公布日：2024.06.21
申請日：2024.04.17
分類號：C02F1/467(2023.01)I;B01D53/34(2006.01)I;G05B19/05(2006.01)I;C02F103/34(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開了一種電催化氧化降解高鹽濃水的裝置，包括反應(yīng)系統(tǒng)、與所述反應(yīng)系統(tǒng)連接的循環(huán)冷卻系統(tǒng)和反洗系統(tǒng)，以及廢氣處理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；所述反應(yīng)系統(tǒng)包括反應(yīng)桶，反應(yīng)桶內(nèi)的電解膜組和導(dǎo)流筒；所述電解膜組分上下兩層；所述的導(dǎo)流筒為上部開口、下部喇叭口的筒狀結(jié)構(gòu)；所述反應(yīng)桶頂部設(shè)有進(jìn)水口；所述進(jìn)水口附近設(shè)有反洗加藥口；所述反應(yīng)桶底部設(shè)有出水口；所述反應(yīng)桶頂部設(shè)有進(jìn)風(fēng)口和排風(fēng)口。還公開了使用上述裝置的方法。本發(fā)明使用特殊的電解反應(yīng)桶，導(dǎo)流筒內(nèi)循環(huán)和循環(huán)泵外循環(huán)，增加有機物與陽極板的接觸效率，進(jìn)而提高有機物的去除效果，無二次污染，拆裝簡單、運維成本低；運行參數(shù)全自動調(diào)節(jié)，能夠做到一鍵啟停。
權(quán)利要求書
1.一種電催化氧化降解高鹽濃水的裝置，其特征在于：包括反應(yīng)系統(tǒng)、與所述反應(yīng)系統(tǒng)連接的循環(huán)冷卻系統(tǒng)和反洗系統(tǒng)，以及廢氣處理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；所述反應(yīng)系統(tǒng)包括反應(yīng)桶，反應(yīng)桶內(nèi)的電解膜組和導(dǎo)流筒；所述電解膜組分上下兩層；所述的導(dǎo)流筒為上部開口、下部喇叭口的圓筒狀結(jié)構(gòu)；所述電極膜組內(nèi)設(shè)有電極；所述電極的陽極材料選自以下成分中的一種：Ti/SnO2、Ti/SnO2-Sb2O5、Ti/PbO2、Ti/TinO2n-1、BDD；所述反應(yīng)桶頂部設(shè)有進(jìn)水口；所述進(jìn)水口附近設(shè)有反洗加藥口；所述反應(yīng)桶底部設(shè)有出水口；所述反應(yīng)桶頂部設(shè)有進(jìn)風(fēng)口和排風(fēng)口；所述循環(huán)冷卻系統(tǒng)包括循環(huán)水泵、循環(huán)袋式過濾器、板式換熱器；所述反洗系統(tǒng)包括清洗罐和清洗水泵；所述廢氣處理系統(tǒng)與所述反應(yīng)桶連通；所述控制系統(tǒng)包括電源和PLC。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電催化氧化降解高鹽濃水的裝置，其特征在于：所述電解膜組外設(shè)膜組防護(hù)罩；所述控制系統(tǒng)還包括電源柜、PLC柜和電纜槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電催化氧化降解高鹽濃水的裝置，其特征在于：所述電極的陽極材料選自BDD。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電催化氧化降解高鹽濃水的裝置，其特征在于：所述的反應(yīng)系統(tǒng)所述反應(yīng)桶放置在支撐座上；所述進(jìn)水口前裝有過濾器；所述排風(fēng)口附近設(shè)有循環(huán)回流口；所述反應(yīng)桶底部設(shè)有循環(huán)出水口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電催化氧化降解高鹽濃水的裝置，其特征在于：所述的循環(huán)冷卻系統(tǒng)中板式換熱器的流量為20-45m3/h，換熱面積3-15㎡；所述循環(huán)水泵流量在10-60m3/h，揚程在10-50m；所述循環(huán)袋式過濾器的過濾精度50-100μm，設(shè)計流量30-60m3/h，設(shè)計壓力0.4-0.8MPA。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電催化氧化降解高鹽濃水的裝置，其特征在于：所述的循環(huán)水泵設(shè)置在所述反應(yīng)桶外部。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電催化氧化降解高鹽濃水的裝置，其特征在于：所述的廢氣處理系統(tǒng)包括廢氣噴淋塔和與廢氣噴淋塔連接的排氣風(fēng)機，所述排氣風(fēng)機與反應(yīng)系統(tǒng)的反應(yīng)桶連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電催化氧化降解高鹽濃水的裝置，其特征在于：所述的控制系統(tǒng)，所述的PLC對整個污水處理系統(tǒng)的各種開關(guān)量的狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行實時控制，檢測并控制工藝過程的水泵、風(fēng)機、閥門設(shè)備；所述的電源柜放置在支撐座上；所述電源采用直流電源；每個反應(yīng)桶配備4-8個電源；電源規(guī)格電壓在30-80V，電流在0-800A。
9.一種電催化氧化降解高鹽濃水的方法，其特征在于：使用權(quán)利要求1-8任一項所述的電催化氧化降解高鹽濃水的裝置，包括以下步驟：1)廢水通過進(jìn)水過濾器過濾后經(jīng)進(jìn)水口進(jìn)入反應(yīng)桶內(nèi)部，當(dāng)反應(yīng)桶內(nèi)液位達(dá)到高位時，停止注水；2)使廢水從下往上經(jīng)過電極，經(jīng)導(dǎo)流筒由上而下，形成內(nèi)部循環(huán)流態(tài)通過電極對廢水進(jìn)行電解；同時，反應(yīng)桶內(nèi)部的廢水經(jīng)過循環(huán)水泵、循環(huán)袋式過濾器、板式換熱器，經(jīng)過過濾換熱后繼續(xù)在反應(yīng)桶內(nèi)電解，從而實現(xiàn)對廢水的內(nèi)外循環(huán)電解，增加有機物與陽極板的接觸效率；3)運行過程中，當(dāng)反應(yīng)桶內(nèi)溫度過高時，通過換熱器實現(xiàn)對反應(yīng)桶中的熱水降溫；此外，運行過程中所產(chǎn)生的廢氣通過排風(fēng)口集中收集，經(jīng)過廢氣處理系統(tǒng)規(guī)范排放；4)反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)桶內(nèi)廢水從排空出水口排出，當(dāng)桶內(nèi)液位達(dá)到低位時，停止排水；5)每次運行結(jié)束后，用反洗水及藥劑對裝置進(jìn)行反洗。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種電催化氧化降解高鹽濃水的方法，其特征在于：步驟5)所述反洗是：將反洗水配合藥劑從反洗加藥口通入反應(yīng)桶內(nèi)，從出水口回到清洗水罐，反洗水通過清洗水泵在反應(yīng)桶內(nèi)停留清洗、循環(huán)；清洗后清洗水罐中清洗廢液排入外部后集中處理。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種電催化氧化降解高鹽濃水裝置，要解決的另一個技術(shù)問題是，提供該利用裝置電催化氧化高鹽濃水的方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種電催化氧化降解高鹽濃水的裝置，包括反應(yīng)系統(tǒng)、與所述反應(yīng)系統(tǒng)連接的循環(huán)冷卻系統(tǒng)和反洗系統(tǒng)，以及廢氣處理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；
所述反應(yīng)系統(tǒng)包括反應(yīng)桶，反應(yīng)桶內(nèi)的電解膜組和導(dǎo)流筒；所述電解膜組分上下兩層；所述的導(dǎo)流筒為上部開口、下部喇叭口的圓筒狀結(jié)構(gòu)；所述電極膜組內(nèi)設(shè)有電極；所述電極的陽極材料選自以下成分中的一種：Ti/SnO2、Ti/SnO2-Sb2O5、Ti/PbO2、Ti/TinO2n-1、BDD；
所述反應(yīng)桶頂部設(shè)有進(jìn)水口；所述進(jìn)水口附近設(shè)有反洗加藥口；所述反應(yīng)桶底部設(shè)有出水口；所述反應(yīng)桶頂部設(shè)有進(jìn)風(fēng)口和排風(fēng)口；
所述循環(huán)冷卻系統(tǒng)包括循環(huán)水泵、循環(huán)袋式過濾器、板式換熱器；所述反洗系統(tǒng)包括清洗罐和清洗水泵；
所述廢氣處理系統(tǒng)與所述反應(yīng)桶連通；所述控制系統(tǒng)包括電源和PLC。
反應(yīng)系統(tǒng)中，反應(yīng)桶連接有液位計、pH計和溫度傳感器；控制系統(tǒng)與相應(yīng)的泵、閥門、風(fēng)機連接。循環(huán)冷卻系統(tǒng)和反洗系統(tǒng)都是為反應(yīng)系統(tǒng)服務(wù)的。
根據(jù)本發(fā)明的電催化氧化降解高鹽濃水的裝置，優(yōu)選的是，所述電解膜組外設(shè)膜組防護(hù)罩；所述控制系統(tǒng)還包括電源柜、PLC柜和電纜槽。所述電解膜組分上下兩層設(shè)計，電解膜組外設(shè)膜組防護(hù)罩。每層6-18個，其中每6個電極串聯(lián)通過一個電源供電。進(jìn)一步的，所述膜組防護(hù)罩為PP材質(zhì)。
導(dǎo)流筒的設(shè)置，結(jié)合進(jìn)水口和循環(huán)回流口的位置使水流形成外下內(nèi)上的環(huán)流形態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明的電催化氧化降解高鹽濃水的裝置，優(yōu)選的是，所述電極的陽極材料選自BDD。
根據(jù)本發(fā)明的電催化氧化降解高鹽濃水的裝置，優(yōu)選的是，所述的反應(yīng)系統(tǒng)所述反應(yīng)桶放置在支撐座上；所述進(jìn)水口前裝有過濾器；所述排風(fēng)口附近設(shè)有循環(huán)回流口；所述反應(yīng)桶底部設(shè)有循環(huán)出水口。所述反應(yīng)桶側(cè)邊設(shè)有溢流口；所述反應(yīng)桶頂部設(shè)有人員進(jìn)出口。進(jìn)一步地，所述的人員進(jìn)出口直徑在500-800mm。
優(yōu)選的是，所述的反應(yīng)系統(tǒng)反應(yīng)桶空桶質(zhì)量在4-8t，滿桶質(zhì)量在10-14t。
根據(jù)本發(fā)明的電催化氧化降解高鹽濃水的裝置，優(yōu)選的是，所述的循環(huán)冷卻系統(tǒng)中板式換熱器的流量為20-45m3/h，換熱面積3-15㎡；所述循環(huán)水泵流量在10-60m3/h，揚程在10-50m；所述循環(huán)袋式過濾器的過濾精度50-100μm，設(shè)計流量30-60m3/h，設(shè)計壓力0.4-0.8MPA。
循環(huán)冷卻系統(tǒng)的板式換熱器水源為常溫自來水，通過熱水與冷水之間的熱交換，降低熱水溫度。
該過濾器設(shè)置BDD循環(huán)反應(yīng)管道中，可以起到過濾污水中顆粒物質(zhì)的作用，保證BDD電化學(xué)槽不被污染；同時也可使出水更加清澈。
所述循環(huán)袋式過濾器優(yōu)選為316L不銹鋼材質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明的電催化氧化降解高鹽濃水裝置，優(yōu)選的是，所述的循環(huán)水泵設(shè)置在所述反應(yīng)桶外部。所述的反應(yīng)桶內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流筒，桶外設(shè)有循環(huán)泵。導(dǎo)流筒使水流在內(nèi)部形成環(huán)流，循環(huán)泵使水流形成外部環(huán)流，內(nèi)外循環(huán)使水流從下往上流動經(jīng)過BDD電解膜組，既能保證有機物和陽極板的接觸效率，又能保證水與膜組的接觸時間，增加電催化氧化反應(yīng)效率，提高處理效果。
根據(jù)本發(fā)明的電催化氧化降解高鹽濃水裝置，優(yōu)選的是，所述的廢氣處理系統(tǒng)包括廢氣噴淋塔和與廢氣噴淋塔連接的排氣風(fēng)機，所述排氣風(fēng)機與反應(yīng)系統(tǒng)的反應(yīng)桶連通。廢氣處理系統(tǒng)通過排氣風(fēng)機集中收集反應(yīng)系統(tǒng)反應(yīng)桶中電解產(chǎn)生的氣體，進(jìn)入廢氣噴淋塔單獨處理后高空排放。
根據(jù)本發(fā)明的電催化氧化降解高鹽濃水裝置，優(yōu)選的是，所述的控制系統(tǒng)，所述的PLC對整個污水處理系統(tǒng)的各種開關(guān)量的狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行實時控制，檢測并控制工藝過程的水泵、風(fēng)機、閥門設(shè)備；所述的電源柜放置在支撐座上；所述電源采用直流電源；每個反應(yīng)桶配備4-8個電源；電源規(guī)格電壓在30-80V，電流在0-800A。
本發(fā)明還提供一種電催化氧化降解高鹽濃水的方法，使用上述的電催化氧化降解高鹽濃水的裝置，包括以下步驟：
1)廢水通過進(jìn)水過濾器過濾后經(jīng)進(jìn)水口進(jìn)入反應(yīng)桶內(nèi)部，當(dāng)反應(yīng)桶內(nèi)液位達(dá)到高位時，停止注水；
2)使廢水從下往上經(jīng)過電極，經(jīng)導(dǎo)流筒由上而下，形成內(nèi)部循環(huán)流態(tài)通過電極對廢水進(jìn)行電解；同時，反應(yīng)桶內(nèi)部的廢水經(jīng)過循環(huán)水泵、循環(huán)袋式過濾器、板式換熱器，經(jīng)過過濾換熱后繼續(xù)在反應(yīng)桶內(nèi)電解，從而實現(xiàn)對廢水的內(nèi)外循環(huán)電解，增加有機物與陽極板的接觸效率；
3)運行過程中，當(dāng)反應(yīng)桶內(nèi)溫度過高時，通過換熱器實現(xiàn)對反應(yīng)桶中的熱水降溫；此外，運行過程中所產(chǎn)生的廢氣通過排風(fēng)口集中收集，經(jīng)過廢氣處理系統(tǒng)規(guī)范排放；
4)反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)桶內(nèi)廢水從排空出水口排出，當(dāng)桶內(nèi)液位達(dá)到低位時，停止排水；
5)每次運行結(jié)束后，用反洗水及藥劑對裝置進(jìn)行反洗。
根據(jù)本發(fā)明的一種電催化氧化降解高鹽濃水的方法，優(yōu)選的是，步驟5)所述反洗是：將反洗水配合藥劑從反洗加藥口通入反應(yīng)桶內(nèi)，從出水口回到清洗水罐，反洗水通過清洗水泵在反應(yīng)桶內(nèi)停留清洗、循環(huán)；清洗后清洗水罐中清洗廢液排入外部后集中處理。
高鹽一般是TDS10000以上，濃水一般到20000-30000以上。
有益效果：
BDD電極是一種由硼摻雜金剛石制成的電極材料，具有優(yōu)異的電化學(xué)性能和穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)。由于其表面的強氧化能力，BDD電極可以在較低的電勢下產(chǎn)生具有強氧化能力的離子，從而實現(xiàn)對有機物和污染物的降解和去除。此外，BDD電極還具有較高的電化學(xué)活性，可以有效地促進(jìn)電化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。
本發(fā)明采用摻硼金剛石BDD電極材料，是金剛石中一部分碳原子被硼原子取代的金剛石材料，摻硼比例為5000-50000ppm，析氧電位2.4-2.7V，電化學(xué)窗口約為3V，電流密度
（發(fā)明人：林玉姣;余松鴻;劉勇;申華博;唐磊）
