CN114940526A - 一种可以阴阳极转换的连续再生光电一体化污水处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可以阴阳极转换的连续再生光电一体化污水处理装置，由两个圆筒反应室组成，贯流式转轮和绞龙是通过与电机相连的旋转驱动轴驱动的。当污水在贯流式转轮和绞龙的带动下进入第一圆筒反应室后，在紫外灯照射和电极作用下，污水中的特定物质在催化剂的作用下发生光催化和电催化反应，使其得以高效降解。抄板对催化剂起到搅拌的作用，使催化剂界面能够得到及时更新，促进催化过程的进行，也使催化剂的性能更加稳定。经孔板分离后的催化剂进入第二圆筒反应室，电极反转阴阳极转换使催化剂发生电还原反应，恢复其原有的催化效果，实现催化剂的再生，可以连续投入使用。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理的催化技术领域，特别是一种可以阴阳极转换的连续再生光电一体化催化污水处理的装置。
背景技术
人类在生活和生产过程中，向水里掺入了某些新物质或因外界条件的改变，导致水变质不能继续保持原来的使用功能，这种水简称为污水。为使污水达到排入某一水体或再次使用的标准，对其进行的净化过程即为污水处理。在污水处理的众多方法中，化学法因容易实现自动检测和控制、便于回收利用等优势，在废水处理中的应用日益广泛。例如，电化学氧化技术可以通过电极反应生成臭氧或过氧化氢等强氧化剂，并在适当控制条件下转化为氧化性更强的羟基自由基，从而有效降解污水中有毒有害的物质。光化学催化则是通过有机物分子吸收光子的能量，使分子受激处于激发态，而后发生化学反应变化到一个稳定的状态，或者变成引发热反应的中间化学产物。为了提高有机物降解的效率，将光化学氧化(催化)和电化学氧化方法结合起来，以期达到协同效应的光电结合降解技术，最近成为电催化技术研究的热点。光电一体化污水处理技术不仅处理效果理想，且易于自动控制和简单操控，已得到广泛应用和发展。
现有的光电一体催化污水处理装置，是在电解槽固定位置安装阴阳极电极板，并与紫外灯相连实现光电一体化，将待处理污水通入电解槽一端，在紫外灯的紫外光的照射下，废水中有机或无机的污染物官能团吸收紫外光后发生化学键的膨胀，从而处于激发态，这些被紫外光照射后的官能团更容易被电化学氧化降解。如中国发明专利，2004年2月25日公开的公开号为CN1477061A的光电协同高效净化饮用水的技术及装置，利用紫外灯发出的紫外光的光解和电极电解的联合作用，通过产生具有协同增效作用的净水效应，可迅速有效降解水中的有机污染物。然而，经实验表明，该装置对污水的处理效果还是不太理想。又如，以光电协同催化降解污水装置CN105236628B(公开号)为例，发明人在阳极板表面涂覆有具有电催化活性的金属氧化物涂层，阴极板涂覆有具有光催化活性的半导体光催化剂涂层，可实现光化学氧化技术、光催化氧化技术和电催化氧化技术集成于一体,提高了光电催化氧化的效果。不足之处在于污水处理装置的阴阳极电极板位置固定，污水流动过程中存在与电极接触不均匀、不充分的问题。同时，也存在催化剂涂层固定，催化效率有限且需要定期取出做还原处理或者更换，最终随着使用时间的增加，导致催化性能分布不均匀。因此，本专利意在发明一种可以阴阳极转换的连续再生光电一体化污水处理装置。
发明内容
本发明目的在于提供一种连续再生光电一体、协同催化降解污水的装置，且可以通过电极反转形成阴阳极转换，实现催化剂的电还原恢复其催化性能。首先，当污水通过贯流式转轮和绞龙被带动入第一圆筒反应室时，在紫外线照射和阴阳极工作状态下，将光催化和电催化氧化过程有机结合，发挥协同作用，实现污水的高效、快速降解。抄板随绞龙转动，达到搅拌反应室内催化剂的目的，使催化剂的界面能够得到及时更新，进而保证催化性能更加稳定。处理之后得到的净化水通过孔板分离出被排放，催化剂被孔板隔离进入第二圆筒反应室。在贯流式转轮和绞龙的带动下，催化剂在第二圆筒反应室内匀速前进，电极反转阴阳极转换可以保证在不拆卸的情况下，实现对失效催化剂的电还原恢复效果。最后，电还原再生的催化剂被孔板隔离筛选出，可以连续应用到第一圆筒反应室。
为实现上述目的，本发明技术方案为一种可以阴阳极转换的连续再生光电一体化污水处理装置，该装置包括贯流式转轮(1)、旋转驱动轴(2)、绞龙(3)、紫外灯(4)、灯管保护罩(5)、电极(6)、电机(7)、第一圆筒反应室(8)、抄板(9)、外层绝缘壳(10)、孔板(11)、固定螺栓(12)、密封填料(13)、电极反转(14)。
污水和催化剂是通过贯流式转轮(1)和绞龙(3)带进第一圆筒反应室，贯流式转轮(1)和绞龙(3)是通过电机(7)带动旋转驱动轴(2)而驱动的。第一圆筒反应室(8)由导电材料制成，当污水进入之反应室后，在紫外灯(4)照射和电极(6)共同作用下，催化剂可以使污水发生光催化和电催化反应，促使其快速、高效的降解。灯管保护罩(5)可以保证催化剂在前进过程中，不损害紫外灯(4)。抄板(9)与绞龙(3)相连，一方面可以抄起催化剂，避免催化剂在前进过程中堆积，另一方面可以强化催化剂与污水之间的界面交换，促进催化过程的进行。
第一圆筒反应室(8)的外层是由外层绝缘壳(10)和电极(6)组成。外层绝缘壳(10)的作用主要是为了保证操作人员在操作时不会接触到电极导致触电，或与其他导体接触导致漏电。外层绝缘壳(10)分为上下两部分，上下两部分通过密封填料(13)及外层固定螺栓(12)密封连接。电极(6)位于外层绝缘壳(10)内侧，分上下两个对称排布，为可更换部件，在使用过程中会有摩擦损耗。电极(5)与第一圆筒反应室(8)的接触力度及摩擦力的大小，可通过外层固定螺栓(12)控制，形成通路。
处理之后的污水和催化剂在经过孔板(11)时，净化水被分离排出，催化剂被隔离进入第二圆筒反应室。催化剂仍是被贯流式转轮(1)和绞龙(3)匀速带入第一圆筒反应室(8)，抄板(9)和通过固定螺栓(12)注入的净化水，可以避免催化剂在前进过程中堆积。在反转电极(14)的阴阳极进行转换时，催化剂发生电还原反应，恢复其原有效果。电还原再生的催化剂被孔板(11)分离出，可以连续应用到第一圆筒反应室。
本发明的优点在于：1、在处理污水的过程中，由紫外灯和电极共同作用下发生的光催化和电催化反应，可以快速、高效的降解污水；2、抄板随着绞龙转动，可以对第一圆筒反应室内的催化剂起到搅拌的作用，使催化剂界面能够得到及时更新，不仅促进催化过程的进行，也使催化剂的性能更加稳定；3、被分离的催化剂进入第二圆筒反应室，电机反转阴阳极转换使催化剂表面发生电还原反应，可以恢复其原有的催化效果，进而延长催化剂的使用寿命；4、此设备设计结构简单，安装维修方便。
附图说明
图1、图2和图3分别为一种可以阴阳极转换的连续再生光电一体化污水处理装置的结构简图、第一圆筒反应室切面图和第一圆筒反应室切面图。
图中：1、贯流式转轮，2、旋转驱动轴，3、绞龙，4、紫外灯，5、灯管保护罩，6、电极，7、电机，8、第一圆筒反应室，9、抄板，10、外层绝缘壳，11、孔板，12、固定螺栓，13、密封填料，14、反转电极。
具体实施方式
结合附图1、图2和图3说明一种可以阴阳极转换的连续再生光电一体化污水处理装置的操作流程如下：
S1安装外层绝缘壳(10)并通过固定螺栓(12)及密封填料(13)调节电极与圆筒反应室(8)外壁的接触。
S2贯流式转轮(1)将污水和催化剂送入第一圆筒反应室(8)，绞龙(3)和抄板(9)在旋转驱动轴(2)和电机(7)的带动下，将催化剂匀速的向前推进。
S3紫外灯(4)通电，且在两侧电极(6)之间施加一定的电流/电位，使污水中的特定物质在催化剂的作用下发生光催化和电催化反应，得以高效降解。
S4处理后的污水和催化剂被孔板(11)分离，液相净化水得以安全排放，固相催化剂则进入第二圆筒反应室。
S5催化剂进入第二圆筒反应室，反转电极(14)阴阳极转换可以使催化剂发生电还原，恢复其原有效果。还原之后的催化剂和净化水再被孔板(11)分离，液相净化水被安全排放，再生的催化剂则可以连续投入使用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这改进和润饰也应当视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种可以阴阳极转换的连续再生光电一体化污水处理装置，其特征在于：该装置包括第一圆筒反应室和第二圆筒反应室；
贯流式转轮(1)和绞龙(3)是通过与电机(7)相连的旋转驱动轴(2)驱动，通过贯流式转轮(1)和绞龙(3)的转动带动污水进入第一圆筒反应室(8)；
第一圆筒反应室(8)由外层绝缘壳(10)和电极(6)组成；第一圆筒反应室(8)的内壁上设有紫外灯(4)，紫外灯(4)的外侧设有电极(6)，电极(6)的外侧由外层绝缘壳(10)进行包裹；进入第一圆筒反应室(8)内的污水在紫外灯(4)和电极(6)的共同作用下，污水中的特定物质在催化剂的作用下发生光催化和电催化反应以高效降解；
第一圆筒反应室(8)处理之后的污水和催化剂被第一个孔板(11)筛选分离，分离出的液相净化水得以安全排放，被隔离的固相催化剂则进入第二圆筒反应室中；
第二圆筒反应室中，反转电极(14)使阴阳极发生转换，被隔离的固相催化剂在第二圆筒反应室内发生电还原反应，恢复原有催化效果实现再生；再生之后的催化剂被第二个孔板(11)分离，能够连续投入第一圆筒反应室(8)使用。
2.根据权利要求1所述一种可以阴阳极转换的连续再生光电一体化污水处理装置，其特征在于：外层绝缘壳(10)分为上下两部分，上下两部分通过密封填料(13)及外层固定螺栓(12)密封连接。
3.根据权利要求1所述一种可以阴阳极转换的连续再生光电一体化污水处理装置，其特征在于：绞龙(3)上设有的抄板(9)起到搅拌作用。
4.根据权利要求1所述一种可以阴阳极转换的连续再生光电一体化污水处理装置，其特征在于：紫外灯(4)的外侧设有灯管保护罩(5)，防止被第一圆筒反应室(8)内的催化剂损害。
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