CN103420451B - 一种电化学多重氧化污水处理设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电化学多重氧化污水处理设备，包括外环电池***、中心电池***、微孔导管和刮渣装置。其中，中心电池***电极电解中性溶液产生臭氧，外环电池***电极电解水产生羟基自由基(·OH)，二者能够快速氧化水中难降解的有机物。外环电池***电极电解反应还能直接去除污水中一些难降解的有机物和盐分。外环电池***电化学氧化所产生的气体溶于水后会形成微气泡，能够粘附污水中细小悬浮颗粒及油性物质，被刮渣装置刮除。本发明将电化学去污和高级氧化去污相结合，能够同时除去污水中的盐分、有机物、悬浮物和细菌等成分，不仅处理速度快，成本低，而且还能用于污水的预处理和深度净化处理。

Description

一种电化学多重氧化污水处理设备
技术领域
本发明属于环保与节能技术领域，涉及一种污水处理设备，特别涉及一种电化学多重氧化污水处理设备。
背景技术
随着我国工业的发展，工业污水的排放量日益增加。工业污水主要来源于染料、医药、农药、化工等行业的生产过程，其成分非常复杂，包括盐分、有机物、悬浮物和细菌等，其中以高浓度的有机物为主。这些有毒有害的有机物包括苯酚、多氯硝基苯、三嗪物质、苯并***等，它们在污水中浓度高，毒性大，化学需氧量高，难以被普通微生物降解，因此污染程度大，持续时间长，处理难度高，是水污染防治中的热点和难点，其治理研究已引起国内外专家的日益重视。如果这些污水不加处理直接向环境排放，势必导致严重的环境灾难。
目前污水中高浓度有机物的处理方法有物理处理，化学处理和生物处理等。但这些处理方法单一，处理流程复杂，处理成本高，而且不能同时除去污水中的多种有毒有害成分，处理效果不佳。
发明内容
本发明针对现有工业污水处理方法的不足，提供了一种电化学多重氧化污水处理设备，包括外环电池***和位于外环电池***中间的中心电池***，二者通过合成材料隔板隔开，其特征在于：外环电池***由外环电极阳极、外环电极阴极组成，它们均为金属电极，外环电池***的电解液为污水；中心电池***由中心电极阳极、中心电极阴极和位于二者之间的隔膜组成；中心电极阳极为金属电极，中心电极阴极为石墨电极，中心电池***的电解液为中性盐溶液；中心电极阳极和隔膜之间为中心电极阳极室，通过阳极电解液冷却管和位于其上方的中心电极阳极电解液高位槽兼气液分离器相连，中心电极阳极和中心电池***内壁之间为中心电极阳极冷却室；中心电极阴极和隔膜之间为中心电极阴极室，通过阴极电解液冷却管和位于其上方的中心电极阳极电解液高位槽兼气液分离器相连，中心电极阴极和中心电池***内壁之间为中心电极阴极冷却室；高位槽兼气液分离器顶部至少有一根微孔导管伸入外环电池***电解液中。
另外，本发明一种电化学多重氧化污水处理设备中，所述外环电极阳极为钛基二氧化铅，外环电极阴极为不锈钢。所述中心电极阳极为铁基二氧化铅，且表面覆盖有亲水性孔膜。所述中性盐溶液为中性NaCl溶液。所述隔膜材料为微孔陶瓷。所述外环电池***的顶部还有刮渣装置。
本发明的有益效果是：
因为本发明将外环电池***、中心电池***、微孔导管和刮渣装置联用，将电化学去污和高级氧化去污相结合，所以本设备能够同时除去污水中的盐分、有机物、悬浮物和细菌等成分，不仅处理速度快，成本低，而且还能用于污水的预处理和深度净化处理，是一种集多功能于一身的污水处理设备。
附图说明
下面结合附图对本发明一种高效电化学多重氧化污水处理设备作进一步的说明
图1为实施方式一的一种高效电化学多重氧化污水处理设备的剖面图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施形态进行详细的说明
污水中主要有盐分、有机物、悬浮物和细菌等成分，常规污水处理方法比较单一，不能同时去除上述成分。为了克服这一缺陷，本发明设计了两个联用的电池***，将电化学去污和高级氧化去污相结合，从而改善了去污效果，提高了去污效率，降低了去污成本。
本发明的去污原理如下所述：
本发明包含外环电池***、中心电池***、微孔导管和刮渣装置四个功能装置，其中，中心电池***电极电解能够产生臭氧（O3），可通过微孔导管扩散到污水中。外环电池***均采用金属电极，金属电极产生的电场能够直接氧化水或氢氧根离子，从而产生羟基自由基（·OH）。臭氧和羟基自由基都是极强的氧化剂，能够快速氧化水中难降解的有机物，使其矿化为碳酸盐，它们对有机污染物的氧化更彻底，效率更高，而且氧化时不产生二次污染物。另外，外环电极表面的吸附作用和臭氧同时作用能够产生良好的杀菌效果。此外，污水中的盐离子和难降解的有机物可在外环电极表面发生氧化还原反应而得到去除。最后，外环电池***电化学氧化所产生的气体溶于水后会形成微气泡，能够粘附污水中细小悬浮颗粒及油性物质，形成漂浮絮体上浮至水面，从而被刮渣装置刮除。
电化学去污是指难降解的有机物在电极表面发生氧化还原反应，同时可以达到除盐的效果。高级氧化去污是指利用电化学反应产生的氧化剂羟基自由基(·OH)和臭氧(O3)降解污染物。因此，本发明将电化学去污和高级氧化去污相结合，能够同时除去污水中的盐分、有机物、悬浮物和细菌等成分，不仅处理速度快，成本低，而且还能用于污水的预处理和深度净化处理。
实施方式
在本实施方式中，为了保证污水中的盐分、有机物、悬浮物和细菌等成分同时得到去除，故采用了以下结构：
图1为实施方式一的一种高效电化学多重氧化污水处理设备的剖面图。
如图1所示，实施方式一的一种电化学多重氧化污水处理设备，包括外环电池***16和位于外环电池***16中间的中心电池***17，二者16、17通过合成材料隔板隔开。外环电池***16由外环电极阳极13、外环电极阴极14组成，其中，外环电极阳极13为钛基二氧化铅，外环电极阴极14为不锈钢，外环电池***16的电解液为污水。中心电池***17由中心电极阳极1、中心电极阴极7和位于二者之间的隔膜6组成；中心电极阳极1为铁基二氧化铅，中心电极阴极7为石墨电极，中心电池***17的电解液为中性NaCl溶液。中心电极阳极1的表面还覆盖有亲水性孔膜，便于电极同电解液接触发生电解反应。隔膜6材料为微孔陶瓷，起到阴阳积之间质子交换的作用。
另外，中心电极阳极1和隔膜6之间为中心电极阳极室2，通过阳极电解液冷却管4和位于其2上方的中心电极阳极电解液高位槽兼气液分离器5相连，该高位槽兼气液分离器5能够为中心电极阳极室2提供电解液，同时能够对电极反应产生的臭氧进行气液分离。中心电极阴极7和隔膜6之间为中心电极阴极室8，通过阴极电解液冷却管10和位于其8上方的中心电极阳极电解液高位槽兼气液分离器11相连，该高位槽兼气液分离器11能够为中心电极阴极室8提供电解液，同时能够对电极反应产生的臭氧进行气液分离。中心电极阳极1和中心电池***17内壁之间为中心电极阳极冷却室3，中心电极阴极7和中心电池***17内壁之间为中心电极阴极冷却室9，这两个冷却室3、9均采用水冷***，起到为中心电池***17降温的作用。
另外，中心电池***17顶部有两根微孔导管12伸入外环电池***16电解液中，中心电池***17发生电极反应时产生的臭氧能够通过该微孔导管12扩散到污水中，从而起到杀菌和氧化作用。外环电池***16发生电化学氧化，其16产生的气体溶于水中会形成微气泡，能够粘附污水中细小悬浮颗粒及油性物质，形成漂浮絮体上浮至水面，从而被位于外环电池***18的顶部的刮渣装置15刮除。
作为本发明的优选方案，中心电池***17还可以附属一个压力泵，通过泵的加压作用，可以使臭氧更容易溶于有机污水中，从而增加污水中的臭氧浓度，起到更好的氧化效果。。
进一步，本发明一种电化学多重氧化污水处理设备可以用于高浓度有机污水的预处理，能够减少预处理的工艺，减少后续处理工艺的负担。另一方面，本发明还可用于污水的深度净化处理，使出水效果更好。

Claims (7)

1.一种电化学多重氧化污水处理设备，包括外环电池***(16)和位于外环电池***(16)中间的中心电池***(17)，二者(16、17)通过合成材料隔板隔开，其特征在于：外环电池***(16)由外环电极阳极(13)、外环电极阴极(14)组成，它们(13、14)均为金属电极，外环电池***(16)的电解液为污水；中心电池***(17)由中心电极阳极(1)、中心电极阴极(7)和位于二者之间的隔膜(6)组成；中心电极阳极(1)为金属电极，中心电极阴极(7)为石墨电极，中心电池***(17)的电解液为中性盐溶液；中心电极阳极(1)和隔膜(6)之间为中心电极阳极室(2)，通过阳极电解液冷却管(4)和位于其(2)上方的中心电极阳极电解液高位槽兼气液分离器(5)相连，中心电极阳极(1)和中心电池***(17)内壁之间为中心电极阳极冷却室(3)；中心电极阴极(7)和隔膜(6)之间为中心电极阴极室(8)，通过阴极电解液冷却管(10)和位于其(8)上方的中心电极阴极电解液高位槽兼气液分离器(11)相连，中心电极阴极(7)和中心电池***(17)内壁之间为中心电极阴极冷却室(9)；高位槽兼气液分离器(5、11)顶部至少有一根微孔导管(12)伸入外环电池***(16)电解液中。
2.根据权利要求1所述的一种电化学多重氧化污水处理设备，其特征在于：外环电极阳极(13)为钛基二氧化铅，外环电极阴极(14)为不锈钢。
3.根据权利要求1所述的一种电化学多重氧化污水处理设备，其特征在于：中心电极阳极(1)为铁基二氧化铅。
4.根据权利要求1所述的一种电化学多重氧化污水处理设备，其特征在于：中心电极阳极(1)表面覆盖有亲水性孔膜。
5.根据权利要求1所述的一种电化学多重氧化污水处理设备，其特征在于：中性盐溶液为中性NaCl溶液。
6.根据权利要求1所述的一种电化学多重氧化污水处理设备，其特征在于：隔膜(6)材料为微孔陶瓷。
7.根据权利要求1所述的一种电化学多重氧化污水处理设备，其特征在于：外环电池***(18)的顶部还有刮渣装置(15)。
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