一種廢水處理用密閉式活塞流電催化裝置的製作方法

2023-06-04 03:09:26

本實用新型屬於廢水處理
技術領域：
，具體涉及一種廢水處理用密閉式活塞流電催化裝置，它有效解決有機化合物或其它還原性汙染物造成的COD濃度高、難於生化處理等問題，廣泛適用於水處理及其他環保領域。
背景技術：
：現代工業的區域發展模式導致了工業生產中產生的廢水需要集中處理，在廢水排入環境之前，需要先將不同工廠產生的廢水匯集到工業園區的廢水廠集中處理。這種類型的廢水處理系統最大的特點就是可以處理大流量，成分複雜的廢水,其中80％的廢水是通過集中式廢水處理廠進行處理的。這其中汙染物的成分主要是不可降解的物質，因此去除這些不可降解的物質是重要的難題。傳統的工藝包括物理，化學，生物方法，它們可以有效的降解大部分汙染物（除難降解物質），排入環境之前利用上述技術提高水質。然而，在經過這種處理工藝後，其廢水中仍有大量的殘留汙染物。因此，有必要儘可能多的去除這些廢水中的汙染物，有效解決有機化合物或其它還原性汙染物造成的COD濃度高、難於生化處理等問題。技術實現要素：針對現有技術中存在的上述問題，本實用新型的目的在於提供一種廢水處理用密閉式活塞流電催化裝置，它有效解決有機化合物或其它還原性汙染物造成的COD濃度高、難於生化處理等問題，廣泛適用於水處理及其他環保領域。所述的一種廢水處理用密閉式活塞流電催化裝置，包括電催化裝置，電催化裝置上、下兩端設有出液口和進液口，出液口和進液口由密封件與電催化裝置密封連接，其特徵在於電催化裝置靠近進液口一端設有阻塞流板，電催化裝置內設有一組不溶表面活性塗層陽極和網板陰極，不溶表面活性塗層陽極和網板陰極沿軸向交替設置，不溶表面活性塗層陽極與陽極電氣連接杆連接，網板陰極與陰極電氣連接杆連接，陽極電氣連接杆、陰極電氣連接杆分別與導電桿通過螺紋連接，導電桿和外部電源連接。所述的一種廢水處理用密閉式活塞流電催化裝置，其特徵在於不溶表面活性塗層陽極與陽極電氣連接杆通過螺紋方式連接，相鄰兩塊不溶表面活性塗層陽極之間放置有陽極支撐環，起到支撐作用。所述的一種廢水處理用密閉式活塞流電催化裝置，其特徵在於所述網板陰極與陰極電氣連接杆通過螺紋方式連接，相鄰兩塊網板陰極之間放置有陰極支撐環，起到支撐作用。所述的一種廢水處理用密閉式活塞流電催化裝置，其特徵在於所述的陽極支撐環、陰極支撐環上均設有卡槽，將網板陰極和不溶表面活性塗層陽極固定的同時起到陰陽極的絕緣作用。所述的一種廢水處理用密閉式活塞流電催化裝置，其特徵在於不溶表面活性塗層陽極與網板陰極均採用圓形結構，緊配設置在電催化裝置上。所述的一種廢水處理用密閉式活塞流電催化裝置，其特徵在於相鄰不溶表面活性塗層陽極與網板陰極之間的間距為30-80mm。所述的一種廢水處理用密閉式活塞流電催化裝置，其特徵在於電催化裝置由直徑50mm～300mm的ABS或UPVC材料製作而成，阻塞流板材質為ABS或UPVC，不溶表面活性塗層陽極為直徑為50mm～300mm的鈦網塗表面活性塗層，網板陰極為直徑為50mm～300mm不鏽鋼網板或鈦網板。所述的一種廢水處理用密閉式活塞流電催化裝置，其特徵在於不溶表面活性塗層陽極的陽極塗層為Ti/RuO2、Ti/PbO2或Ti/RuO2-IrO2。所述的電催化裝置的密閉式活塞流電催化成套深度處理廢水的方法，其特徵在於具體步驟如下：1）廢水通過溶液微濾器過濾去除懸浮顆粒物雜質，收集入溶液貯槽中，再通過溶液循環泵送至電催化裝置中，溶液微濾器與溶液循環泵之間的管道上或溶液貯槽上設有在線監測儀，在線監測儀與控制器信號連接，溶液循環泵、電源分配器輸入端均與控制器連接，電源分配器輸出端連接電催化裝置的外部電源，用於給電催化裝置的外部電源輸入對應電壓的電源；2）溶液泵送過程中，在線監測儀對廢水進行實時在線檢測，並將檢測結果反饋到控制器，由控制器控制溶液循環泵的出水量，同時給電源分配器信號使電源分配器分配出相應的電流條件給電催化裝置，同時廢水從電催化裝置底部的進液口經阻塞流板進入電催化裝置內，廢水在阻塞流板的作用下進行活塞式運動，使廢水中的有機化合物或其它還原性汙染物能夠沒有任何返混、分散均勻的進入電催化區域，在不溶表面活性塗層陽極與網板陰極作用進行催化氧化反應，廢水均勻通過整個電催化裝置後，達到有效的降解有機化合物或其它還原性汙染物的目的，處理後的合格廢水從出液口送至後液貯槽（18）中儲存並排放，廢水經處理後，其COD從100-2000ppm降至60ppm以下。所述的電催化裝置的密閉式活塞流電催化成套深度處理廢水的方法，其特徵在於廢水進入電催化裝置的流速為0.3-1.0m/h，廢水在電催化裝置停留時間為30-60min。通過採用上述技術，與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果：1）本實用新型通過採用限定的密閉式電催化廢水處理裝置，通過在線分析儀進行廢水在線分析檢測反饋到智能分配電源，實時採用不同的電流作用於電催化裝置上，該裝置的進液口設置阻塞流板，同時在該裝置內交替設置陽極和陰極，使有機化合物或其它還原性汙染物能夠沒有任何返混、分散均勻的進入電催化區域，在不溶表面活性塗層陽極與網板陰極作用進行催化氧化反應，廢水均勻通過整個電催化槽體後，達到有效的降解有機化合物或其它還原性汙染物的目的，處理後的合格廢水從出液口排出並排放，整個過程中不需要添加水處理藥劑等，因此不會有化學汙泥產生，避免了環境二次汙染，其廢水中的汙染物降解高效、運行成本低，由於該裝置為全封閉結構，根據處理廢水體系，如產生有害氣體可集中收集與處理；2）本實用新型的裝置由溶液微濾器、溶液輸送泵、溶液儲槽、在線分析儀、直流分配電源、變頻控制器、可編程控制器等組成自動化PCL控制，可以實現寬泛條件下進行廢水的處理。節省人力，可攜式成套裝置，模塊化組裝，可與其他廢水處理系統兼容，做到「即插即用」；３）本實用新型的該裝置及方法適用性廣，無需調整廢水酸鹼度、溫度等參數，可作為難降解廢水的可生化性預處理或不達標廢水的達標處理；或含鹽或金屬離子／有機複合廢水的COD減排工程，COD從100-2000ppm降至60ppm以下，該處理方法操作簡單方便，可用於廢水深度處理工程，處理後的出水滿足《城市汙水再生利用工業用水水質標（GB-T19923一2005》），用作冷卻用水、洗滌用水等工業過程，從而達到節水減排的目的。附圖說明圖1為本實用新型的結構示意圖；圖2為本實用新型圖1中Ａ處放大圖；圖3為本實用新型圖1中網狀陰極示意圖；圖4為本實用新型的電催化氧化反應機理圖。圖5為本實用新型的流程圖。圖中：1-進液口，2-出液口，3-阻塞流板，4-電催化裝置，5-不溶表面活性塗層陽極，6-網板陰極，7-密封件，8-陽極電氣連接杆，9-陰極電氣連接杆，10-陽極支撐環，11-陰極支撐環，12-導電桿，13-溶液微濾器，14-溶液貯槽，15-在線監測儀，16-控制器，17-電源分配器，18-後液貯槽，19-溶液循環泵。具體實施方式以下結合說明書附圖及實施例對本實用新型作進一步的描述，但本實用新型的保護範圍並不僅限於此：如圖1-3所示，本實用新型的一種密閉式活塞流電催化裝置，包括電催化裝置4，電催化裝置4上、下兩端設有出液口2和進液口1，出液口2和進液口1由密封件7與電催化裝置4密封連接，電催化裝置4靠近進液口1一端設有阻塞流板3，電催化裝置4內設有一組不溶表面活性塗層陽極5和網板陰極6，不溶表面活性塗層陽極5和網板陰極6沿軸向交替設置，所述不溶表面活性塗層陽極5與陽極電氣連接杆8通過螺紋方式連接，每兩塊陽極5之間放置有陽極支撐環10，起到支撐作用。所述網板陰極6與陰極電氣連接杆9通過螺紋方式連接，每兩塊網板陰極6之間放置有陰極支撐環11，起到支撐作用，同時陽極電氣連接杆8、陰極電氣連接杆9分別通過螺紋連接的方式和導電桿12連接，導電桿12和外部電源連接。本實用新型的不溶表面活性塗層陽極5與網板陰極6均採用圓形結構，緊配設置在電催化裝置4上，電催化裝置4由直徑50mm～300mm的ABS或UPVC材料製作而成，阻塞流板3材質為ABS，不溶表面活性塗層陽極5由直徑為50mm～300mm的鈦網塗表面活性塗層，網板陰極6由不鏽鋼網板或鈦網板製作而成。本實用新型的不溶表面活性塗層陽極5的陽極塗層為鈦網塗表面活性塗層，具體為Ti/RuO2、Ti/PbO2、Ti/RuO2-IrO2。本實用新型實施例中的陽極塗層為Ti/RuO2，電催化裝置4由直徑100mm的ABS或UPVC材料製作而成，阻塞流板3材質為ABS，不溶表面活性塗層陽極5由直徑為100mm的鈦網塗表面活性塗層，網板陰極6由直徑為100mm的鈦網板製作而成，相鄰不溶表面活性塗層陽極5與網板陰極6之間的間距為45mm。如圖5所示，本實用新型的密閉式活塞流電催化成套深度處理廢水的方法，具體步驟如下：1）廢水通過溶液微濾器13過濾去除懸浮顆粒物雜質，收集入溶液貯槽14中，再通過溶液循環泵19送至電催化裝置4中，溶液微濾器13與溶液循環泵19之間的管道上或溶液貯槽14上設有在線監測儀15，在線監測儀15與控制器16信號連接，溶液循環泵19、電源分配器17輸入端均與控制器16連接，電源分配器17輸出端連接電催化裝置4的外部電源，用於給電催化裝置4的外部電源輸入對應電壓的電源；2）溶液泵送過程中，在線監測儀15對廢水進行實時在線檢測，並將檢測結果反饋到控制器16，由控制器16控制溶液循環泵19的出水量，同時給電源分配器17信號使電源分配器17分配出相應的電流條件給電催化裝置4，同時廢水從電催化裝置4底部的進液口1經阻塞流板3進入電催化裝置4內，廢水在阻塞流板3的作用下進行活塞式運動，使廢水中的有機化合物或其它還原性汙染物能夠沒有任何返混、分散均勻的進入電催化區域，在不溶表面活性塗層陽極5與網板陰極6作用進行催化氧化反應，廢水均勻通過整個電催化裝置4後，達到有效的降解有機化合物或其它還原性汙染物的目的，處理後的合格廢水從出液口2送至後液貯槽18中儲存並排放，廢水經處理後，其COD從100-2000ppm降至60ppm以下，為了提高廢水處理效果，本實用新型將相鄰不溶表面活性塗層陽極5與網板陰極6之間的間距為30-80mm，廢水進入電催化裝置4的流速為3-10m/h，廢水在電催化裝置4停留時間為30-80min（相當於催化時間）。本實用新型通過在線監測儀15與控制器16、電源分配器17進行連鎖，根據處理溶液的不同成份通過電催化裝置4供給不同的電流進行電催化反應，從而達到處理的目的如圖4所示，本實用新型的密閉式活塞流電催化技術的原理：利用不溶表面活性塗層（陽極塗層為金屬氧化物MOx）電極在電場作用下，發生電化學反應，產生具有強氧化能力的羥基自由基（·OH基團），從而使許多難以降解有機汙染物氧化或礦化為CO2和H2O或其它相對易降解的小分子有機物，其反應機理如圖4表示。首先溶液中的OH-或H2O在陽極表面放電並形成羥基自由基(下列式中MOx為氧化電極)：MOx+OH--e-→MOx(·OH)或MOx+H2O→MOx(·OH)+H++e-1）然後吸附在陽極表面的羥基自由基和陽極上現存的氧反應，並使氫氧自由基中的氧轉移給金屬氧化物晶格，而形成高價氧化物MOx+1：MOx(·OH)→MOx+1+H++e-（2）當溶液中存在可氧化的有機汙染物Ｒ時，則反應按（3）、（4）進行：R+MOx(·OH)z→CO2+MOx+zH++ze-（3）R+MOx+1→RO+MOx（4）當溶液中沒有可氧化的有機物時，兩種狀態的活性氧按式（5）和（6）進行氧析出反應：MOx(·OH)→1/2Ｏ2+MOx+H++e-（5）MOx+1→1/2Ｏ2+MOx（6）實施例1-4：本實用新型使用時，將電催化裝置4、溶液微濾器13、溶液輸送泵19、溶液貯槽14等設備連接起來，將在線監測儀15放置到溶液貯槽14內或溶液微濾器13與溶液循環泵19之間的連接管道上，外部電源及直流分配電源和電催化裝置4連通，控制器16控制電源分配器17和溶液循環泵19。連接好後將COD為205ppm、310ppm、415ppm及525ppm的印染廢水通過過濾器過濾去除懸浮顆粒物雜質，過程通過在線監測儀15進行廢水在線分析檢測反饋到控制器16，控制器16控制溶液循環泵19及電源分配器17，往電催化裝置4送相應流速的廢水，同時給電催化裝置4分配對應的電源，廢水在輸液泵的作用下以流速為0.8m/h、0.6m/h、0.4m/h及0.3m/h從電催化裝置4底部的進液口1經阻塞流板3進入電催化裝置4內，廢水在阻塞流板3的作用下進行活塞式運動，使廢水中的有機化合物或其它還原性汙染物能夠沒有任何返混、分散均勻的進入電催化區域，在不溶表面活性塗層陽極5與網板陰極6作用進行催化氧化反應，在電流密度80A/m2、90A/m2、110A/m2和125A/m2條件下通過不同流速進行30min、40min、60min及80min反應，廢水均勻通過整個電催化裝置4後，達到有效的降解有機化合物或其它還原性汙染物的目的，處理後的合格廢水其COD55ppm、58ppm、56ppm及57ppm，於小於60ppm從出液口2排出並排放，處理結果如表1所示。表1：印染廢水處理結果項目1234原水COD/mg/l205310415525處理流量/m/h0.80.60.40.3電流密度/A/m28090110125處理後COD/mg/l55585657當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp