基于變電位控制的廢水電氧化處理方法
【專利摘要】基于變電位控制的廢水電氧化處理方法，屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。其處理過(guò)程為：廢水進(jìn)入柱塞流電氧化裝置，由導(dǎo)流板向前推進(jìn)，依次通過(guò)不同電位控制的反應(yīng)單元，實(shí)現(xiàn)廢水中污染物的電氧化處理。本發(fā)明通過(guò)變電位控制技術(shù)，提高電流效率，降低廢水電氧化過(guò)程的能耗，經(jīng)本發(fā)明處理后的各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。
【專利說(shuō)明】
基于變電位控制的廢水電氧化處理方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種節(jié)能、高效的基于變電位控制的廢水電氧化處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)廢水處理是水污染控制領(lǐng)域的一個(gè)難題。研究和工程實(shí)踐表明，電分解是去除制藥、化工、印染等行業(yè)廢水中有毒有害物質(zhì)的一種有效方法。各種活性電極材料和新型反應(yīng)器被不斷開(kāi)發(fā)，但電流效率低、能耗高的問(wèn)題始終得不到有效解決。受恒電位控制主導(dǎo)技術(shù)的影響，析氧析氫等副反應(yīng)比例高，電能利用率低。
[0003]眾多研究顯示，污染物濃度和電流效率隨處理時(shí)間延長(zhǎng)而呈下降變化。根據(jù)能斯特方程和But Ier-Volmer方程，電極電位和極限電流密度受反應(yīng)物或產(chǎn)物濃度、溶液溫度等因素影響。因此，發(fā)明一種優(yōu)化電氧化過(guò)程控制、降低能耗的技術(shù)，對(duì)電氧化在廢水處理推廣應(yīng)用中具有十分重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的是針對(duì)廢水電氧化處理過(guò)程能耗大、電流效率低的瓶頸，提出一種節(jié)能、高效的基于變電位控制的廢水電氧化處理方法。
[0005]所述的基于變電位控制的廢水電氧化處理方法，包括電氧化裝置、電位監(jiān)測(cè)儀、脈沖直流電源，其特征在于電氧化裝置內(nèi)設(shè)有電位監(jiān)測(cè)儀，電位監(jiān)測(cè)儀與脈沖直流電源信號(hào)連接，電位監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)電氧化裝置反應(yīng)單元內(nèi)的實(shí)際電位值，并將實(shí)際電位值通過(guò)信號(hào)線反饋至脈沖直流電源，由脈沖直流電源控制該電氧化裝置反應(yīng)單元的輸出電流密度值，采用變電位控制進(jìn)行電氧化裝置內(nèi)廢水電氧化處理過(guò)程。
[0006]所述的基于變電位控制的廢水電氧化處理方法，其特征在于所述電氧化裝置為柱塞流電氧化裝置，廢水由導(dǎo)流板向串聯(lián)連接的各個(gè)反應(yīng)單元推進(jìn)，前后反應(yīng)單元不發(fā)生返混。
[0007]所述的基于變電位控制的廢水電氧化處理方法，其特征在于所述電氧化裝置包括2?5個(gè)反應(yīng)單元，優(yōu)選3個(gè)反應(yīng)單元，每個(gè)反應(yīng)單元進(jìn)水口一側(cè)設(shè)有導(dǎo)流板，每個(gè)反應(yīng)單元內(nèi)置電極組件和電位監(jiān)測(cè)儀，電極組件獨(dú)立連接脈沖直流電源。
[0008]所述的基于變電位控制的廢水電氧化處理方法，其特征在于所述電極組件采用網(wǎng)狀鈦基金屬氧化物作陽(yáng)極、鈦網(wǎng)板為陰極，陽(yáng)極和陰極交替排列，陰極個(gè)數(shù)比陽(yáng)極多一個(gè)，相鄰陰陽(yáng)極的極間距為I?3cm。
[0009]所述的基于變電位控制的廢水電氧化處理方法，其特征在于所述變電位控制為根據(jù)反應(yīng)單元內(nèi)污染物濃度與氧化還原電位的對(duì)應(yīng)關(guān)系，設(shè)定該反應(yīng)單元控制電位值，由電位監(jiān)測(cè)儀將實(shí)際電位值反饋至脈沖直流電源，脈沖直流電源根據(jù)設(shè)定控制電位值與實(shí)際電位值的差值控制輸出電流密度大小，實(shí)現(xiàn)變電位控制該反應(yīng)單元內(nèi)廢水電氧化過(guò)程；
所述的基于變電位控制的廢水電氧化處理方法，其特征在于所述反應(yīng)單元為溝渠形，其制作材料使用聚丙烯或混凝土環(huán)氧樹(shù)脂內(nèi)襯。
[0010]所述的基于變電位控制的廢水電氧化處理方法，其特征在于每個(gè)反應(yīng)單元的電氧化條件為:電流密度5?20mA/cm2，前后單元電流密度遞減梯度為2?5mA/cm2，各單元水力停留時(shí)間為5?20min。
[0011]與現(xiàn)有電氧化技術(shù)比較，本發(fā)明有益效果主要體現(xiàn)在:通過(guò)變電位控制，提高電流效率，降低能耗，節(jié)約電氧化過(guò)程的成本。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖中:1_進(jìn)水口，2_電氧化裝置本體，3-第一反應(yīng)單元，4-第二反應(yīng)單元，5-導(dǎo)流板，6-第三反應(yīng)單元，7-出水口，8-電位監(jiān)測(cè)儀，9-脈沖直流電源，I O-電極組件。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合說(shuō)明書附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于此:
如圖1所示，本發(fā)明的變電位控制的廢水電氧化處理裝置，為柱塞流電氧化裝置，它包括電氧化裝置本體2，所述電氧化裝置本體2左端為進(jìn)水口 1、右端為出水口 7，電氧化裝置本體2內(nèi)依次設(shè)置的多個(gè)反應(yīng)單元，每個(gè)反應(yīng)單元的進(jìn)水口一側(cè)均設(shè)有導(dǎo)流板5，廢水通過(guò)導(dǎo)流板5進(jìn)入每個(gè)反應(yīng)單元，使相鄰兩個(gè)反應(yīng)單元不發(fā)生返混;每個(gè)反應(yīng)單元包括電極組件10及電位監(jiān)測(cè)儀8，電極組件10采用網(wǎng)狀鈦基金屬氧化物作陽(yáng)極、鈦網(wǎng)板為陰極，陽(yáng)極和陰極交替排列設(shè)置在電氧化裝置本體2內(nèi)，且陰極個(gè)數(shù)比陽(yáng)極多一個(gè)，相鄰陰陽(yáng)極的極間距為I?3cm，每個(gè)反應(yīng)單元內(nèi)的電極組件10獨(dú)立連接對(duì)應(yīng)的脈沖直流電源9，每個(gè)工作單元上的電位監(jiān)測(cè)儀8與對(duì)應(yīng)的脈沖直流電源9信號(hào)連接。
[0015]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例選用3個(gè)反應(yīng)單元:第一反應(yīng)單元3、第二反應(yīng)單元4及第三反應(yīng)單元6，且三個(gè)反應(yīng)單元依次串聯(lián)連接，每個(gè)反應(yīng)單元為溝渠形，第一反應(yīng)單元3、第二反應(yīng)單元4及第三反應(yīng)單元6中每個(gè)反應(yīng)單元的進(jìn)水口一側(cè)設(shè)有導(dǎo)流板5，廢水通過(guò)導(dǎo)流板5進(jìn)入對(duì)應(yīng)的每個(gè)反應(yīng)單元，防止返混。
[0016]本發(fā)明基于所述廢水電氧化處理裝置的廢水電氧化處理方法方法，待處理的廢水經(jīng)栗提升送入電氧化裝置本體2的進(jìn)水口 1，由導(dǎo)流板12依次向前推流進(jìn)入每個(gè)反應(yīng)單元進(jìn)行電氧化反應(yīng)，每個(gè)反應(yīng)單元為變電位控制，即每個(gè)反應(yīng)單元根據(jù)污染物濃度和氧化還原電位變化，設(shè)定控制電位值，由電位監(jiān)測(cè)儀8將實(shí)際電位值反饋至直流電源9，控制輸出電流密度大小。最后電氧化裝置本體2的出水口 7流出，完成電解過(guò)程，每個(gè)反應(yīng)單元的電氧化條件為:電流密度5?20mA/cm2，水力停留時(shí)間為5?20min，前后相鄰兩個(gè)單元電流密度遞減梯度為2?5mA/cm2o
[0017]如圖1所示，本發(fā)明的基于變電位控制的廢水電氧化處理方法，具體包括如下步驟:廢水經(jīng)栗提升送入柱塞流電氧化裝置第一反應(yīng)單元的入口，由導(dǎo)流板依次向前推流進(jìn)入后續(xù)反應(yīng)單元，從最后一個(gè)單元出口流出，完成電解過(guò)程。
[0018]其工作原理是，水電解產(chǎn)生.0Η，
H2O^.0H +-Ho
[0019]形成的.0H基團(tuán)具有強(qiáng)氧化性，氧化電極電位高達(dá)2.80V，比03(2.07V)高35%;另夕卜，該基團(tuán)具有高電負(fù)性(親電性)，其電子親和能為569.3kJ，容易進(jìn)攻高電子云密度點(diǎn)。因此，.0Η基團(tuán)可以起到對(duì)污染物的深度氧化分解，進(jìn)而達(dá)到處理目的。
[0020]每個(gè)反應(yīng)單元根據(jù)污染物濃度和氧化還原電位(ORP)變化，設(shè)定控制電位值，由電位監(jiān)測(cè)儀將實(shí)際電位值反饋至直流電源，控制各反應(yīng)單元對(duì)應(yīng)電源輸出電流密度大小。
[0021]實(shí)施例1:
利用此方法處理某制藥實(shí)際生產(chǎn)廢水，操作參數(shù)為:廢水⑶D平均濃度值128.75mg/L，氨氮平均濃度值69.18 mg/L，電流密度5?15 mA/cm2，設(shè)計(jì)3個(gè)反應(yīng)單元，每個(gè)單元有效容積
0.6m3，水力停留時(shí)間為lOmin，三個(gè)反應(yīng)單元實(shí)際ORP控制值(經(jīng)電位監(jiān)測(cè)儀信號(hào)反饋)分別為+90mV、+11 OmV、+13OmV，對(duì)應(yīng)輸入電流密度為15mA/cm2、1mA/cm2、5mA/cm2，前后單元電流密度遞減梯度5mA/cm2。出水COD平均濃度值小于50.0mg/L，氨氮平均濃度值小于5.0mg/L，出水水質(zhì)滿足國(guó)家直接排入環(huán)境的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，電流效率為69.05%，與原來(lái)恒電位控制技術(shù)相比，提尚19.8%ο
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于變電位控制的廢水電氧化處理方法，包括電氧化裝置(2)、電位監(jiān)測(cè)儀(8)、脈沖直流電源(10)，其特征在于電氧化裝置(2)內(nèi)設(shè)有電位監(jiān)測(cè)儀(8)，電位監(jiān)測(cè)儀(8)與脈沖直流電源(9)信號(hào)連接，電位監(jiān)測(cè)儀(8)監(jiān)測(cè)電氧化裝置反應(yīng)單元內(nèi)的實(shí)際電位值，并將實(shí)際電位值通過(guò)信號(hào)線反饋至脈沖直流電源(9)，由脈沖直流電源(9)控制該電氧化裝置反應(yīng)單元的輸出電流密度值，實(shí)現(xiàn)變電位控制進(jìn)行電氧化裝置內(nèi)廢水電氧化處理過(guò)程。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于變電位控制的廢水電氧化處理方法，其特征在于所述電氧化裝置(2)為柱塞流電氧化裝置，廢水由導(dǎo)流板向串聯(lián)連接的各個(gè)反應(yīng)單元推進(jìn)，前后反應(yīng)單元不發(fā)生返混。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于變電位控制的廢水電氧化處理方法，其特征在于所述電氧化裝置(2)包括2?5個(gè)反應(yīng)單元，每個(gè)反應(yīng)單元進(jìn)水口一側(cè)設(shè)有導(dǎo)流板(5)，每個(gè)反應(yīng)單元內(nèi)置電極組件(10)和電位監(jiān)測(cè)儀(8)，電極組件(10)獨(dú)立連接脈沖直流電源(9)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于變電位控制的廢水電氧化處理方法，其特征在于所述電極組件(10)采用網(wǎng)狀鈦基金屬氧化物作陽(yáng)極、鈦網(wǎng)板為陰極，陽(yáng)極和陰極交替排列，陰極個(gè)數(shù)比陽(yáng)極多一個(gè)，相鄰陰陽(yáng)極的極間距為I?3cm。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于變電位控制的廢水電氧化處理方法，其特征在于所述變電位控制為根據(jù)反應(yīng)單元內(nèi)污染物濃度與氧化還原電位的對(duì)應(yīng)關(guān)系，設(shè)定該反應(yīng)單元控制電位值，由電位監(jiān)測(cè)儀(8)將實(shí)際電位值反饋至脈沖直流電源(9)，脈沖直流電源(9)根據(jù)設(shè)定控制電位值與實(shí)際電位值的差值控制輸出電流密度大小，實(shí)現(xiàn)變電位控制該反應(yīng)單元內(nèi)廢水電氧化過(guò)程。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于變電位控制的廢水電氧化處理方法，其特征在于所述反應(yīng)單元為溝渠形，其制作材料使用聚丙烯或混凝土環(huán)氧樹(shù)脂內(nèi)襯。7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的基于變電位控制的廢水電氧化處理方法，其特征在于每個(gè)反應(yīng)單元的電氧化條件為:電流密度5?20mA/cm2，前后單元電流密度遞減梯度為2?5mA/cm2，各單元水力停留時(shí)間為5?20min。
【文檔編號(hào)】C02F1/467GK106006866SQ201610501871
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年6月30日
【發(fā)明人】王家德, 姚佳超, 甘永平
【申請(qǐng)人】浙江工業(yè)大學(xué)