CN113105028B - 一种液固流化床三维电解脱除有机物实现有机废水回用的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于化工、环保领域。具体地，本发明公开了一种液固流化床三维电解脱除有机物实现有机废水回用的系统及方法。通过重力沉降和过滤设备去除有机废水中的固体悬浮物，实现废水预净化。通过曝气处理，实现催化剂与有机废水的充分混合，并有效利用电解气体中的催化成分。通过板框电解耦合流化床三维电解实现废水中有机物的高效裂解。通过采用过滤器出口的原水调节电解后液的酸碱性，实现废水回用。在板框电解中采用电流串联、水流串联的方式，强化了水质流通，提高传质效率，促进有机物的裂解。在流化床电解中阳极表面设置突起，抑制流化颗粒的磨损，保护催化涂层，进而实现有机物的高效分解脱除。

Description

一种液固流化床三维电解脱除有机物实现有机废水回用的系 统及方法

技术领域

本发明属于化工、环保领域，特别涉及一种液固流化床三维电解脱除有机物实现有机废水回用的系统及方法。

背景技术

2019年中国的GDP达到99万亿人民币，相比30年前增长了约58倍。在经济快速增长的背后，化工、冶金、煤炭、水泥、烧碱等重工业领域的产品产量已经超过全球的50％以上。为了保持生态系统良性平衡，必须对污染物人为强制干预。本发明涉及的有机废水就是非常典型的一类污染物。

有机废水广泛存在于多个工业领域，包括纺织、制药、农药、制革、石油、化工、煤炭、冶金等领域。一直以来，有机废水主要采取生化流程工艺处理，可以回收其中的能量，具有成本低的特点。随着工业的发展各种特定功能的有机物被发明创造出来，其生产过程中产生的有机废水往往难以通过生化工序处理，或处理后难以达到水质标准。这种情况就需要采用物理化学的方法进行预处理或深度处理。这些方法主要包括臭氧氧化、芬顿氧化、光催化氧化、湿式氧化、内电解氧化以及电催化氧化。其中电催化氧化技术具有装置紧凑、占地小、无二次污染、处理效率高等优点，近20年来取得快速发展。

目前，电催化氧化技术处理有机废水主要存在传质效率低和电极成本高的问题。为了解决这一难题，人们提出在二维电极板之间加入三维颗粒电极，大大提高电极比表面积，降低电极成本，提高传质效率。中国专利CN201620686031.1公开了一种利用三维电极处理垃圾渗滤液的装置，采用铝钛合金作为阳极板、不锈钢作为阴极板，粒子电极采用煤质柱状活性炭。初始COD浓度1500ppm，采用技术电解处理后，COD脱除率为70％～93％。该专利采用固定床结构，水流上进下出，活性炭长期的堆积过程中，会板结成块，进而堵塞水体流动。而且，固定床存在短路电流，导致电能利用率降低，电解槽升温，降低电极寿命。中国实用新型专利CN202400887U公开了一种三维粒子电催化氧化污水处理装置。阳极采用钛合金或者石墨板，阴极采用钛合金或不锈钢板，反应器内添加固体催化剂，通过电化学处理可以将COD由4000mg/L降至1280mg/L。然而该专利中，颗粒电极在流态化的过程中会对阳极产生摩擦，降低阳极使用寿命。而且，采用钛合金做阳极材料，催化活性很低，严重影响能量利用效率。中国专利申请CN108423773A公开了一种适于循环冷却水处理的三维流化床电解装置及方法。该专利采用柱状阳极，阳极外置绝缘环形多孔板。绝缘板外部与反应器壳体之间为流化室，流化室内设有大量导电性的颗粒电极。颗粒电极在流态化的过程中，可以抑制阴极结垢，保持阴极良好的反应状态。该专利中塑料多孔隔板虽然可以保护阳极不受磨损。但绝缘多孔板的存在会严重影响电解液的传质，而且单极性颗粒电极的性能一般低于复极性颗粒电极。

综上所述，电催化氧化工艺处理有机废水具有显著的优势，但是目前的技术仍存在传质效率低，电极成本高的问题。现有的三维电解技术呈现了显著的技术优越性，但还存在一些突出的问题：(1)固定床三维电解存在颗粒电极结块板结，影响电解液的流动，电流短路，槽体发热等问题。(2)流态化三维电解具有良好的传质，但是颗粒电极容易造成阳极催化涂层的磨损。通过加入多孔隔板或布袋可以保护阳极，又出现阳极液流动受限的新问题。而且单极性颗粒电极的效果一般也低于双极性三维颗粒电极。(3)目前，电催化氧化处理有机废水领域主要聚焦于电解槽的开发，缺少系统性的有机废水回用的技术。(4)有机废水经电解处理后一般呈酸性，直接回用，容易引起设备腐蚀的问题。

因此，通过工艺技术创新，开发系统性的高效电催化氧化脱除有机物实现废水回用新技术具有重要的意义。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种液固流化床三维电解脱除有机物实现废水回用的系统及方法，以实现有机废水的高效处理。

为了达到这一目的，本发明采用了如下技术方案：

一种液固流化床三维电解脱除有机物实现有机废水回用的系统，所述系统包括过滤工段1、曝气工段2、电催化氧化工段3和水质调节工段4；

所述过滤工段1包括重力沉降罐1-1、沉降罐排污阀1-2、过滤器进水泵1-3、过滤器1-4和过滤器排污阀1-5；

所述曝气工段2包括曝气罐给料泵2-1、曝气罐2-2、曝气罐排污阀2-3、曝气泵2-4、催化剂罐2-5、催化剂给料阀2-6和催化剂给料泵2-7；

所述电催化氧化工段3包括直流电源3-1、电解槽给水泵3-2、板框电解槽3-3、流化床电解进液阀3-4、流化床电解槽3-5、流化床电解出液阀3-6、气液分离罐3-7和分离罐排液阀3-8；

所述水质调节工段4包括调节罐给液泵4-1、调节罐4-2、调节罐原水泵4-3、调节罐排液阀4-4和净化液输送泵4-5；

所述重力沉降罐1-1的进液口与有机废水总管相连接；所述重力沉降罐1-1底部的排污口与所述沉降罐排污阀1-2的进料口通过管道相连接；所述沉降罐排污阀1-2的出料口与污泥处理总管相连接；所述重力沉降罐1-1内置竖直挡液板；所述重力沉降罐1-1的出水口与所述过滤器进水泵1-3的进水口通过管道相连接；所述过滤器进水泵1-3的出水口与所述过滤器1-4的进水口通过管道相连接；所述过滤器1-4内置过滤网或填充石英砂；所述过滤器1-4底部的排污口与所述过滤器排污阀1-5的进料口通过管道相连接；所述过滤器排污阀1-5的出料口与污泥处理总管相连接；所述过滤器1-4的出水口分别于与所述曝气罐给料泵2-1的进水口、所述调节罐原水泵4-3的进水口通过管道相连接；

所述曝气罐给料泵2-1的出液口与所述曝气罐2-2的进水口通过管道相连接；所述曝气罐2-2的出气口与无害气体排空总管相连接；所述曝气罐2-2的催化剂进料口与所述催化剂给料泵2-7的出料口通过管道相连接；所述催化剂给料泵2-7的进料口与所述催化剂给料阀2-6的出料口通过管道相连接；所述催化剂给料阀2-6的进料口与所述催化剂罐2-5的出料口通过管道相连接；所述曝气罐2-2的出液口与所述电解槽给水泵3-2的进水口通过管道相连接；所述曝气罐2-2内置竖直导流板；所述曝气罐2-2底部的排污口与所述曝气罐排污阀2-3的进料口通过管道相连接；所述曝气罐排污阀2-3的出料口与污泥处理总管相连接；所述曝气罐2-2内置曝气阀；所述曝气罐2-2的进气口与所述曝气泵2-4的出气口通过管道相连接；所述曝气泵2-4的进气口与所述气液分离罐3-7的出气口通过管道相连接；

所述电解槽给水泵3-2的出水口与所述板框电解槽3-3的进水口通过管道相连；所述板框电解槽3-3内置呈对角布置的液体导流口；所述板框电解槽3-3的出水口与所述流化床电解进液阀3-4的进液口通过管道相连接；所述板框电解槽3-3的阳极与所述直流电源3-1的正极通过铜梁相连接；所述板框电解槽3-3的阴极与所述直流电源3-1的负极通过导电铜梁相连接；所述流化床电解进液阀3-4的出液口与所述流化床电解槽3-5的进液口通过管道相连接；所述流化床电解槽3-5内置颗粒相催化剂；所述流化床电解槽3-5的阳极与所述直流电源3-1的正极通过导电铜梁相连接；所述流化床电解槽3-5的阴极与所述直流电源3-1的负极通过导电铜梁相连接；所述流化床电解槽3-5的出液口与所述流化床电解出液阀3-6的进液口通过管道相连接；所述流化床电解出液阀3-6的出液口与所述气液分离罐3-7的进液口通过管道相连接；所述气液分离罐3-7的出液口与所述分离罐排液阀3-8的进液口通过管道相连接；所述分离罐排液阀3-8的出液口与所述调节罐给液泵4-1的进液口通过管道相连接；

所述调节罐给液泵4-1的出液口与所述调节罐4-2的进液口通过管道相连，所述调节罐4-2的原水入口与所述调节罐原水泵4-3的出水口通过管道相连接；所述调节罐4-2内置搅拌桨；所述调节罐4-2的出水口与所述调节罐排液阀4-4的进水口通过管道相连接；所述调节罐排液阀4-4的出水口与所述净化液输送泵4-5的进水口通过管道相连接；所述净化液输送泵4-5的排液口与净化液回用总管相连；

所述板框电解槽3-3设置有换热夹套，换热介质为水或空气；所述流化床电解槽3-5设置有换热夹套，换热介质为水或空气；所述流化床电解槽3-5顶部出液口设置有多孔过滤膜；孔径小于100微米。电解过程中产生热量，导致电解液升温，通过换热夹套的形式移除。设置多孔过滤膜，可以防止将催化剂冲出反应器。

本发明所述的基于上述系统的液固流化床三维电解脱除有机物实现有机废水回用的方法，具体包括以下步骤：

有机废水送入所述重力沉降罐1-1中，经过重力沉降，得到上清液和污泥；污泥经过所述沉降罐排污阀1-2排出送处理；上清液经所述过滤器进水泵1-3送入所述过滤器1-4中，得到过滤清液和过滤污泥；过滤污泥经所述过滤器排污阀1-5排出送处理；一部分过滤清液经所述曝气罐给料泵2-1送入所述曝气罐2-2中；另一部分过滤清液经所述调节罐原水泵4-3送入所述调节罐4-4中；所述催化剂罐2-5中的催化剂依次经过所述催化剂给料阀2-6、所述催化剂给料泵2-7送入曝气罐2-2中；所述电催化氧化工段3产生的电解气体经所述曝气泵2-4送入所述曝气罐2-2中；在所述曝气罐2-2中，在曝气的作用下，过滤清液和催化剂充分混合均匀，同时充分吸收电解气体中的催化成分，得到预处理有机废水、曝气污泥和无害气体；曝气污泥经所述曝气罐排污阀2-3排出送处理；无害气体排空；

所述曝气罐2-2中的预处理有机废水经所述电解槽给水泵3-2进入所述板框电解槽3-3中，在电催化氧化的作用下，废水中的有机物开始分解；所述板框电解槽3-3中电催化氧化的能源由所述直流电源3-1提供；预分解之后的有机废水经所述流化床电解进液阀3-4进入所述流化床电解槽3-5中，在颗粒催化剂的作用下，有机废水进行深度分解；所述流化床电解槽3-5中电催化氧化的能源由所述直流电源3-1提供；深度处理后的有机废水伴随电解产生的气体通过所述流化床电解出液阀3-6进入所述气液分离罐3-7中，得到净化液体和电解气体；电解气体经所述曝气泵2-4送入所述曝气罐2-2中；净化液体依次经过所述分离罐排液阀3-8、调节罐给液泵4-1进入所述调节罐4-2中；与来自于所述调节罐原水泵4-3的原水混合均匀，调节至合适的PH范围内，满足水质回用标准后，依次经所述调节罐排液阀4-4、所述净化液输送泵4-5送回用；

所述直流电源3-1具有瞬时电流过高切断电源的功能；所述板框电解槽3-3、流化床电解槽3-5均采用脉冲电解的方式，信号周期3秒，占空比0.25。

本发明的特征之一在于：所述曝气工段2中催化剂为可溶性氯化物溶液，催化剂加入量为有机废水质量的0.1％～2％；曝气阀为射流器和曝气盘中的一种或两种组合。

本发明的特征之二在于：所述板框电解槽3-3中内置呈对角布置的液体导流口，水流是串联结构，电流也是串联结构。

本发明的特征之三在于：所述板框电解槽3-3中阳极采用铂钌铱钽锡锑锰涂层钛电极、硼掺杂金刚石涂层钛电极、亚氧化钛涂层钛电极、铅及铅合金电极、石墨电极等中的一种；阴极采用钛电极、石墨电极、铅及铅合金电极等中的一种；阴阳极间距为2mm～100mm；阳极电流密度为50～800A/m²。

本发明的特征之四在于：所述板框电解槽3-3中内置电极采用一体化双极板结构，其中涂层钛电极采用单面活性涂层；铅及铅合金、石墨电极采用阴阳极一体化设计。

本发明的特征之五在于：所述流化床电解槽3-5中阳极采用铂钌铱钽锡锑锰涂层钛电极、硼掺杂金刚石涂层钛电极、亚氧化钛涂层钛电极、铅及铅合金电极、石墨电极等中的一种；阴极采用不锈钢电极、钛电极、镍电极、石墨电极、铝电极等中的一种；阴阳极间距为2mm～100mm；颗粒电极催化剂基体为活性炭或沸石分子筛，负载催化成分为铂、钌、铱、钽、锡、锑、铅、锰、钴、镧、铈、钛以及这些物质氧化物中的一种或几种；催化剂颗粒尺寸为0.1mm～5.0mm；阳极电流密度为50～3000A/m²。

本发明的特征之六在于：所述流化床电解槽3-5底部设有多孔布液板，开孔率3％～15％；流化液体操作线速度为0.1～5.0m/min，床层膨胀率为1.1～5.0。

本发明的特征之七在于：所述流化床电解槽3-5中，阳极表面设置有突起，突起高度为0.2～0.5mm，突起覆盖率为20％～60％。

本发明的特征之八在于：所述流化床电解槽3-5中设置网状多孔板，用于覆盖颗粒相催化剂，防止其被流体带走，影响催化效果。该网状多孔板的孔径小于颗粒相催化剂的粒径，以保证可以网住颗粒相催化剂。

本发明的特征之九在于：所述水质调节工段4中原水加入量为电解处理水体质量的10％～500％。

本发明采用的电极均为商业购买。

本发明中，在计算催化剂加入了时，以可溶性氯化物溶液中的可溶性氯化物的质量进行计算。

有机废水既可以循环使用也可以直接处理达标排放，在循环使用时，由于其所含有机物浓度过高导致其不能直接进行回用，一般需作处理后进行回用，本发明在有机废水循环过程中将预净化后的废水经过电解处理，去除其中的有机物再与预净化后的废水混合后进行回用，可满足有机废水的回用要求，并节省成本。本发明中，有机废水在经电解处理后，一般呈酸性，而原有机废水一般呈碱性，因此，将预净化后的有机废水与电解处理后的有机废水混合可以调节废水的pH值从而达到回用的要求。

本发明中，可将阳极进行喷砂处理，从而使阳极表面形成突起，可以有效地抑制颗粒电极催化剂对阳极的磨损。

相对于现有技术，本发明具有如下突出的优点：

(1)通过重力沉降和过滤设备去除有机废水中的固体悬浮物，实现废水预净化；

(2)通过曝气处理，实现催化剂与有机废水的充分混合，并有效利用电解气体中的催化成分；

(3)通过板框电解串联耦合流化床三维电解实现废水中有机物的高效裂解；

(4)通过采用过滤器出口的原水调节电解后液的酸碱性，低成本实现废水回用；

(5)流化床电解槽中，阳极表面设计有突起，突起高度为0.2～0.5mm，突起覆盖率为20％～40％，可以有效地抑制颗粒电极对阳极的磨损；

(6)板框电解槽中内置呈对角布置的液体导流口，废水从导流口中串联流过，强化传质，提高裂解效率。

(7)所述板框电解槽中内置电极采用一体化双极板结构，其中涂层钛电极采用单面活性涂层；铅及铅合金、石墨电极采用阴阳极一体化设计；从而降低成本，提高电解槽的紧凑性。

本发明将板框电解和流化床电解高效结合，强化传质，提高电极面积，进而实现有机物的高效分解脱除。本发明适用于有机废水的大规模、连续化处理回用，具有效率高、能耗低、无污染和经济性好等优点。

附图说明

图1为本发明的液固流化床三维电催化氧化处理有机物实现有机废水回用系统的配置示意图。

附图标记：

1过滤工段：

1-1重力沉降罐 1-2沉降罐排污阀

1-3过滤器进水泵 1-4过滤器

1-5过滤器排污阀；

2曝气工段：

2-1曝气罐给料泵 2-2曝气罐

2-3曝气罐排污阀 2-4曝气泵

2-5催化剂罐 2-6催化剂给料阀

2-7催化剂给料泵；

3电催化氧化工段：

3-1直流电源 3-2电解槽给水泵

3-3板框电解槽 3-4流化床电解进液阀

3-5流化床电解槽 3-6流化床电解出液阀

3-7气液分离罐 3-8分离罐排液阀；

4水质调节工段：

4-1调节罐给液泵 4-2调节罐

4-3调节罐原水泵 4-4调节罐排液阀

4-5净化液输送泵。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。值得说明的是，实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。图1为本发明的一种液固流化床三维电解脱除有机物实现废水回用的系统及方法示意图。

实施例1

结合图1，本实施例所使用的一种液固流化床三维电解脱除有机物实现有机废水回用的系统，包括过滤工段1、曝气工段2、电催化氧化工段3和水质调节工段4；

过滤工段1包括重力沉降罐1-1、沉降罐排污阀1-2、过滤器进水泵1-3、过滤器1-4和过滤器排污阀1-5；

曝气工段2包括曝气罐给料泵2-1、曝气罐2-2、曝气罐排污阀2-3、曝气泵2-4、催化剂罐2-5、催化剂给料阀2-6和催化剂给料泵2-7；

电催化氧化工段3包括直流电源3-1、电解槽给水泵3-2、板框电解槽3-3、流化床电解进液阀3-4、流化床电解槽3-5、流化床电解出液阀3-6、气液分离罐3-7和分离罐排液阀3-8；

水质调节工段4包括调节罐给液泵4-1、调节罐4-2、调节罐原水泵4-3、调节罐排液阀4-4和净化液输送泵4-5；

重力沉降罐1-1的进液口与有机废水总管相连接；重力沉降罐1-1底部的排污口与沉降罐排污阀1-2的进料口通过管道相连接；沉降罐排污阀1-2的出料口与污泥处理总管相连接；重力沉降罐1-1内置竖直挡液板；重力沉降罐1-1的出水口与过滤器进水泵1-3的进水口通过管道相连接；过滤器进水泵1-3的出水口与过滤器1-4的进水口通过管道相连接；过滤器1-4内置过滤网或填充石英砂；过滤器1-4底部的排污口与过滤器排污阀1-5的进料口通过管道相连接；过滤器排污阀1-5的出料口与污泥处理总管相连接；过滤器1-4的出水口分别于与曝气罐给料泵2-1的进水口、调节罐原水泵4-3的进水口通过管道相连接；

曝气罐给料泵2-1的出液口与曝气罐2-2的进水口通过管道相连接；曝气罐2-2的出气口与无害气体排空总管相连接；曝气罐2-2的催化剂进料口与催化剂给料泵2-7的出料口通过管道相连接；催化剂给料泵2-7的进料口与催化剂给料阀2-6的出料口通过管道相连接；催化剂给料阀2-6的进料口与催化剂罐2-5的出料口通过管道相连接；曝气罐2-2的出液口与电解槽给水泵3-2的进水口通过管道相连接；曝气罐2-2内置竖直导流板；曝气罐2-2底部的排污口与曝气罐排污阀2-3的进料口通过管道相连接；曝气罐排污阀2-3的出料口与污泥处理总管相连接；曝气罐2-2内置曝气阀；曝气罐2-2的进气口与曝气泵2-4的出气口通过管道相连接；曝气泵2-4的进气口与气液分离罐3-7的出气口通过管道相连接；

电解槽给水泵3-2的出水口与板框电解槽3-3的进水口通过管道相连；板框电解槽3-3内置呈对角布置的液体导流口，水流是串联结构，电流也是串联结构；板框电解槽3-3的出水口与流化床电解进液阀3-4的进液口通过管道相连接；板框电解槽3-3的阳极与直流电源3-1的正极通过铜梁相连接；板框电解槽3-3的阴极与直流电源3-1的负极通过导电铜梁相连接；流化床电解进液阀3-4的出液口与流化床电解槽3-5的进液口通过管道相连接；流化床电解槽3-5内置颗粒相催化剂；流化床电解槽3-5的阳极与直流电源3-1的正极通过导电铜梁相连接；流化床电解槽3-5的阴极与直流电源3-1的负极通过导电铜梁相连接；流化床电解槽3-5的出液口与流化床电解出液阀3-6的进液口通过管道相连接；流化床电解出液阀3-6的出液口与气液分离罐3-7的进液口通过管道相连接；气液分离罐3-7的出液口与分离罐排液阀3-8的进液口通过管道相连接；分离罐排液阀3-8的出液口与调节罐给液泵4-1的进液口通过管道相连接；

调节罐给液泵4-1的出液口与调节罐4-2的进液口通过管道相连，调节罐4-2的原水入口与调节罐原水泵4-3的出水口通过管道相连接；调节罐4-2内置搅拌桨；调节罐4-2的出水口与调节罐排液阀4-4的进水口通过管道相连接；调节罐排液阀4-4的出水口与净化液输送泵4-5的进水口通过管道相连接；净化液输送泵4-5的排液口与净化液回用总管相连。

所述板框电解槽3-3设置有换热夹套，换热介质为水或空气；所述流化床电解槽3-5设置有换热夹套，换热介质为水或空气；所述流化床电解槽3-5顶部出液口设置有多孔过滤膜；孔径小于100微米。

实施例2

本实施例采用实施例1所述系统的液固流化床三维电解脱除有机物实现有机废水回用的方法，包括以下步骤：

有机废水送入重力沉降罐1-1中，经过重力沉降，得到上清液和污泥；污泥经过沉降罐排污阀1-2排出送处理；上清液经过滤器进水泵1-3送入过滤器1-4中，得到过滤清液和过滤污泥；过滤污泥经过滤器排污阀1-5排出送处理；一部分过滤清液经曝气罐给料泵2-1送入曝气罐2-2中；另一部分过滤清液经调节罐原水泵4-3送入调节罐4-4中；催化剂罐2-5中的催化剂依次经过催化剂给料阀2-6、催化剂给料泵2-7送入曝气罐2-2中；电催化氧化工段3产生的电解气体经曝气泵2-4送入曝气罐2-2中；在曝气罐2-2中，在曝气的作用下，过滤清液和催化剂充分混合均匀，同时充分吸收电解气体中的催化成分，得到预处理有机废水、曝气污泥和无害气体；曝气污泥经曝气罐排污阀2-3排出送处理；无害气体排空；

曝气罐2-2中的预处理有机废水经电解槽给水泵3-2进入板框电解槽3-3中，在电催化氧化的作用下，废水中的有机物开始分解；板框电解槽3-3中电催化氧化的能源由直流电源3-1提供；预分解之后的有机废水经流化床电解进液阀3-4进入流化床电解槽3-5中，在颗粒催化剂的作用下，有机废水进行深度分解；流化床电解槽3-5中电催化氧化的能源由直流电源3-1提供；深度处理后的有机废水伴随电解产生的气体通过流化床电解出液阀3-6进入气液分离罐3-7中，得到净化液体和电解气体；电解气体经曝气泵2-4送入曝气罐2-2中；净化液体依次经过分离罐排液阀3-8、调节罐给液泵4-1进入调节罐4-2中；与来自于调节罐原水泵4-3的原水混合均匀，调节至合适的PH范围内，满足水质回用标准后，依次经调节罐排液阀4-4、净化液输送泵4-5送回用；所述直流电源3-1具有瞬时电流过高切断电源的功能；所述板框电解槽3-3、流化床电解槽3-5均采用脉冲电解的方式，信号周期3秒，占空比0.25。

实施例3

本实施例以某企业活性炭冲洗废水为处理对象，处理量10m³/h，COD初始值为1000。曝气工段2中催化剂为氯化钠溶液，催化剂加入量为有机废水质量的0.1％；曝气阀为射流器。板框电解槽3-3中内置呈对角布置的液体导流口，水流是串联结构，电流也是串联结构。板框电解槽3-3中阳极采用铂钌铱钽锡锑锰涂层钛电极、阴极采用钛电极；阴阳极间距为2mm；阳极电流密度为50A/m²。板框电解槽3-3中内置电极采用一体化双极板结构，其中涂层钛电极采用单面活性涂层。流化床电解槽3-5中阳极采用铂钌铱钽锡锑锰涂层钛电极；阴极采用不锈钢电极；阴阳极间距为2mm；颗粒电极催化剂基体为活性炭，负载催化成分为铂、钌、铱、钽、锡、锑、铅、锰、钴、镧、铈、钛以及这些物质氧化物中的一种或多种的混合物；催化剂颗粒尺寸为0.1mm；阳极电流密度为50A/m²。流化床电解槽3-5底部设有多孔布液板，开孔率3％；流化液体操作线速度为0.1m/min，床层膨胀率为5.0。流化床电解槽3-5中，阳极表面设计有突起，突起高度为0.2mm，突起覆盖率为60％。有机废水经过滤、曝气、电催化氧化、水质调节工段处理，COD脱除率为90％。水质调节工段4中原水加入量为电解处理水体质量的10％。水质调节后送回用。

实施例4

本实施例以某企业印染废水为处理对象，处理量15m³/h，COD初始值为10000。曝气工段2中催化剂为氯化钙溶液，催化剂加入量为有机废水质量的2％；采用曝气盘曝气。板框电解槽3-3中内置呈对角布置的液体导流口，水流是串联结构，电流也是串联结构。板框电解槽3-3中阳极采用硼掺杂金刚石涂层钛电极、阴极采用钛电极；阴阳极间距为100mm；阳极电流密度为800A/m²。板框电解槽3-3中内置电极采用一体化双极板结构，其中涂层钛电极采用单面活性涂层。流化床电解槽3-5中阳极采用硼掺杂金刚石涂层钛电极、阴极采用钛电极；阴阳极间距为100mm；颗粒电极催化剂基体为分子筛，负载催化成分为铂、钌、铱、钽、锡、锑、铅、锰、钴、镧、铈、钛等物质氧化物的混合物；催化剂颗粒尺寸为5mm；阳极电流密度为3000A/m²。流化床电解槽3-5底部设有多孔布液板，开孔率15％；流化液体操作线速度为5m/min，床层膨胀率为1.1。流化床电解槽3-5中，阳极表面设计有突起，突起高度为0.5mm，突起覆盖率为20％。有机废水经过滤、曝气、电催化氧化、水质调节工段处理，COD脱除率为80％。水质调节工段4中原水加入量为电解处理水体质量的500％。水质调节后送回用。

实施例5

本实施例以某企业洗瓶废水为处理对象，处理量5m³/h，COD初始值为5000。曝气工段2中催化剂为氯化镁溶液，催化剂加入量为有机废水质量的1％；采用射流器曝气。板框电解槽3-3中内置呈对角布置的液体导流口，水流是串联结构，电流也是串联结构。板框电解槽3-3中阳极采用亚氧化钛涂层钛电极、阴极采用钛电极；阴阳极间距为10mm；阳极电流密度为200A/m²。板框电解槽3-3中内置电极采用一体化双极板结构，其中涂层钛电极采用单面活性涂层。流化床电解槽3-5中阳极采用亚氧化钛涂层钛电极、阴极采用镍电极；阴阳极间距为10mm；颗粒电极催化剂基体为活性炭，负载催化成分为铂、钌、铱、钽、锡、锑、铅、锰、钴、镧、铈、钛等物质氧化物的混合物；催化剂颗粒尺寸为0.5mm；阳极电流密度为300A/m²。流化床电解槽3-5底部设有多孔布液板，开孔率10％；流化液体操作线速度为2m/min，床层膨胀率为2.1。流化床电解槽3-5中，阳极表面设计有突起，突起高度为0.4mm，突起覆盖率为50％。有机废水经过滤、曝气、电催化氧化、水质调节工段处理，COD脱除率为88％。水质调节工段4中原水加入量为电解处理水体质量的50％。水质调节后送回用。

实施例6

本实施例以某企业垃圾渗滤液为处理对象，处理量10m³/h，COD初始值为3000。曝气工段2中催化剂为氯化钠溶液，催化剂加入量为有机废水质量的5％；采用射流器曝气。板框电解槽3-3中内置呈对角布置的液体导流口，水流是串联结构，电流也是串联结构。板框电解槽3-3中阳极采用铅合金电极、阴极采用铅合金电极；阴阳极间距为10mm；阳极电流密度为300A/m²。板框电解槽3-3中内置电极采用一体化双极板结构，材质均为铅合金。流化床电解槽3-5中阳极采用铅合金电极、阴极采用石墨电极；阴阳极间距为15mm；颗粒电极催化剂基体为活性炭，负载催化成分为铂、钌、铱、钽、锡、锑、铅、锰、钴、镧、铈、钛等物质氧化物的混合物；催化剂颗粒尺寸为1.5mm；阳极电流密度为400A/m²。流化床电解槽3-5底部设有多孔布液板，开孔率8％；流化液体操作线速度为2.3m/min，床层膨胀率为3。流化床电解槽3-5中，阳极表面设计有突起，突起高度为0.3mm，突起覆盖率为55％。有机废水经过滤、曝气、电催化氧化、水质调节工段处理，COD脱除率为93％。水质调节工段4中原水加入量为电解处理水体质量的200％。水质调节后送回用。

实施例7

本实施例以某垃圾中转站废水为处理对象，处理量3m³/h，COD初始值为3000。曝气工段2中催化剂为氯化钠溶液，催化剂加入量为有机废水质量的5％；采用射流器曝气。板框电解槽3-3中内置呈对角布置的液体导流口，水流是串联结构，电流也是串联结构。板框电解槽3-3中阳极采用石墨电极、阴极采用石墨电极；阴阳极间距为10mm；阳极电流密度为300A/m²。板框电解槽3-3中内置电极采用一体化双极板结构，材质均为石墨。流化床电解槽3-5中阳极采用石墨电极、阴极采用铝电极；阴阳极间距为15mm；颗粒电极催化剂基体为活性炭，负载催化成分为铂、钌、铱、钽、锡、锑、铅、锰、钴、镧、铈、钛等物质氧化物的混合物；催化剂颗粒尺寸为1.5mm；阳极电流密度为400A/m²。流化床电解槽3-5底部设有多孔布液板，开孔率8％；流化液体操作线速度为2.3m/min，床层膨胀率为3。流化床电解槽3-5中，阳极表面设计有突起，突起高度为0.3mm，突起覆盖率为55％。有机废水经过滤、曝气、电催化氧化、水质调节工段处理，COD脱除率为95％。水质调节工段4中原水加入量为电解处理水体质量的150％。水质调节后送回用。

本发明未详细阐述部分属于本领域公知技术。

当然，本发明还可以有多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明的公开做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种液固流化床三维电解脱除有机物实现有机废水回用的系统，其特征在于，所述系统包括过滤工段（1）、曝气工段（2）、电催化氧化工段（3）和水质调节工段（4）；

所述过滤工段（1）包括重力沉降罐（1-1）、沉降罐排污阀（1-2）、过滤器进水泵（1-3）、过滤器（1-4）和过滤器排污阀（1-5）；

所述曝气工段（2）包括曝气罐给料泵（2-1）、曝气罐（2-2）、曝气罐排污阀（2-3）、曝气泵（2-4）、催化剂罐（2-5）、催化剂给料阀（2-6）和催化剂给料泵（2-7）；

所述电催化氧化工段（3）包括直流电源（3-1）、电解槽给水泵（3-2）、板框电解槽（3-3）、流化床电解进液阀（3-4）、流化床电解槽（3-5）、流化床电解出液阀（3-6）、气液分离罐（3-7）和分离罐排液阀（3-8）；

所述水质调节工段（4）包括调节罐给液泵（4-1）、调节罐（4-2）、调节罐原水泵（4-3）、调节罐排液阀（4-4）和净化液输送泵（4-5）；

所述重力沉降罐（1-1）的进液口与有机废水总管相连接；所述重力沉降罐（1-1）底部的排污口与所述沉降罐排污阀（1-2）的进料口通过管道相连接；所述沉降罐排污阀（1-2）的出料口与污泥处理总管相连接；所述重力沉降罐（1-1）内置竖直挡液板；所述重力沉降罐（1-1）的出水口与所述过滤器进水泵（1-3）的进水口通过管道相连接；所述过滤器进水泵（1-3）的出水口与所述过滤器（1-4）的进水口通过管道相连接；所述过滤器（1-4）内置过滤网或填充石英砂；所述过滤器（1-4）底部的排污口与所述过滤器排污阀（1-5）的进料口通过管道相连接；所述过滤器排污阀（1-5）的出料口与污泥处理总管相连接；所述过滤器（1-4）的出水口分别于与所述曝气罐给料泵（2-1）的进水口、所述调节罐原水泵（4-3）的进水口通过管道相连接；

所述曝气罐给料泵（2-1）的出液口与所述曝气罐（2-2）的进水口通过管道相连接；所述曝气罐（2-2）的出气口与无害气体排空总管相连接；所述曝气罐（2-2）的催化剂进料口与所述催化剂给料泵（2-7）的出料口通过管道相连接；所述催化剂给料泵（2-7）的进料口与所述催化剂给料阀（2-6）的出料口通过管道相连接；所述催化剂给料阀（2-6）的进料口与所述催化剂罐（2-5）的出料口通过管道相连接；所述曝气罐（2-2）的出液口与所述电解槽给水泵（3-2）的进水口通过管道相连接；所述曝气罐（2-2）内置竖直导流板；所述曝气罐（2-2）底部的排污口与所述曝气罐排污阀（2-3）的进料口通过管道相连接；所述曝气罐排污阀（2-3）的出料口与污泥处理总管相连接；所述曝气罐（2-2）内置曝气阀；所述曝气罐（2-2）的进气口与所述曝气泵（2-4）的出气口通过管道相连接；所述曝气泵（2-4）的进气口与所述气液分离罐（3-7）的出气口通过管道相连接；

所述电解槽给水泵（3-2）的出水口与所述板框电解槽（3-3）的进水口通过管道相连；所述板框电解槽（3-3）内置呈对角布置的液体导流口；所述板框电解槽（3-3）的出水口与所述流化床电解进液阀（3-4）的进液口通过管道相连接；所述板框电解槽（3-3）的阳极与所述直流电源（3-1）的正极通过铜梁相连接；所述板框电解槽（3-3）的阴极与所述直流电源（3-1）的负极通过导电铜梁相连接；所述流化床电解进液阀（3-4）的出液口与所述流化床电解槽（3-5）的进液口通过管道相连接；所述流化床电解槽（3-5）内置颗粒相催化剂；所述流化床电解槽（3-5）的阳极与所述直流电源（3-1）的正极通过导电铜梁相连接；所述流化床电解槽（3-5）的阴极与所述直流电源（3-1）的负极通过导电铜梁相连接；所述流化床电解槽（3-5）的出液口与所述流化床电解出液阀（3-6）的进液口通过管道相连接；所述流化床电解出液阀（3-6）的出液口与所述气液分离罐（3-7）的进液口通过管道相连接；所述气液分离罐（3-7）的出液口与所述分离罐排液阀（3-8）的进液口通过管道相连接；所述分离罐排液阀（3-8）的出液口与所述调节罐给液泵（4-1）的进液口通过管道相连接；

所述调节罐给液泵（4-1）的出液口与所述调节罐（4-2）的进液口通过管道相连，所述调节罐（4-2）的原水入口与所述调节罐原水泵（4-3）的出水口通过管道相连接；所述调节罐（4-2）内置搅拌桨；所述调节罐（4-2）的出水口与所述调节罐排液阀（4-4）的进水口通过管道相连接；所述调节罐排液阀（4-4）的出水口与所述净化液输送泵（4-5）的进水口通过管道相连接；所述净化液输送泵（4-5）的排液口与净化液回用总管相连。

2.一种基于权利要求1所述系统的液固流化床三维电解脱除有机物实现有机废水回用的方法，包括以下步骤：

有机废水送入所述重力沉降罐（1-1）中，经过重力沉降，得到上清液和污泥；污泥经过所述沉降罐排污阀（1-2）排出送处理；上清液经所述过滤器进水泵（1-3）送入所述过滤器（1-4）中，得到过滤清液和过滤污泥；过滤污泥经所述过滤器排污阀（1-5）排出送处理；一部分过滤清液经所述曝气罐给料泵（2-1）送入所述曝气罐（2-2）中；另一部分过滤清液经所述调节罐原水泵（4-3）送入所述调节罐（4-4）中；所述催化剂罐（2-5）中的催化剂依次经过所述催化剂给料阀（2-6）、所述催化剂给料泵（2-7）送入曝气罐（2-2）中；所述电催化氧化工段（3）产生的电解气体经所述曝气泵（2-4）送入所述曝气罐（2-2）中；在所述曝气罐（2-2）中，在曝气的作用下，过滤清液和催化剂充分混合均匀，同时充分吸收电解气体中的催化成分，得到预处理有机废水、曝气污泥和无害气体；曝气污泥经所述曝气罐排污阀（2-3）排出送处理；无害气体排空；

所述曝气罐（2-2）中的预处理有机废水经所述电解槽给水泵（3-2）进入所述板框电解槽（3-3）中，在电催化氧化的作用下，废水中的有机物开始分解；所述板框电解槽（3-3）中电催化氧化的能源由所述直流电源（3-1）提供；预分解之后的有机废水经所述流化床电解进液阀（3-4）进入所述流化床电解槽（3-5）中，在颗粒催化剂的作用下，有机废水进行深度分解；所述流化床电解槽（3-5）中电催化氧化的能源由所述直流电源（3-1）提供；深度处理后的有机废水伴随电解产生的气体通过所述流化床电解出液阀（3-6）进入所述气液分离罐（3-7）中，得到净化液体和电解气体；电解气体经所述曝气泵（2-4）送入所述曝气罐（2-2）中；净化液体依次经过所述分离罐排液阀（3-8）、调节罐给液泵（4-1）进入所述调节罐（4-2）中；与来自于所述调节罐原水泵（4-3）的原水混合均匀，调节至合适的pH范围内，满足水质回用标准后，依次经所述调节罐排液阀（4-4）、所述净化液输送泵（4-5）送回用。

3.根据权利要求2所述的液固流化床三维电解脱除有机物实现有机废水回用的方法，其特征在于，所述曝气工段（2）中催化剂为可溶性氯化物溶液，催化剂加入量为有机废水质量的0.1%~2%；曝气阀为射流器和/或曝气盘。

4.根据权利要求2所述的液固流化床三维电解脱除有机物实现有机废水回用的方法，其特征在于，所述板框电解槽（3-3）中水流是串联结构，电流也是串联结构。

5.根据权利要求2所述的液固流化床三维电解脱除有机物实现有机废水回用的方法，其特征在于，所述板框电解槽（3-3）设置有换热夹套，换热介质为水或空气；所述流化床电解槽（3-5）设置有换热夹套，换热介质为水或空气 ； 所述流化床电解槽（3-5）顶部出液口设置有多孔过滤膜；孔径小于100微米。

6.根据权利要求2所述的液固流化床三维电解脱除有机物实现有机废水回用的方法，其特征在于，所述板框电解槽（3-3）中阳极采用稀贵金属涂层钛电极、硼掺杂金刚石涂层钛电极、亚氧化钛涂层钛电极、铅及铅合金电极和石墨电极中的一种；阴极采用钛电极、石墨电极、铅及铅合金电极中的一种；阴阳极间距为2mm~100mm；阳极电流密度为50~800 A/m²。

7.根据权利要求2所述的液固流化床三维电解脱除有机物实现有机废水回用的方法，其特征在于，所述板框电解槽（3-3）中内置电极采用一体化双极板结构，其中涂层钛电极采用单面活性涂层；铅及铅合金、石墨电极采用阴阳极一体化设计。

8.根据权利要求2所述的液固流化床三维电解脱除有机物实现有机废水回用的方法，其特征在于，所述流化床电解槽（3-5）中阳极采用铂钌铱钽锡锑锰涂层钛电极、硼掺杂金刚石涂层钛电极、亚氧化钛涂层钛电极、铅及铅合金电极和石墨电极中的一种；阴极采用不锈钢电极、钛电极、镍电极、石墨电极和铝电极中的一种；阴阳极间距为2mm~100mm；颗粒电极催化剂基体为活性炭或沸石分子筛，负载催化成分为铂、钌、铱、钽、锡、锑、铅、锰、钴、镧、铈、钛以及它们氧化物中的一种或几种；催化剂颗粒尺寸为0.1mm~5.0mm；阳极电流密度为50~3000 A/m²。

9.根据权利要求2所述的液固流化床三维电解脱除有机物实现有机废水回用的方法，其特征在于，所述流化床电解槽（3-5）底部设有多孔布液板，开孔率3%~15%；流化液体操作线速度为0.1~5.0m/min，床层膨胀率为1.1~5.0；所述流化床电解槽（3-5）中，阳极表面设置有突起，突起高度为0.2~0.5mm，突起覆盖率为20%~60%。

10.根据权利要求2所述的液固流化床三维电解脱除有机物实现有机废水回用的方法，其特征在于，所述水质调节工段（4）中原水加入量为电解处理水体质量的10%~500%。

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