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，包括反應系統(tǒng)、與所述反應系統(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)；所述反應系統(tǒng)包括反應桶，反應桶內的電解膜組和導流筒；所述電解膜組分上下兩層；所述的導流筒為上部開口、下部喇叭口的筒狀結構；所述反應桶頂部設有進水口；所述進水口附近設有反洗加藥口；所述反應桶底部設有出水口；所述反應桶頂部設有進風口和排風口。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桶，導流筒內循環(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)全自動調節(jié)，能夠做到一鍵啟停。
權利要求書
1.一種電催化氧化降解高鹽濃水的裝置，其特征在于：包括反應系統(tǒng)、與所述反應系統(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)；所述反應系統(tǒng)包括反應桶，反應桶內的電解膜組和導流筒；所述電解膜組分上下兩層；所述的導流筒為上部開口、下部喇叭口的圓筒狀結構；所述電極膜組內設有電極；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；所述反應桶頂部設有進水口；所述進水口附近設有反洗加藥口；所述反應桶底部設有出水口；所述反應桶頂部設有進風口和排風口；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)與所述反應桶連通；所述控制系統(tǒng)包括電源和PLC。
2.根據權利要求1所述的電催化氧化降解高鹽濃水的裝置，其特征在于：所述電解膜組外設膜組防護罩；所述控制系統(tǒng)還包括電源柜、PLC柜和電纜槽。
3.根據權利要求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.根據權利要求1所述的電催化氧化降解高鹽濃水的裝置，其特征在于：所述的反應系統(tǒng)所述反應桶放置在支撐座上；所述進水口前裝有過濾器；所述排風口附近設有循環(huán)回流口；所述反應桶底部設有循環(huán)出水口。
5.根據權利要求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，設計流量30-60m3/h，設計壓力0.4-0.8MPA。
6.根據權利要求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)水泵設置在所述反應桶外部。
7.根據權利要求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機，所述排氣風機與反應系統(tǒng)的反應桶連通。
8.根據權利要求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)的各種開關量的狀態(tài)參數(shù)進行實時控制，檢測并控制工藝過程的水泵、風機、閥門設備；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)廢水通過進水過濾器過濾后經進水口進入反應桶內部，當反應桶內液位達到高位時，停止注水；2)使廢水從下往上經過電極，經導流筒由上而下，形成內部循環(huán)流態(tài)通過電極對廢水進行電解；同時，反應桶內部的廢水經過循環(huán)水泵、循環(huán)袋式過濾器、板式換熱器，經過過濾換熱后繼續(xù)在反應桶內電解，從而實現(xiàn)對廢水的內外循環(huán)電解，增加有機物與陽極板的接觸效率；3)運行過程中，當反應桶內溫度過高時，通過換熱器實現(xiàn)對反應桶中的熱水降溫；此外，運行過程中所產生的廢氣通過排風口集中收集，經過廢氣處理系統(tǒng)規(guī)范排放；4)反應結束后，將反應桶內廢水從排空出水口排出，當桶內液位達到低位時，停止排水；5)每次運行結束后，用反洗水及藥劑對裝置進行反洗。
10.根據權利要求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桶內，從出水口回到清洗水罐，反洗水通過清洗水泵在反應桶內停留清洗、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)明內容
因此，本發(fā)明要解決的技術問題是，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)明的技術方案是，一種電催化氧化降解高鹽濃水的裝置，包括反應系統(tǒng)、與所述反應系統(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)；
所述反應系統(tǒng)包括反應桶，反應桶內的電解膜組和導流筒；所述電解膜組分上下兩層；所述的導流筒為上部開口、下部喇叭口的圓筒狀結構；所述電極膜組內設有電極；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；
所述反應桶頂部設有進水口；所述進水口附近設有反洗加藥口；所述反應桶底部設有出水口；所述反應桶頂部設有進風口和排風口；
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)與所述反應桶連通；所述控制系統(tǒng)包括電源和PLC。
反應系統(tǒng)中，反應桶連接有液位計、pH計和溫度傳感器；控制系統(tǒng)與相應的泵、閥門、風機連接。循環(huán)冷卻系統(tǒng)和反洗系統(tǒng)都是為反應系統(tǒng)服務的。
根據本發(fā)明的電催化氧化降解高鹽濃水的裝置，優(yōu)選的是，所述電解膜組外設膜組防護罩；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計，電解膜組外設膜組防護罩。每層6-18個，其中每6個電極串聯(lián)通過一個電源供電。進一步的，所述膜組防護罩為PP材質。
導流筒的設置，結合進水口和循環(huán)回流口的位置使水流形成外下內上的環(huán)流形態(tài)。
根據本發(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，所述的反應系統(tǒng)所述反應桶放置在支撐座上；所述進水口前裝有過濾器；所述排風口附近設有循環(huán)回流口；所述反應桶底部設有循環(huán)出水口。所述反應桶側邊設有溢流口；所述反應桶頂部設有人員進出口。進一步地，所述的人員進出口直徑在500-800mm。
優(yōu)選的是，所述的反應系統(tǒng)反應桶空桶質量在4-8t，滿桶質量在10-14t。
根據本發(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，設計流量30-60m3/h，設計壓力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。
該過濾器設置BDD循環(huán)反應管道中，可以起到過濾污水中顆粒物質的作用，保證BDD電化學槽不被污染；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。
根據本發(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)水泵設置在所述反應桶外部。所述的反應桶內設有導流筒，桶外設有循環(huán)泵。導流筒使水流在內部形成環(huán)流，循環(huán)泵使水流形成外部環(huán)流，內外循環(huán)使水流從下往上流動經過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效率，提高處理效果。
根據本發(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機，所述排氣風機與反應系統(tǒng)的反應桶連通。廢氣處理系統(tǒng)通過排氣風機集中收集反應系統(tǒng)反應桶中電解產生的氣體，進入廢氣噴淋塔單獨處理后高空排放。
根據本發(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)的各種開關量的狀態(tài)參數(shù)進行實時控制，檢測并控制工藝過程的水泵、風機、閥門設備；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)廢水通過進水過濾器過濾后經進水口進入反應桶內部，當反應桶內液位達到高位時，停止注水；
2)使廢水從下往上經過電極，經導流筒由上而下，形成內部循環(huán)流態(tài)通過電極對廢水進行電解；同時，反應桶內部的廢水經過循環(huán)水泵、循環(huán)袋式過濾器、板式換熱器，經過過濾換熱后繼續(xù)在反應桶內電解，從而實現(xiàn)對廢水的內外循環(huán)電解，增加有機物與陽極板的接觸效率；
3)運行過程中，當反應桶內溫度過高時，通過換熱器實現(xiàn)對反應桶中的熱水降溫；此外，運行過程中所產生的廢氣通過排風口集中收集，經過廢氣處理系統(tǒng)規(guī)范排放；
4)反應結束后，將反應桶內廢水從排空出水口排出，當桶內液位達到低位時，停止排水；
5)每次運行結束后，用反洗水及藥劑對裝置進行反洗。
根據本發(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桶內，從出水口回到清洗水罐，反洗水通過清洗水泵在反應桶內停留清洗、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)異的電化學性能和穩(wěn)定的化學性質。由于其表面的強氧化能力，BDD電極可以在較低的電勢下產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活性，可以有效地促進電化學反應的進行。
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）
