CN213569939U - 一种连续电催化废水处理装置 - Google Patents

Abstract

一种连续电催化废水处理装置，涉及水处理装置技术领域，包括电解槽、管式膜组件、直流电源以及循环泵，管式膜组件设置于电解槽内，电解槽内设有包覆管式膜组件的粒子电极，电解槽的相对内壁上分别设有阳极与阴极，阳极与直流电源的正极相连接，阴极与直流电源的负极相连接，电解槽靠近底部的外壁上固接有循环出水口，管式膜组件的上端部延伸至电解槽的外部，管式膜组件位于电解槽上方的外壁上连接有进水口，循环泵通过循环管线与循环出水口以及进水口相连接，本实用新型解决了传统技术中装置的电能消耗大，降低了电解的反应效率的问题。

Description

一种连续电催化废水处理装置

技术领域

本实用新型涉及水处理装置技术领域，具体涉及一种连续电催化废水处理装置。

背景技术

由于商业、工业、农业不断进步，工业化生产中的污水、生活污水以及饮用水源等多种水体中的氮元素含量不断上升。其中，以硝酸盐氮污染的危害最为严重，关于硝酸盐氮污染的研究与治理已愈来愈引起人们的关注。

传统的电化学还原去除硝态氮，阴离子硝酸根需要克服电场力到阴极上进行还原反应，电能消耗大，大大降低了电解的反应效率；采用三维电极去除水中硝态氮的方法能有效解决电化学电解还原水中硝态氮的效率低的问题。但三维电极还原去除硝态氮的方法仍存在部分缺陷丞待改进。

申请号为CN104163479A的专利，提到了一种三维电极去除水中硝态氮的方法及其装置。该发明利用活性炭和泡沫铜双填料增强传质过程，在此基础上利用电化学氧化还原作用去除水中硝态氮；但是，利用活性炭和泡沫铜双填料作为粒子电极，而不加入绝缘粒子，短路电流较大，容易出现电流短路，降低电流效率。

申请号为CN102020342B的专利，提到了一种复三维电极反应器及其在含氮有机废水处理中的应用。该发明以活性炭和涂有聚乙烯醇凝胶作为填充材料，减少了粒子电极间的短路电流；但聚乙烯醇凝胶存在机械强度差、干凝胶再溶胀性差、溶胀速率慢等缺点，该装置提到的装置运行一段时间后，填料会被堵塞，需要定期进行反冲洗，操作复杂，成本高。

综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种连续电催化废水处理装置，用以解决传统技术中装置的电能消耗大，降低了电解的反应效率；以及装置中的填料会被堵塞，需要定期进行反冲洗，操作复杂，成本高的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种连续电催化废水处理装置，包括电解槽、管式膜组件、直流电源以及循环泵，所述管式膜组件设置于所述电解槽内，所述电解槽内设有包覆所述管式膜组件的粒子电极，所述电解槽的相对内壁上分别设有阳极与阴极，所述阳极与所述直流电源的正极相连接，所述阴极与所述直流电源的负极相连接，所述电解槽靠近底部的外壁上固接有循环出水口，所述管式膜组件的上端部延伸至所述电解槽的外部，所述管式膜组件位于所述电解槽上方的外壁上连接有进水口，所述循环泵通过循环管线与所述循环出水口以及所述进水口相连接。

作为一种优化的方案，所述电解槽内还设有外环状不锈钢网，所述外环状不锈钢网包覆所述阳极与所述阴极。

作为一种优化的方案，所述电解槽内还设有中环状不锈钢网，所述中环状不锈钢网包覆所述粒子电极。

作为一种优化的方案，所述电解槽内还设有内环状不锈钢网，所述内环状不锈钢网包覆所述管式膜组件。

作为一种优化的方案，所述管式膜组件靠近其下端部的外壁上还连接有出水口。

作为一种优化的方案，所述管式膜组件的下端部连接有废水进料管。

作为一种优化的方案，所述管式膜组件的上端部连接有浓缩液排出管。

作为一种优化的方案，所述浓缩液排出管上连接有第一压力表和第一压力调节阀。

作为一种优化的方案，所述电解槽的外壁上还固接有连通其内腔的电解液出水口，所述电解液出水口高于所述电解槽内的液面高度。

作为一种优化的方案，所述电解液出水口上还设有监测仪表。

作为一种优化的方案，所述电解槽的顶部还设有气相管线。

作为一种优化的方案，所述气相管线上连接有第二压力表和第二压力调节阀。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

原料废水经过管式膜组件过滤后，将大分子有机物、无机碳及其他无法穿过膜的物质隔离膜前，仅允许阴阳离子及水等穿过膜，进入电解槽，保证了电解槽中电解液的水质（低碳量），使填料不会在短时间内被碳颗粒或大分子有机物堵塞，只需在检维修期间对管式膜组件的膜进行简单的冲洗即可，运行更加稳定，清洗操作更加方便；

粒子电极和电解槽利用循环泵进行外循环，增强传质过程，提高电解效率；

粒子电极选用活性炭和涂布聚酰亚胺的活性炭双填料，涂布聚酰亚胺的活性炭作为绝缘粒子，导电活性炭和绝缘粒子混合构成电解槽填料，可以有效减

少粒子电极间的短路电流，增强反应电流，提高床层填料中粒子电极的复极化率，从而提高电流效率；绝缘粒子选用聚酰亚胺作为涂层，而不选用聚乙烯醇凝胶和乙酸纤维素，因为聚酰亚胺具有耐磨损、耐腐蚀、高抗蠕变、低热膨胀系数、高电绝缘等优异性能；

该发明的整个装置实现废水中硝酸盐氮处理的自动化、连续化；操作控制简便，易于大规模制造与安装，应用范围广。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1-电解槽；2-管式膜组件；3-直流电源；4-循环泵；5-阴极；6-阳极；7-粒子电极；8-废水进料管；9-浓缩液排出管；10-电解液出水口；11-气相管线；12-外环状不锈钢网；13-出水口；14-中环状不锈钢网；15-内环状不锈钢网；16-进水口；17-循环出水口。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，连续电催化废水处理装置，包括电解槽1、管式膜组件2、直流电源3以及循环泵4，管式膜组件2设置于电解槽1内，电解槽1内设有包覆管式膜组件2的粒子电极7，电解槽1的相对内壁上分别设有阳极6与阴极5，阳极6与直流电源3的正极相连接，阴极5与直流电源3的负极相连接，电解槽1靠近底部的外壁上固接有循环出水口17，管式膜组件2的上端部延伸至电解槽1的外部，管式膜组件2位于电解槽1上方的外壁上连接有进水口16，循环泵4通过循环管线与循环出水口17以及进水口16相连接。

管式膜组件2的结构为市面上所常见的，其工作原理也为本领域技术人员公知常识，所以在此结构不多做赘述。

电解槽1内还设有外环状不锈钢网12，外环状不锈钢网12包覆阳极6与阴极5。

电解槽1内还设有中环状不锈钢网14，中环状不锈钢网14包覆粒子电极7。

电解槽1内还设有内环状不锈钢网15，内环状不锈钢网15包覆管式膜组件2。

管式膜组件2靠近其下端部的外壁上还连接有出水口13。

管式膜组件2的下端部连接有废水进料管8。

管式膜组件2的上端部连接有浓缩液排出管9，并经闪蒸后送至废水收集池进行收集。

浓缩液排出管9上连接有第一压力表和第一压力调节阀，控制压力值在0.3-0.6MPa。

电解槽1的外壁上还固接有连通其内腔的电解液出水口10，电解液出水口10高于电解槽1内的液面高度。

电解液出水口10上还设有监测仪表。

电解槽1的顶部还设有气相管线11，将电解产生的N₂、NH₄ 及其他气体送至尾气处理系统。

气相管线11上连接有第二压力表和第二压力调节阀，控制压力值为0.1MPa。

阳极6为Ti/TiO₂ 纳米管阵列电极，阴极5为Pd-Cu/γ-Al₂O₃。

其中，阴极5、阳极6可根据装置需要选用1-4对。

其中，粒子电极7由活性炭和涂布聚酰亚胺（PI）的活性炭组成，涂布聚酰亚胺（PI）的活性炭作为绝缘粒子，导电粒子和绝缘粒子按照体积比1:1 填装在电解槽1中。

其中，直流电源3上设有电流显示屏，调节直流电源3上的电流大小，维持电流密度为10-25mA/cm²，优选电流密度为15mA/cm²。

其中，管式膜组件2所用的膜为聚砜膜。

其中，管式膜组件2膜前压力控制在0.3-0.6MPa，优选膜前压力为0.5MPa。

其中，电解液出水管线上安装有监测仪表，选用法国AWA 硝酸盐在线检测CX1000-8000。

本装置的工作原理为：

电解装置初始运行时，配置一定量的200mg/L 的氯化钠电解质溶液加入到电解槽1中，使氯化钠电解质溶液完全浸没电极并不超过电解槽1侧上方的电解液出水口10；开启循环泵4，以电解质溶液建立电解槽1→循环泵4→管式膜组件2之间循环，再补充上述氯化钠电解质溶液至适当位置；开启电源，同时开启废水进料管8，进行废水中的硝酸盐氮的电催化还原。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种连续电催化废水处理装置，其特征在于：包括电解槽（1）、管式膜组件（2）、直流电源（3）以及循环泵（4），所述管式膜组件（2）设置于所述电解槽（1）内，所述电解槽（1）内设有包覆所述管式膜组件（2）的粒子电极（7），所述电解槽（1）的相对内壁上分别设有阳极（6）与阴极（5），所述阳极（6）与所述直流电源（3）的正极相连接，所述阴极（5）与所述直流电源（3）的负极相连接，所述电解槽（1）靠近底部的外壁上固接有循环出水口（17），所述管式膜组件（2）的上端部延伸至所述电解槽（1）的外部，所述管式膜组件（2）位于所述电解槽（1）上方的外壁上连接有进水口（16），所述循环泵（4）通过循环管线与所述循环出水口（17）以及所述进水口（16）相连接。

2.根据权利要求1所述的一种连续电催化废水处理装置，其特征在于：所述电解槽（1）内还设有外环状不锈钢网（12），所述外环状不锈钢网（12）包覆所述阳极（6）与所述阴极（5），所述电解槽（1）内还设有中环状不锈钢网（14），所述中环状不锈钢网（14）包覆所述粒子电极（7），所述电解槽（1）内还设有内环状不锈钢网（15），所述内环状不锈钢网（15）包覆所述管式膜组件（2）。

3.根据权利要求1所述的一种连续电催化废水处理装置，其特征在于：所述管式膜组件（2）靠近其下端部的外壁上还连接有出水口（13）。

4.根据权利要求1所述的一种连续电催化废水处理装置，其特征在于：所述管式膜组件（2）的下端部连接有废水进料管（8）。

5.根据权利要求1所述的一种连续电催化废水处理装置，其特征在于：所述管式膜组件（2）的上端部连接有浓缩液排出管（9）。

6.根据权利要求5所述的一种连续电催化废水处理装置，其特征在于：所述浓缩液排出管（9）上连接有第一压力表和第一压力调节阀。

7.根据权利要求1所述的一种连续电催化废水处理装置，其特征在于：所述电解槽（1）的外壁上还固接有连通其内腔的电解液出水口（10），所述电解液出水口（10）高于所述电解槽（1）内的液面高度。

8.根据权利要求7所述的一种连续电催化废水处理装置，其特征在于：所述电解液出水口（10）上还设有监测仪表。

9.根据权利要求1所述的一种连续电催化废水处理装置，其特征在于：所述电解槽（1）的顶部还设有气相管线（11）。

10.根据权利要求9所述的一种连续电催化废水处理装置，其特征在于：所述气相管线（11）上连接有第二压力表和第二压力调节阀。

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