CN210367090U - 一种光伏驱动的电催化降解印染废水处理装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种光伏驱动的电催化降解印染废水处理装置，电解槽内阳极电极板通过导线与升压器的正极连接，阴极电极板通过导线与升压器的阴极相连接，升压器通过导线与太阳能板连接；电解池外部设置有搅拌器和pH控制系统，搅拌器的搅拌头伸入电解池内，pH计的检测电极伸入电解池的电解液内，电解池内底面上设置有曝气管。本装置的电解过程采用太阳能供电，节省了能源；通过阴阳电极竖直且交叉放置提高电能的利用率；通过pH控制系统对pH实时调控，并通过调节废水的pH值来提高降解率；通过曝气装置增加污染物的降解率。通过使用本装置，可以高效地降低印染废水中有机物浓度、色度等，同时又节约了能源，增加了电能的利用率。
Description
技术领域
本实用新型涉及印染废水处理技术领域，具体涉及一种光伏驱动的电催化降解印染废水处理装置。
背景技术
印染工业作为工业用水的主要用户，废水排放量约占我国工业废水排放总量的三分之一。印染废水具有废水成分复杂、色度高、有机物含量高，生物毒性高，可生化性差、pH值变化大等特点，若直接排放至水体，会破坏生态环境，加剧水资源的短缺，同时严重影响着人类的健康。
目前用来处理印染废水的手段主要有吸附、化学药剂法、膜分离和生物降解等技术。但这些技术各有缺陷，如吸附法和化学药剂法在实际过程中会产生二次污染物或危险废弃物；膜分离技术成本高且处理效果不明显；生物法不会产生二次污染物，但处理效率低，处理周期长，对色度的去除效果不明显。而电催化氧化技术由于具有无需外加药剂，无二次污染，处理效率高，易实现自动化等优点，受到广泛关注。
目前应用的电化学催化装置主要存在电极成本高，能耗高，电能利用率低，对部分废水降解效率低等问题而无法被广泛应用。本装置在处理过程中，将印染废水通过水泵进入电催化氧化装置中，进行电催化处理，废水在阳极发生氧化反应，有机污染物在阳极被氧化降解，以此达到净化印染废水的作用。本装置的电解过程采用太阳能供电，节省了能源；通过阴阳电极竖直且交叉放置提高电能的利用率；通过pH控制系统对pH实时调控，并通过调节废水的pH值来提高降解率；通过曝气装置增加污染物的降解率。
发明内容
针对现有技术成本高、耗能高、能量利用率低、氧化效率低等缺点，本实用新型的目的是提供一种供能成本低、能量利用率高、氧化效率有所提高的电催化装置，并用于印染废水的处理。
本实用新型通过以下技术方案实现：
一种光伏驱动的电催化降解印染废水处理装置，包括进水水箱、电解槽和出水水箱，进水水箱的出水口与电解槽的入水口通过管道一连通，管道一上连接有流量控制阀、流量计和蠕动泵，由流量计和流量控制阀控制进入电解槽的液体流速，并由蠕动泵来提供动能。电解槽的出水口通过管道二与出水水箱的入水口连通，管道二上连接有流量控制阀和蠕动泵，由流量控制阀控制流量，由蠕动泵来提供动能。电解槽内设置有阳极电极板和阴极电极板，阳极电极板和阴极电极板均匀交错设置，且阳极电极板和阴极电极板位于电解池的中部位置，阳极电极板通过导线与升压器的正极连接，阴极电极板通过导线与升压器的阴极相连接，升压器通过导线与太阳能板连接；电解池外部设置有搅拌器和pH控制系统，搅拌器的搅拌头伸入电解池内，且位于电解池长度方向的一端，pH控制系统位于电解池长度方向的另一端，pH控制系统包括pH计和pH控制器，pH计的检测电极伸入电解池的电解液内，且pH计与pH控制器电性连接。
优选地，电解池内底面上设置有曝气管。为电解槽内的电化学反应提供充足的空气。
pH调节系统中pH计位于电解槽右侧，检测电极插入电解池中，不与阴阳极接触；pH控制器悬浮于电解槽上方，控制pH值在2-5之间。
流量计置于蠕动泵与流量控制阀之间，用来控制流量大小。
优选地，阳极电极板选择的是钛基形稳电极，涂层为钌氧化物或铱氧化物。
优选地，阴极电极板选择的是不锈钢板。
与现有技术相比，本实用新型的技术效果在于：
本装置电解过程采用太阳能板供电，能源清洁，节约了电能；紧密交错的电极板排布可以增加电能的利用率；电极板与太阳能板之间的升压器可以很好的控制电流、电压的大小；电解槽右边的pH调节系统可以使pH处在2-5范围内，使印染废水的降解达到最优条件；电解池底部的曝气管加强装置的催化氧化能力，增加污染物的降解率。由上可知，本装置是一个能够节约成本，更清洁，更高效，并且氧化效率高的一种电催化装置。
附图说明
图1为本实用新型示意图。
图中：
1-太阳能板；2-升压器；3-搅拌器；4-阳极电极板；5-阴极电极板；6-pH计；7-pH控制器；8-pH控制系统；9-出水水箱；10-曝气管；11-曝气头；12-蠕动泵；13-流量计；14-流量控制阀；15-进水水箱。
图2为本实用新型实施例2-5中的罗丹明B降解率与pH关系图。
图3为本实用新型实施例6中的罗丹明B溶液降解过程中紫外光谱变化图。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型进行详细描述。
实施例1
如图1，一种光伏驱动的电催化降解印染废水处理装置，包括进水水箱15、电解槽和出水水箱9，进水水箱的出水口与电解槽的入水口通过管道一连通，管道一上连接有流量控制阀14、流量计13和蠕动泵12，由流量计13和流量控制阀14控制进入电解槽的液体流速，并由蠕动泵12来提供动能。电解槽的出水口通过管道二与出水水箱的入水口连通，管道二上连接有流量控制阀14和蠕动泵12，由流量控制阀14控制流量，由蠕动泵12来提供动能。电解槽内设置有阳极电极板4和阴极电极板5，阳极电极板4和阴极电极板5均匀交错设置，且阳极电极板4和阴极电极板位于电解池的中部位置，阳极电极板4通过导线与升压器2的正极连接，阴极电极板5通过导线与升压器2的阴极相连接，升压器2通过导线与太阳能板1连接；电解池外部设置有搅拌器3和pH控制系统8，搅拌器的搅拌头伸入电解池内，且位于电解池长度方向的一端，pH控制系统8包括pH计6和pH控制器7，pH计的检测电极伸入电解池的电解液内，且pH计与pH控制器电性连接；电解池内底面上设置有曝气管10。
依次打开流量计13、蠕动泵12、流量控制阀13，使样品水样注入电解池中，使水样没过阳极电极板4和阴极电极板5，依次关闭蠕动泵12、流量控制阀14、流量计13，打开曝气管10，曝气管10的曝气头11开始曝气，打开pH控制系统8，pH计实时监测电解液的pH值，并反馈给pH控制器，pH控制器调节水样pH处在2-5范围内，将升压器2与太阳能板1连接，电极板通过导线与升压器2连接，使之处在稳定的电流当中，开始电化学处理，水样在阳极发生氧化反应，在阴极发生还原反应，阳极板4和阴极板5的电流密度为30-60mA/cm2，水样的处理时间为1-4h，反应结束后依次关闭升压器2，pH控制器8、搅拌器3、蠕动泵12，打开流量控制阀14、蠕动泵12使反应完的液体进入出水水箱9。
实施例2
所采用的电催化氧化装置和实施方式同实施例1，印染废水水样用罗丹明B进行模拟。水样初始浓度为30mg/L，电解质溶液为0.01mol的NaCl溶液，搅拌器转速设置为650rpm，电流密度为50mA/cm2，控制pH＝2。阴极板1使用不锈钢电极，阳极板2使用涂层为铱氧化物的钛电极，停留时间为1h。电催化期间进行取样。采用岛津UV-2600型紫外-可见分光光度计在552nm处测定各个样品的吸光度(A)，根据吸光度值的变化求刚果红的降解率。降解率：α＝(A0－At)/A0×100％，其中A0是罗丹明B溶液起始的初始吸光度，At是罗丹明B溶液降解后的吸光度。30mg/L的罗丹明B经处理后8min时降解率达到100％，样品完全脱色。
实施例3
所采用的电催化氧化装置和实施方式同实施例1，废水水样同实施例2，不同的是分别控制pH为5，阴极板5使用不锈钢电极，阳极板4使用涂层为铱氧化物的钛电极，停留时间为1h。电催化期间进行取样检测罗丹明B的降解率。经过处理，30mg/L的罗丹明B经处理后12min时降解率达到100％，样品完全脱色。
实施例4
所采用的电催化氧化装置和实施方式同实施例1，废水水样同实施例2，不同的是分别控制pH为8，阴极板5使用不锈钢电极，阳极板4使用涂层为铱氧化物的钛电极，停留时间为1h。电催化期间进行取样检测罗丹明B的降解率。经过处理，25min时降解率达到99％，样品几乎完全脱色。
实施例5
所采用的电催化氧化装置和实施方式同实施例1，废水水样同实施例2，不同的是分别控制pH为11，阴极板5使用不锈钢电极，阳极板4使用涂层为铱氧化物的钛电极，停留时间为1h。电催化期间进行取样检测罗丹明B的降解率。经过处理，31min时降解率达到98％，样品几乎完全脱色。
实施例6
所采用的电催化氧化装置和实施方式同实施例1，废水水样同实施例2阴极板1使用不钢电极，阳极板2使用涂层为铱氧化物的钛电极，停留时间为3h。不同的是电解质为0.1mol/L的硫酸钠溶液。电催化过程中进行取样并用岛津UV-2600型紫外-可见分光光度计进行全波长扫描，结果如图3所示。数据处理后可知，电解在3h时降解率达到97.8％，此时样品几乎完全脱色，但所需时间明显高于电解质为氯化钠的罗丹明B废水。
对比实施例2,6可知，以氯化钠为电解质的罗丹明B废水的处理效果优于以硫酸钠为电解质的废水，因此本装置尤其适用于氯离子浓度较高的印染废水处理。
以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离技术原理的前提下，可对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；这些修改或者替换，也应当在本实用新型各实施例技术方案的范围内。
Claims (5)
1.一种光伏驱动的电催化降解印染废水处理装置，其特征在于，包括进水水箱、电解槽和出水水箱，进水水箱的出水口与电解槽的入水口通过管道一连通，管道一上连接有流量控制阀、流量计和蠕动泵；电解槽的出水口通过管道二与出水水箱的入水口连通，管道二上连接有流量控制阀和蠕动泵；
电解槽内设置有阳极电极板和阴极电极板，阳极电极板和阴极电极板均匀交错设置，且阳极电极板和阴极电极板位于电解池的中部位置，阳极电极板通过导线与升压器的正极连接，阴极电极板通过导线与升压器的阴极相连接，升压器通过导线与太阳能板连接；电解池外部设置有搅拌器和pH控制系统，搅拌器的搅拌头伸入电解池内，且位于电解池长度方向的一端，pH控制系统位于电解池长度方向的另一端，pH控制系统包括pH计和pH控制器，pH计的检测电极伸入电解池的电解液内，且pH计与pH控制器电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种光伏驱动的电催化降解印染废水处理装置，其特征在于，电解池内底面上设置有曝气管。
3.根据权利要求1所述的一种光伏驱动的电催化降解印染废水处理装置，其特征在于，pH控制器控制电解槽内电解液的pH值在2-5之间。
4.根据权利要求1所述的一种光伏驱动的电催化降解印染废水处理装置，其特征在于，阳极电极板是钛基形稳电极，涂层为钌氧化物或铱氧化物。
5.根据权利要求4所述的一种光伏驱动的电催化降解印染废水处理装置，其特征在于，阴极电极板是不锈钢板。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |