公布日：2023.11.14
申請(qǐng)日：2023.09.21
分類(lèi)號(hào)：C02F1/467(2023.01)I;C02F7/00(2006.01)I;C02F1/32(2023.01)I;B01D21/02(2006.01)I;C02F1/72(2023.01)I;C02F1/00(2023.01)N;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種三維電化學(xué)廢水處理裝置及降解處理廢水中有機(jī)物的方法；本發(fā)明的三維電化學(xué)廢水處理裝置采用柱狀電極，并且采用一個(gè)陽(yáng)極柱和至少兩個(gè)陰極柱的組合方式，還優(yōu)化了陽(yáng)極柱和陰極柱的位置分布方式，減少了短路電流，降低了能耗；本發(fā)明能提高對(duì)廢水中有機(jī)污染物的降解效率，能夠極大提高廢水的可生化性。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種三維電化學(xué)廢水處理裝置，其特征在于：所述三維電化學(xué)廢水處理裝置包括殼體、至少兩個(gè)陰極柱、一個(gè)陽(yáng)極柱、顆粒電極和電源；所述殼體用于容納廢水，所述顆粒電極填充在殼體內(nèi)，所述電源的正極與陽(yáng)極柱電連接，所述電源的負(fù)極與陰極柱電連接；所述陰極柱和陽(yáng)極柱均為柱狀且分別豎直插入殼體內(nèi)，所述陽(yáng)極柱與各個(gè)陰極柱之間的間距相等。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維電化學(xué)廢水處理裝置，其特征在于：所述陰極柱和陽(yáng)極柱為直徑相等的圓柱狀，所述陽(yáng)極柱與各個(gè)陰極柱之間的間距是陽(yáng)極柱直徑的6-12倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維電化學(xué)廢水處理裝置，其特征在于：所述三維電化學(xué)廢水處理裝置還包括用于向殼體內(nèi)產(chǎn)生超聲波和曝氣的超聲波和曝氣發(fā)生裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三維電化學(xué)廢水處理裝置，其特征在于：所述超聲波和曝氣發(fā)生裝置位于殼體底部，所述超聲波和曝氣發(fā)生裝置的超聲波探頭伸入殼體內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維電化學(xué)廢水處理裝置，其特征在于：所述殼體底部設(shè)有進(jìn)水口，所述殼體上部設(shè)有溢流口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維電化學(xué)廢水處理裝置，其特征在于：所述顆粒電極為碳摻雜過(guò)渡金屬形成的金屬化碳顆粒。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維電化學(xué)廢水處理裝置，其特征在于：所述陽(yáng)極柱為金屬電極，所述陰極柱為石墨電極。
8.一種降解處理廢水中有機(jī)物的方法，其特征在于：包括如下步驟：(1)將廢水輸送至均質(zhì)區(qū)進(jìn)行均質(zhì)處理；(2)將均質(zhì)區(qū)的廢水輸送至權(quán)利要求1至7任意一項(xiàng)所述的三維電化學(xué)廢水處理裝置內(nèi)，進(jìn)行電化學(xué)氧化處理；(3)將經(jīng)過(guò)步驟(2)處理后的廢水輸送至緩沖區(qū)，緩沖區(qū)的廢水一部分回流至均質(zhì)區(qū)，緩沖區(qū)的廢水另一部分輸送至紫外氧化處理裝置，在氧化劑和紫外光的作用下氧化處理；(4)將經(jīng)過(guò)步驟(3)處理后的廢水輸送至沉淀池沉淀。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的降解處理廢水中有機(jī)物的方法，其特征在于：所述步驟(2)中，回流至均質(zhì)區(qū)的廢水先經(jīng)過(guò)水力空化裝置進(jìn)行水力空化處理，水力空化裝置為變徑的管道組合，在管道中內(nèi)置螺旋噴嘴，廢水在水力空化裝置內(nèi)產(chǎn)生漩渦并得到加速。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的降解處理廢水中有機(jī)物的方法，其特征在于：所述步驟(2)中，氧化劑為過(guò)硫酸鉀。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種三維電化學(xué)廢水處理裝置，解決現(xiàn)有三維電極反應(yīng)器短路電流大、顆粒電極表面沉淀物附著導(dǎo)致板結(jié)的問(wèn)題。
本發(fā)明的目的之二是提供一種降解處理廢水中有機(jī)物的方法，能提高對(duì)廢水中有機(jī)污染物的降解效率，能夠極大提高廢水的可生化性。
為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案：
一種三維電化學(xué)廢水處理裝置，所述三維電化學(xué)廢水處理裝置包括殼體、至少兩個(gè)陰極柱、一個(gè)陽(yáng)極柱、顆粒電極和電源；所述殼體用于容納廢水，所述顆粒電極填充在殼體內(nèi)，所述電源的正極與陽(yáng)極柱電連接，所述電源的負(fù)極與陰極柱電連接；所述陰極柱和陽(yáng)極柱均為柱狀且分別豎直插入殼體內(nèi)，所述陽(yáng)極柱與各個(gè)陰極柱之間的間距相等。
作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述陰極柱和陽(yáng)極柱為直徑相等的圓柱狀，所述陽(yáng)極柱與各個(gè)陰極柱之間的間距是陽(yáng)極柱直徑的6-12倍。
作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述三維電化學(xué)廢水處理裝置還包括用于向殼體內(nèi)產(chǎn)生超聲波和曝氣的超聲波和曝氣發(fā)生裝置。
作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述超聲波和曝氣發(fā)生裝置位于殼體底部，所述超聲波和曝氣發(fā)生裝置的超聲波探頭伸入殼體內(nèi)。
作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述殼體底部設(shè)有進(jìn)水口，所述殼體上部設(shè)有溢流口。
作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述顆粒電極為碳摻雜過(guò)渡金屬形成的金屬化碳顆粒。
作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述陽(yáng)極柱為金屬電極，所述陰極柱為石墨電極。
一種降解處理廢水中有機(jī)物的方法，包括如下步驟：
(1)將廢水輸送至均質(zhì)區(qū)進(jìn)行均質(zhì)處理；
(2)將均質(zhì)區(qū)的廢水輸送至三維電化學(xué)廢水處理裝置內(nèi)，進(jìn)行電化學(xué)氧化處理；
(3)將經(jīng)過(guò)步驟(2)處理后的廢水輸送至緩沖區(qū)，緩沖區(qū)的廢水一部分回流至均質(zhì)區(qū)，緩沖區(qū)的廢水另一部分輸送至紫外氧化處理裝置，在氧化劑和紫外光的作用下氧化處理；
(4)將經(jīng)過(guò)步驟(3)處理后的廢水輸送至沉淀池沉淀。
作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述步驟(2)中，回流至均質(zhì)區(qū)的廢水先經(jīng)過(guò)水力空化裝置進(jìn)行水力空化處理，水力空化裝置為變徑的管道組合，在管道中內(nèi)置螺旋噴嘴，廢水在水力空化裝置內(nèi)產(chǎn)生漩渦并得到加速。
作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述步驟(2)中，氧化劑為過(guò)硫酸鉀。
本發(fā)明的有益效果：
1、本發(fā)明的三維電化學(xué)廢水處理裝置采用柱狀電極，并且采用一個(gè)陽(yáng)極柱和至少兩個(gè)陰極柱的組合方式，還優(yōu)化了陽(yáng)極柱和陰極柱的位置分布方式，減少了短路電流，降低了能耗。
2、本發(fā)明的三維電化學(xué)廢水處理裝置引入了超聲波和曝氣發(fā)生裝置，超聲波一方面提供聲學(xué)空化條件，空化泡坍塌的環(huán)境下產(chǎn)生強(qiáng)氧化自由基對(duì)廢水中污染物進(jìn)行降解，超聲波另一方面能使得顆粒和電極表面的沉積物迅速脫落，系統(tǒng)運(yùn)行效果得以持續(xù)保持。
3、本發(fā)明設(shè)計(jì)了緩沖區(qū)的回流，單位時(shí)間內(nèi)的回流量遠(yuǎn)大于處理量，三維電化學(xué)廢水處理裝置停留時(shí)間僅10分鐘即可實(shí)現(xiàn)高效處理效果，極大程度上降低了三維電化學(xué)廢水處理裝置的設(shè)計(jì)體積，有效降低投資成本和運(yùn)行成本。同時(shí)，回流路徑中會(huì)經(jīng)過(guò)一個(gè)水力空化裝置，能進(jìn)一步對(duì)廢水中的有機(jī)污染物進(jìn)行氧化降解。
4、本發(fā)明增加了紫外光與過(guò)硫酸鉀的協(xié)同處理，作為后處理技術(shù)，一方面對(duì)前端氧化中間體作進(jìn)一步礦化處理，另一方面將還原性金屬鹽進(jìn)行氧化，在后續(xù)沉淀區(qū)無(wú)需額外添加藥劑即可完成沉淀功能。
（發(fā)明人：徐照;肖文強(qiáng);夏波;丁毅飛;董經(jīng)玲）
