CN209113550U - 高浓度有机废水催化电解处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高浓度有机废水催化电解处理装置，包括调节池、NaCL加药装置、NaOH加药装置、一级电解装置、二级电解装置、一级提升泵、二级提升泵、一号循环桶、二号循环桶，一级电解装置和二级电解装置均包括至少两个电氧化桶，电氧化桶内沿其长度方向设有钛网电极和亚氧化钛陶瓷管膜电极，一级提升泵的泵入端与调节池相连，其泵出端与一级电解装置相连，一级电解装置与一号循环桶相连，二级提升泵的泵入端与一号循环桶相连，其泵出端与二级电解装置内相连，二级电解装置与二号循环桶相连，二号循环桶还通过管线与二级提升泵的泵入端相连。具有较强的去污、杀菌和脱色能力，绿色环保，污水处理效率高，成本较低，有利于延长装置使用寿命。

Description

高浓度有机废水催化电解处理装置

技术领域

本实用新型涉及电化学污水处理设备技术，具体涉及一种高浓度有机废水催化电解处理装置。

背景技术

随着工业迅速发展，废水的种类和数量迅猛增加，对水体的污染也日趋广泛和严重，威胁人类的健康和安全。由于工业废水的成分更复杂，有些还有毒性，工业废水处理比城市污水处理更困难也更重要，其中高浓度有机废水对于环境和人体的伤害尤为严重，所以越来越多的处理方法也随之产生。

以Fenton为代表的化学高级氧化法，以湿式氧化(AWO)和和超临界水氧化(SOWO)为代表的高温高压法，以及臭氧催化氧化法等，已经成为高级氧化污水处理技术的主流。但是上述方法均存在一定的局限性，化学高级氧化法需要定量定比例的加入化学试剂和调整酸碱度，同时产生大量的污泥；湿式氧化和超临界水氧化需要高温高压条件，对设备的耐温耐压及高温高压条件下的耐腐蚀能力有苛刻的要求；臭氧催化氧化对氨氮和氰类处理效果有限，工艺设备复杂；这些方法在实际水处理的应用中很难满足要求，在技术推广上受到了较大的限制。

近年来，渐渐出现了催化电解的处理方法，但是目前市面上通常采用铜片或不锈钢片作为电极材料，设备长时间运行容易极易受到酸碱腐蚀，其催化效果较低，进而导致废水的处理效率很低，难以满足高浓度大量的废水处理。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种高浓度有机废水催化电解处理装置，提高催化效果，即提高废水处理效率，同时延长设备使用寿命，降低成本损耗。

为实现上述目的，本实用新型技术方案如下：

一种高浓度有机废水催化电解处理装置，包括调节池，其关键在于：还包括NaCL加药装置、NaOH加药装置、一级电解装置、二级电解装置、一级提升泵、二级提升泵、一号循环桶、二号循环桶，以及分别为一级电解装置和二级电解装置供电的一号电源和二号电源，所述一级电解装置和二级电解装置均包括至少两个电氧化桶，每级电解装置内的所有电氧化桶相互连通，所述电氧化桶内沿其长度方向设有阴极和阳极，其中阴极为钛网电极，阳极为亚氧化钛陶瓷管膜电极；

所述NaCL加药装置和NaOH加药装置用于分别向调节池内加入NaCL溶液和NaOH溶液，所述一级提升泵的泵入端与调节池相连，其泵出端与一级电解装置内的所有电氧化桶的进水口均相连，一级电解装置内所有电氧化桶的出水口与一号循环桶相连，二级提升泵的泵入端与一号循环桶相连，其泵出端与二级电解装置内所有电氧化桶的进水口相连，二级电解装置内所有电氧化桶的出水口均与二号循环桶相连，所述二号循环桶还通过管线与二级提升泵的泵入端相连。

采用以上方案，采用钛网电极和亚氧化钛陶瓷管膜电极，工作电压低，耗能小，降低了运行成本，具有很高的催化活性，能够实现所需要的催化反应，一直不需要或有害的副反应，具有很宽的电化学稳定电位窗口，稳定的电化学性能，以及两个耐化学腐蚀性能，包括氟离子，氯离子的强酸和强碱环境下非常稳定，超过绝大部分现有的电极材料，可有效延长电氧化桶的使用寿命，同时不产生二次污染，大大降低了处理污泥的运行成本，绿色环保，且无需添加氧化剂，能彻底氧化有机物，起到一定的去污、杀菌和脱色功能。

作为优选：所述调节池的上端设有调节池进水口，调节池内对应调节池进水口的位置设有滤网。采用以上结构，通过滤网可除去大颗粒的杂质，使废水达到均质均量的效果。

作为优选：所述NaCL加药装置包括NaCL加药罐和与之相连的NaCL加药泵，所述NaOH加药装置包括NaOH加药罐和与之相连的NaOH加药泵。采用以上结构，可以及时调和所需浓度的NaCL溶液和NaOH容易，并更快速的送入调节池内，调节废水的PH值，同时增加溶液的电导率和提高苯酚的去除率。

作为优选：所述NaCL加药罐内设有一号搅拌机，NaOH加药罐内设有二号搅拌机。采用以上方案，便于NaCL和NaOH的快速溶解，防止沉淀，导致原材料的浪费，降低处理成本。

作为优选：所述一级提升泵的泵出端连接有过滤器。采用以上方案，通过过滤器可对进入一级电解装置内的溶液再次过滤，防止大颗粒对电氧化桶内的阴阳电极造成较大的冲刷作用，有利于延长阴阳电极的使用寿命。

为进一步提高过滤效果，所述过滤器为保安过滤器。

作为优选：所述一号电源和二号电源为脉冲直流电源。采用以上结构，便于根据需要调整供电电压，有利于满足废水处理需求。

作为优选：所述一号循环桶的下端通过管线与一级提升泵的泵入端的泵入端相连。采用以上结构，这样使得一号循环桶与一级电解装置之间可以形成循环，结合二号循环桶与二级电解装置之间的循环，可以进一步提高处理效率。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

采用本实用新型提供的高浓度有机废水催化电解处理装置，具有较强的去污、杀菌和脱色能力，没有二次污染，提高了污水处理效率，同样降低了处理成本，绿色环保，且电解装置的化学稳定性良好，抗腐蚀能力强，有利于延长装置整体使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型连接结构示意图；

图2为图1所示实施例中电氧化桶结构示意图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本实用新型作进一步说明。

参考图1和图2所示的高浓度有机废水催化电解处理装置，主要包括调节池1、NaCL加药装置2、NaOH加药装置3、一级电解装置、二级电解装置、一级提升泵4、二级提升泵5、一号循环桶6、二号循环桶7，如图所示NaCL加药装置2主要包括NaCL加药罐20和与之相连的NaCL加药泵21，NaCL加药罐20用于存储NaCL溶液，并通过NaCL加药泵21将NaCL溶液加入调节池1 中，同理，NaOH加药装置3主要包括NaOH加药罐30和与之相连的NaOH加药泵31，NaOH加药罐30用于存储NaOH溶液，并可通过将NaOH溶液加入调节池1内，本实施例中，为提高NaCL溶液和NaOH溶液的性质均匀性，防止溶液发生沉淀，故在NaCL加药罐20和NaOH加药罐30内分别设有一号搅拌机22和二号搅拌机32，这样即可根据需要进行实时搅拌，确保水质均匀，有利于提高水处理质量。

如图所示，本申请中一级电解装置和二级电解装置的结构相似，均包括至少两个电氧化桶8，其中电氧化桶8大体呈中空柱状结构，其内通过沿其径向设置的隔板将其内部分隔成相互独立的一大一小两个腔室，分别为进水腔8a和反应腔8b，电氧化桶8靠近进水腔8a的一端端部具有沿其轴向向外延伸的电氧化桶进水口82，电氧化桶进水口82与进水腔8a连通，在反应腔8b内沿其轴向设有至少一组阴阳电极，本实施例中采用钛网电极80作为阴极，而亚氧化钛陶瓷管膜电极81为阳极，其中亚氧化钛陶瓷管膜电极81为中空柱状结构，其圆周侧壁上密布有细孔，细孔直径约5μm，有利于水通过以及增大反应接触面积，亚氧化钛陶瓷管膜电极81的一端贯穿隔板后伸入进水腔8a中，并与之连通，亚氧化钛陶瓷管膜电极81与钛网电极80之间无直接接触，且二者之间的间隙为2cm，钛网电极80为采用钛基亚氧化钛制成的网状结构的电极，其全部处于反应腔8b内，亚氧化钛陶瓷管膜电极81处于钛网电极80内，二者同轴设置，钛网电极80和亚氧化钛陶瓷管膜电极81远离电氧化桶进水口82的一端贯穿电氧化桶8的端壁之后，通过对应的穿孔铜板进行密封并导电连接，在后期再经过穿孔铜板与电源相应的正极或负极相连。

电氧化桶8上正对的两侧分别设有与反应腔8b连通的电氧化桶出水口83 和检修口84，本实施例中，每级电解装置内的反应腔8b均通过检修口84进行相互连通，调节池1通过一级提升泵4与一级电解装置内的所有电氧化桶进水口82相连，即指可通过一级提升泵4可将调节池1内的废水同时送入一级电解装置内的所有电氧化桶8的进水腔8a中，进水腔8a内的废水再进入亚氧化钛陶瓷管膜电极81内，并通过其表面密布的细孔渗透进入反应腔8b中，与此同时与钛网电极80发生反应，大大提高了电氧化接触面积和时间，有利于提高废水的处理质量，一级电解装置内所有电氧化桶8的电氧化桶出水口83均通过管线与一号循环桶6相连，这样连接的方式使得，即使其中一个电氧化桶8失效时，也不影响另一电氧化桶8内液体的流动。

同理，一号循环桶6通过二级提升泵5与二级电解装置内的所有电氧化桶8 的电氧化桶进水口82相连，二级电解装置内的所有电氧化桶出水口83与二号循环桶7相连，本申请中，为提高水处理质量，实现对水的循环处理，故将一号循环桶6的下端与一级提升泵4的泵入端相连，同时将二号循环桶7的下端与二级提升泵5的泵入端相连，这样在处理过程中，经过一级电解装置处理过的废水可通过一级提升泵4再次进入一级电解装置内处理，而同样的，二号循环桶7内的废液还可以通过二级提升泵5进入二级电解装置内进行再次处理，在实际生产中，可在一级提升泵4和与一号循环桶6之间，以及二级提升泵5 与二号循环桶7之间设置开关阀，以控制相应循环桶内液体的流向，当废水处理检测达标时，最后可通过二号循环桶7排放。

本实施例中，为防止对设备造成影响，故在装置中设置多级过滤结构，如图所示，调节池1的上端设有调节池进水口10，调节池1内对应调节池进水口 10的位置设有滤网11，通过滤网11可对进入调节池1的废水中大颗粒杂质进行过滤，其次在以及提升泵4的泵出端设有过滤器9，本实施例中优选为保安过滤器，可对废水中更细微的杂质进行过滤，防止对电氧化桶8造成冲刷损坏或堵塞亚氧化钛陶瓷管膜电极81上的细孔，有利于延长电氧化桶8的使用寿命。

本申请中为实现装置的快速运行，还专门配置有一号电源A和二号电源B，安装时，其用于分别为一级电解装置和二级电解装置供电，一级电解装置内电解氧化桶8上的亚氧化钛陶瓷管膜电极81通过对应的穿孔铜板与一号电源A上的正极相连，钛网电极80则通过对应的穿孔铜板与一号电源A上的负极相连，二级电解装置的连接方式与一级电解装置一样，一号电源A和二号电源B均为脉冲直流电源，这样可以更有效的控制输出电流大小，优化反应进程，提高反应效率。

参考图1和图2，本装置的工作过程如下，废水经过调节池进水口10进入调节池1内，此过程中会经过滤网11的粗级过滤，将废水中的大颗粒去除，然后通过NaCL加药装置2和NaOH加药装置3分别向调节池1内加入NaCL溶液和NaOH溶液，调整废水溶液的PH值，并通过加入的NaCL增加溶液的电导率和提高苯酚的去除率。

调整好的废水溶液经过一级提升泵4，并经过过滤器9的过滤后进入一级电解装置中，此时亚氧化钛陶瓷管膜电极81的工作电压为10V左右，并发生如下电解反应：2NaCl+2H₂O＝＝2NaOH+Cl₂↑+H₂↑，此过程中亚氧化钛陶瓷管膜电极81起到催化剂的作用，在反应过程中先生成具有氧化性化合物的化学活性物质，利用这些物质再对有害难降解物质进行氧化分解。

具体原理如下，电化学反应产生羟基自由基，并利用羟基自由基所具有的极高氧化电极电位(2.80V)和电子亲和能(569.3Kj)，进攻废水中难降解物质分子的高电子云密度点，形成电子交换和转移，使废水中难降解的高分子有机化合物的化学键断裂，分解成为易降解的低分子化合物，同时反应过程中产生的原子氧等其他类有机自由基进一步氧化分解有机污染物，直至其得到完全矿化降解，从而达到去污、消毒、杀菌、脱色的目的。

经过一级电解装置的处理之后，则进入一号循环桶6内，再经二级提升泵5 进入二级电解装置中，重复处理，其反应与一级电解装置相同，此外可根据需要将一号循环桶6与以及提升泵4连通，以及将二号循环桶7与二级提升泵5 连通，实现多次循环处理，提高处理质量，最终达标之后，再经二号循环桶7 处排出。

相对于传统的石墨电解，其导电率数值为650S/cm，而本实施例中的Ti4O7 (亚氧化钛)的电极的导电率达到1500S/cm，远高于石墨的导电率，故可大大提高电解氧化效率，并且本实施例中的阴阳电极具有很宽的电化学稳定电位窗口及电化学性能；

相对于化学氧化法处理污水时候要定量定比例的加入化学试剂和调整酸碱度，譬如芬顿试剂在处理完成后会产生含铁的污泥，而本申请中出来过程不产生污泥，没有浓缩液，不产生二次污染，大大降低了处理污泥的运行成本，绿色环保，并且通过亚氧化钛陶瓷管膜电极81，无需再添加其他氧化剂，能彻底氧化有机物，从而起到去污、杀菌和脱色的效果，设备相对简单，但废水处理效率高，操作方便简单。

最后需要说明的是，上述描述仅为本实用新型的优选实施例，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不违背本实用新型宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似表示，这样的变换均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高浓度有机废水催化电解处理装置，包括调节池(1)，其特征在于：还包括NaCL加药装置(2)、NaOH加药装置(3)、一级电解装置、二级电解装置、一级提升泵(4)、二级提升泵(5)、一号循环桶(6)、二号循环桶(7)，以及分别为一级电解装置和二级电解装置供电的一号电源(A)和二号电源(B)，所述一级电解装置和二级电解装置均包括至少两个电氧化桶(8)，每级电解装置内的所有电氧化桶(8)相互连通，所述电氧化桶(8)内沿其长度方向设有阴极和阳极，其中阴极为钛网电极(80)，阳极为亚氧化钛陶瓷管膜电极(81)；

所述NaCL加药装置(2)和NaOH加药装置(3)用于分别向调节池(1)内加入NaCL溶液和NaOH溶液，所述一级提升泵(4)的泵入端与调节池(1)相连，其泵出端与一级电解装置内的所有电氧化桶(8)的进水口均相连，一级电解装置内所有电氧化桶(8)的出水口与一号循环桶(6)相连，二级提升泵(5)的泵入端与一号循环桶(6)相连，其泵出端与二级电解装置内所有电氧化桶(8)的进水口相连，二级电解装置内所有电氧化桶(8)的出水口均与二号循环桶(7)相连，所述二号循环桶(7)还通过管线与二级提升泵(5)的泵入端相连。

2.根据权利要求1所述的高浓度有机废水催化电解处理装置，其特征在于：所述调节池(1)的上端设有调节池进水口(10)，调节池(1)内对应调节池进水口(10)的位置设有滤网(11)。

3.根据权利要求1或2所述的高浓度有机废水催化电解处理装置，其特征在于：所述NaCL加药装置(2)包括NaCL加药罐(20)和与之相连的NaCL 加药泵(21)，所述NaOH加药装置(3)包括NaOH加药罐(30)和与之相连的NaOH加药泵(31)。

4.根据权利要求1所述的高浓度有机废水催化电解处理装置，其特征在于：所述NaCL加药罐(20)内设有一号搅拌机(22)，NaOH加药罐(30)内设有二号搅拌机(32)。

5.根据权利要求1或2或4所述的高浓度有机废水催化电解处理装置，其特征在于：所述一级提升泵(4)的泵出端连接有过滤器(9)。

6.根据权利要求5所述的高浓度有机废水催化电解处理装置，其特征在于：所述过滤器(9)为保安过滤器。

7.根据权利要求1所述的高浓度有机废水催化电解处理装置，其特征在于：所述一号电源(A)和二号电源(B)为脉冲直流电源。

8.根据权利要求1或7所述的高浓度有机废水催化电解处理装置，其特征在于：所述一号循环桶(6)的下端通过管线与一级提升泵(4)的泵入端的泵入端相连。