加氧化还原剂，所需能量全部来自清洁能源电能，处理工艺节能绿色环保。

Claims (6)

1.一种高效光热蒸发浓缩及电催化污水处理方法，其特征在于，具体包括：将难降解废水通过进水管路（5）注入贮水槽（6），经过长时间太阳辐射后，具有良好光热传导能力的光热转换陶瓷膜（7）吸收太阳能，将光能转化为热能加热膜表面，使难降解废水中水分蒸发散失，同时废水中水分通过毛细管作用透过亲水改性的陶瓷膜底面，使难降解物质、有机质及强腐蚀物会留在废水中，实现难降解废水的浓缩处理；当COD浓度传感器（11）检测浓缩液COD值大于20000mg/L时，中央控制器（10）中单片机接收这一信号值并将其转化为电信号，控制继电器，进而控制蓄电池（9）和阳催化电极（3）以及阴催化电极（4）形成回路，开始电催化，使得阳催化电极（3）表面产生氧化活性极强的氧化媒介羟基自由基，羟基自由基与浓缩液中的有机物发生电催化氧化反应，使污染水体的可生物降解程度提高；同时阴催化电极（4）将大分子物质还原为小分子物质或将水中溶解氧还原为具有氧化性能的活性氧化物，也可对浓缩液有机物进行氧化，从而实现对处理后浓缩液的电催化降解处理，中央控制器（10）中单片机控制继电器打开电磁搅拌器（1），加速整个电催化过程。
2.一种高效光热蒸发浓缩及电催化污水处理装置，适用如权利要求1所述的一种高效光热蒸发浓缩及电催化污水处理方法，其特征在于，包括贮水槽（6）；所述贮水槽（6）安装在电磁搅拌器（1）上，贮水槽（6）内放置电磁转子；所述贮水槽（6）顶部连通进水管路（5），底部连通排水管路（2）；所述贮水槽（6）内顶部放置光热转换陶瓷膜（7）；所述贮水槽（6）底部通过支撑杆间隔布置阳催化电极（3）和阴催化电极（4）；阳催化电极（3）和阴催化电极（4）连接蓄电池（9）；所述贮水槽（6）内还布置有COD浓度传感器（11），中央控制器（10）有线连接COD浓度传感器（11）、电磁搅拌器（1）和蓄电池（9）；
所述进水管路（5）安装有进水阀，排水管路（2）安装有排水阀；
所述光热转换陶瓷膜（7）一面涂覆有黑色聚吡咯薄膜与阳光接触，吸收太阳能；光热转换陶瓷膜（7）另一面为亲水化改性面，接触水体；所述光热转换陶瓷膜（7）带有毛细管，保证水分通过的同时过滤杂质；
所述阳催化电极（3）为SnO2电极或PbO2电极；阴催化电极（4）为石墨电极或铜片电极；
所述SnO2电极的制备方法如下：
对钛基体打磨、碱洗、酸洗预处理后，将SnCl4•4H2O：Sb2O3:HCl以100:6:1的物质的量均匀混合后溶于乙醇制备活性涂层涂刷液，涂刷液均匀涂刷在钛基体表面后置于马弗炉中煅烧制得；
所述PbO2电极的制备方法如下：
对钛基体打磨、碱洗、酸洗预处理后，将Pb（NO3）2:NaF以1000:1的质量比制成混合溶液，采用电沉积法，将钛基体置于混合溶液中制得。
3.根据权利要求2所述的一种高效光热蒸发浓缩及电催化污水处理装置，其特征在于，所述贮水槽（6）为长30-35cm，宽20-25cm，高100-150cm的敞口长方体槽，采用钢化玻璃或硬质塑料材质制作。
4.根据权利要求2所述的一种高效光热蒸发浓缩及电催化污水处理装置，其特征在于，所述电磁搅拌器（1）的电压为4-5V，电流0.5-1A，转速为100-200rpm。
5.根据权利要求2所述的一种高效光热蒸发浓缩及电催化污水处理装置，其特征在于，所述蓄电池（9）还连接有太阳能电池板(8)。
6.根据权利要求2所述的一种高效光热蒸发浓缩及电催化污水处理装置，其特征在于，所述中央控制器（10）内置单片机和继电器，通过单片机控制继电器，进而控制蓄电池（9）对阳催化电极（3）和阴催化电极（4）的供电以及电磁搅拌器（1）的开关。
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