一種用于水處理的電化學(xué)裝置及方法
【專利摘要】一種用于水處理的電化學(xué)裝置及方法，屬于電化學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】。雙路脈沖電源供電裝置連接電控裝置，曝氣裝置和電控裝置連接電化學(xué)反應(yīng)裝置，電化學(xué)反應(yīng)裝置連接分離裝置；電化學(xué)反應(yīng)裝置的箱體的一側(cè)上方連接出水口，箱體的一側(cè)下方連接進(jìn)氣口，箱體的另一側(cè)下方連接進(jìn)水口，第一電催化氧化陰極的一側(cè)連接電催化氧化陽極，電催化氧化陽極的另一側(cè)連接第二電催化氧化陰極；第一電絮凝陰極連接在箱體的另一側(cè)，第一電絮凝陰極的一側(cè)連接電絮凝陽極，電絮凝陽極的另一側(cè)連接第二電絮凝陰極。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)污水的間歇靜態(tài)處理及連續(xù)動(dòng)態(tài)處理，可以減少電能消耗，降低電力運(yùn)行成本，同時(shí)有效的防止電極鈍化，水處理效果得到增強(qiáng)。
【專利說明】—種用于水處理的電化學(xué)裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于水處理的電化學(xué)裝置及方法，屬于電化學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]頁巖氣壓裂返排液，油氣田污水，石油化工類污水等成分復(fù)雜，有毒物質(zhì)含量高，均需要經(jīng)過一定的處理才可進(jìn)行排放或回用。
[0003]在眾多的污水處理方法中，電化學(xué)技術(shù)由于占地面積小，操作智能化，產(chǎn)生二次污染小等特點(diǎn)在水處理領(lǐng)域中逐漸得以推廣和應(yīng)用。其中電絮凝和電催化氧化是較為常用的電化學(xué)處理方法。
[0004]電絮凝通過陽極溶解產(chǎn)生絮凝物的沉降作用，陰極產(chǎn)生微小氣泡的氣浮作用，及體系通電時(shí)產(chǎn)生的新生態(tài)氧/新生態(tài)氫的氧化還原作用使污染物得到去除。尤其對(duì)于染料廢水，電鍍廢水等具有較好的脫色和去除懸浮物，金屬離子的作用，但是對(duì)于有機(jī)污染物的去除有一定的局限性，且由于常采用直流電源，電極鈍化現(xiàn)象較為嚴(yán)重，增加了設(shè)備能耗與處理成本。
[0005]電催化氧化是通過污染物在電極上的直接氧化還原作用，以及體系中生成的臭氧，羥基自由基，活性氯等活性物種的間接氧化作用，使得有機(jī)污染物得以降解。二維電化學(xué)法和三維電化學(xué)法在實(shí)際水處理中均有一定應(yīng)用。電催化氧化方法對(duì)有機(jī)物的處理比較有效，但是體系中懸浮物，雜質(zhì)離子的存在等均會(huì)影響電催化氧化的效果。
[0006]采用雙脈沖供電體系，并將電絮凝和電催化氧化聯(lián)合使用還未見報(bào)道。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種用于水處理的電化學(xué)裝置及方法，可同時(shí)利用電絮凝和電催化氧化兩個(gè)過程，兼具電絮凝與電催化氧化兩者的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)由于具備雙電源，使得電絮凝和電催化氧化聯(lián)用的方式也變得多樣，同時(shí)產(chǎn)生協(xié)同作用，使處理污水的效果更為顯著。
[0008]一種用于水處理的電化學(xué)裝置，雙路脈沖電源供電裝置連接電控裝置，曝氣裝置和電控裝置連接電化學(xué)反應(yīng)裝置，電化學(xué)反應(yīng)裝置連接分離裝置；
[0009]電化學(xué)反應(yīng)裝置的箱體的一側(cè)上方連接出水口，箱體的一側(cè)下方連接進(jìn)氣口，箱體的另一側(cè)下方連接進(jìn)水口，第一電催化氧化陰極的一側(cè)連接電催化氧化陽極，電催化氧化陽極的另一側(cè)連接第二電催化氧化陰極；第一電絮凝陰極連接在箱體的另一側(cè)，第一電絮凝陰極的一側(cè)連接電絮凝陽極，電絮凝陽極的另一側(cè)連接第二電絮凝陰極。
[0010]雙路脈沖電源供電裝置的脈沖電源，并具備正負(fù)電極循環(huán)交換的功能，可以減少電能消耗，降低電力運(yùn)行成本，同時(shí)有效的防治電極鈍化；可根據(jù)需求實(shí)現(xiàn)不同的供電模式:電絮凝供電模式，電催化氧化供電模式，聯(lián)合供電模式；
[0011]電控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)裝置中電源，進(jìn)出水泵，曝氣泵等的開啟與切換，從而實(shí)現(xiàn)整套裝置的協(xié)調(diào)、穩(wěn)定、自動(dòng)運(yùn)行；
[0012]分離裝置置于電化學(xué)反應(yīng)裝置之后，用于電化學(xué)裝置出水懸浮物與水體的分離，分離裝置下端有海底閥，便于實(shí)現(xiàn)間歇靜態(tài)處理，以及便于與后續(xù)其他技術(shù)的管路銜接；分離裝置可以使用過濾器，吸附劑，離心機(jī)，
[0013]電化學(xué)反應(yīng)裝置包括進(jìn)水口，出水口，曝氣管，可溶性電極，催化氧化電極；
[0014]上述電極可采用板狀，網(wǎng)狀，棒狀，管狀中的一種；
[0015]電絮凝電極的陽極可選用A 1，F(xiàn)e，Zn，Cu ,Ti或不銹鋼中的一種；
[0016]電絮凝電極的陰極可選用A 1，F(xiàn)e，Zn，Cu ,Ti或不銹鋼中的一種；
[0017]電絮凝系統(tǒng)中陰極數(shù)量比陽極多一個(gè)；
[0018]電催化氧化電極的陽極可選用石墨，金剛石，鈦基金屬氧化物電極中的一種；
[0019]電催化氧化電極的陰極可選用A 1，F(xiàn)e，Zn，Cu ,Ti或不銹鋼中的一種；
[0020]為了更充分利用陽極，電催化氧化系統(tǒng)中陰極數(shù)量比陽極多一個(gè)；
[0021]電極間距可調(diào)、可根據(jù)需要增減電極，同時(shí)可改變電絮凝電極與電催化氧化電極個(gè)數(shù)的比例，以達(dá)到最佳的協(xié)同處理效果；
[0022]曝氣系統(tǒng)在電化學(xué)反應(yīng)裝置底端，可破壞懸浮物或有機(jī)污染物在水中的穩(wěn)定性，或提供一種強(qiáng)氧化劑，提高去污能力，鼓入氣體為空氣，氧氣，臭氧中的一種。
[0023]一種用于水處理的電化學(xué)方法，含有以下步驟；
[0024]選擇電絮凝和電催化氧化一起聯(lián)用的方式進(jìn)行處理；同時(shí)開啟電絮凝和電催化氧化的電源開關(guān)，對(duì)水體進(jìn)行處理，
[0025]選擇先電絮凝處理，再進(jìn)行電催化氧化處理的模式；首先開啟電絮凝的電源系統(tǒng)，當(dāng)處理一定時(shí)間后，關(guān)閉電絮凝電源開關(guān)，開啟分離器的泵，經(jīng)過分離系統(tǒng)的過濾，水返回至電化學(xué)裝置中，開啟電催化氧化電源，對(duì)水體進(jìn)行電催化氧化處理；
[0026]為增強(qiáng)處理效果，電化學(xué)裝置中可添加填料，填料可以是活性炭，陶瓷顆粒，沸石，硅酸鋁等的一種或幾種的混合物；填料加入時(shí)可用塑料網(wǎng)包裹，以防止短路的發(fā)生；
[0027]在曝氣管接口處連接臭氧發(fā)生器，鼓入臭氧，增加水體中的強(qiáng)氧化劑，同時(shí)可以與電絮凝體系發(fā)生協(xié)同作用，增強(qiáng)處理效果；
[0028]間歇靜態(tài)處理模式，污水在電化學(xué)反應(yīng)裝置中停留一部分時(shí)間后，經(jīng)過分離器的分離作用，水由分離器下端的海底閥放出，進(jìn)行后續(xù)處理或?qū)λM(jìn)行利用；
[0029]連續(xù)動(dòng)態(tài)處理模式，同時(shí)開啟電化學(xué)反應(yīng)裝置及分離器的水泵，選擇相應(yīng)的電化學(xué)處理模式，使污水在整個(gè)裝置中實(shí)現(xiàn)連續(xù)動(dòng)態(tài)的運(yùn)行，直至出水達(dá)到相應(yīng)要求。
[0030]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)污水的間歇靜態(tài)處理及連續(xù)動(dòng)態(tài)處理，可以減少電能消耗，降低電力運(yùn)行成本，同時(shí)有效的防止電極鈍化。由于實(shí)現(xiàn)電絮凝與電催化氧化的聯(lián)合應(yīng)用，使得二者在水處理方面表現(xiàn)協(xié)同作用，水處理效果得到增強(qiáng)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，通過參照下面的詳細(xì)描述，能夠更完整更好地理解本發(fā)明以及容易得知其中許多伴隨的優(yōu)點(diǎn)，但此處所說明的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定，如圖其中:
[0032]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
【具體實(shí)施方式】
[0035]顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員基于本發(fā)明的宗旨所做的許多修改和變化屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0036]實(shí)施例1:如圖1、圖2所示，一種用于水處理的電化學(xué)裝置，箱體的一側(cè)上方連接出水口 I，箱體的一側(cè)下方連接進(jìn)氣口 3，箱體的另一側(cè)下方連接進(jìn)水口 2，第一電催化氧化陰極5的一側(cè)連接電催化氧化陽極4，電催化氧化陽極4的另一側(cè)連接第二電催化氧化陰極6 ;第一電絮凝陰極8連接在箱體的另一側(cè)，第一電絮凝陰極8的一側(cè)連接電絮凝陽極7，電絮凝陽極7的另一側(cè)連接第二電絮凝陰極9。
[0037]一種用于水處理的電化學(xué)方法，含有以下步驟；
[0038]選擇電絮凝和電催化氧化一起聯(lián)用的方式進(jìn)行處理；同時(shí)開啟電絮凝和電催化氧化的電源開關(guān)，對(duì)水體進(jìn)行處理，
[0039]選擇先電絮凝處理，再進(jìn)行電催化氧化處理的模式；首先開啟電絮凝的電源系統(tǒng)，當(dāng)處理一定時(shí)間后，關(guān)閉電絮凝電源開關(guān)，開啟分離器的泵，經(jīng)過分離系統(tǒng)的過濾，水返回至電化學(xué)裝置中，開啟電催化氧化電源，對(duì)水體進(jìn)行電催化氧化處理；
[0040]為增強(qiáng)處理效果，電化學(xué)裝置中可添加填料，填料可以是活性炭，陶瓷顆粒，沸石，硅酸鋁等的一種或幾種的混合物；填料加入時(shí)可用塑料網(wǎng)包裹，以防止短路的發(fā)生；
[0041 ] 為進(jìn)一步增強(qiáng)效果，在曝氣管接口處連接臭氧發(fā)生器，鼓入臭氧，增加水體中的強(qiáng)氧化劑，同時(shí)可以與電絮凝體系發(fā)生協(xié)同作用，增強(qiáng)處理效果；
[0042]間歇靜態(tài)處理模式，污水在電化學(xué)反應(yīng)裝置中停留一部分時(shí)間后，經(jīng)過分離器的分離作用，水由分離器下端的海底閥放出，進(jìn)行后續(xù)處理或?qū)λM(jìn)行利用；
[0043]連續(xù)動(dòng)態(tài)處理模式，同時(shí)開啟電化學(xué)反應(yīng)裝置及分離器的水泵，選擇相應(yīng)的電化學(xué)處理模式，使污水在整個(gè)裝置中實(shí)現(xiàn)連續(xù)動(dòng)態(tài)的運(yùn)行，直至出水達(dá)到相應(yīng)要求。
[0044]實(shí)施例2:如圖1、圖2所示，一種用于水處理的電化學(xué)裝置，本裝置為敞開式結(jié)構(gòu)，其裝置流程圖如圖1所示。包括雙路脈沖電源供電系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、電化學(xué)反應(yīng)裝置、曝氣裝置、分離裝置。可實(shí)現(xiàn)間歇靜態(tài)處理及連續(xù)動(dòng)態(tài)處理。
[0045]該體系選用脈沖電源，并具備正負(fù)電極循環(huán)交換的功能，可以減少電能消耗，降低電力運(yùn)行成本，同時(shí)有效的防治電極鈍化。可根據(jù)需求實(shí)現(xiàn)不同的供電模式:電絮凝供電模式，電催化氧化供電模式，聯(lián)合供電模式。
[0046]電控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)裝置中電源，進(jìn)出水泵，曝氣泵等的開啟與切換，從而實(shí)現(xiàn)整套裝置的協(xié)調(diào)、穩(wěn)定、自動(dòng)運(yùn)行
[0047]分離裝置置于電化學(xué)反應(yīng)裝置之后，用于電化學(xué)裝置出水懸浮物與水體的分離，分離裝置下端有海底閥，便于實(shí)現(xiàn)間歇靜態(tài)處理，以及便于與后續(xù)其他技術(shù)的管路銜接。分離裝置可以使用過濾器，吸附劑，離心機(jī)，
[0048]電化學(xué)反應(yīng)裝置如圖2所示，包括進(jìn)水口，出水口，曝氣管，可溶性電極，催化氧化電極。
[0049]上述電極可采用板狀，網(wǎng)狀，棒狀，管狀中的一種。
[0050]電絮凝電極的陽極可選用A 1，F(xiàn)e, Zn, Cu,Ti或不銹鋼中的一種
[0051]電絮凝電極的陰極可選用A 1，F(xiàn)e, Zn, Cu,Ti或不銹鋼中的一種
[0052]為了更充分利用陽極，電絮凝系統(tǒng)中陰極數(shù)量比陽極多一個(gè)
[0053]電催化氧化電極的陽極可選用石墨，金剛石，鈦基金屬氧化物電極中的一種
[0054]電催化氧化電極的陰極可選用A 1，F(xiàn)e，Zn，Cu，Ti或不銹鋼中的一種
[0055]為了更充分利用陽極，電催化氧化系統(tǒng)中陰極數(shù)量比陽極多一個(gè)
[0056]電極間距可調(diào)、可根據(jù)需要增減電極，同時(shí)可改變電絮凝電極與電催化氧化電極個(gè)數(shù)的比例，以達(dá)到最佳的協(xié)同處理效果。
[0057]曝氣系統(tǒng)在電化學(xué)反應(yīng)裝置底端，可破壞懸浮物或有機(jī)污染物在水中的穩(wěn)定性，或提供一種強(qiáng)氧化劑，提高去污能力，鼓入氣體為空氣，氧氣，臭氧中的一種。
[0058]如上所述，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)地說明，但是只要實(shí)質(zhì)上沒有脫離本發(fā)明的發(fā)明點(diǎn)及效果可以有很多的變形，這對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。因此，這樣的變形例也全部包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于水處理的電化學(xué)裝置，其特征在于雙路脈沖電源供電裝置連接電控裝置，曝氣裝置和電控裝置連接電化學(xué)反應(yīng)裝置，電化學(xué)反應(yīng)裝置連接分離裝置； 電化學(xué)反應(yīng)裝置的箱體的一側(cè)上方連接出水口，箱體的一側(cè)下方連接進(jìn)氣口，箱體的另一側(cè)下方連接進(jìn)水口，第一電催化氧化陰極的一側(cè)連接電催化氧化陽極，電催化氧化陽極的另一側(cè)連接第二電催化氧化陰極；第一電絮凝陰極連接在箱體的另一側(cè)，第一電絮凝陰極的一側(cè)連接電絮凝陽極，電絮凝陽極的另一側(cè)連接第二電絮凝陰極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于水處理的電化學(xué)裝置，其特征在于雙路脈沖電源供電裝置的脈沖電源，并具備正負(fù)電極循環(huán)交換的功能，可以減少電能消耗，降低電力運(yùn)行成本，同時(shí)有效的防治電極鈍化；可根據(jù)需求實(shí)現(xiàn)不同的供電模式:電絮凝供電模式，電催化氧化供電模式，聯(lián)合供電模式； 電控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)裝置中電源，進(jìn)出水泵，曝氣泵等的開啟與切換，從而實(shí)現(xiàn)整套裝置的協(xié)調(diào)、穩(wěn)定、自動(dòng)運(yùn)行； 分離裝置置于電化學(xué)反應(yīng)裝置之后，用于電化學(xué)裝置出水懸浮物與水體的分離，分離裝置下端有海底閥，便于實(shí)現(xiàn)間歇靜態(tài)處理，以及便于與后續(xù)其他技術(shù)的管路銜接；分離裝置可以使用過濾器，吸附劑，離心機(jī)， 電化學(xué)反應(yīng)裝置包括進(jìn)水口，出水口，曝氣管，可溶性電極，催化氧化電極； 上述電極可采用板狀，網(wǎng)狀，棒狀，管狀中的一種； 電絮凝電極的陽極可選用A 1，F(xiàn)e, Zn, Cu,Ti或不銹鋼中的一種； 電絮凝電極的陰極可選用A 1，F(xiàn)e, Zn, Cu,Ti或不銹鋼中的一種； 電絮凝系統(tǒng)中陰極數(shù)量比陽極多一個(gè)； 電催化氧化電極的陽極可選用石墨，金剛石，鈦基金屬氧化物電極中的一種； 電催化氧化電極的陰極可選用A 1，F(xiàn)e，Zn，Cu，Ti或不銹鋼中的一種； 為了更充分利用陽極，電催化氧化系統(tǒng)中陰極數(shù)量比陽極多一個(gè)； 電極間距可調(diào)、可根據(jù)需要增減電極，同時(shí)可改變電絮凝電極與電催化氧化電極個(gè)數(shù)的比例，以達(dá)到最佳的協(xié)同處理效果； 曝氣系統(tǒng)在電化學(xué)反應(yīng)裝置底端，可破壞懸浮物或有機(jī)污染物在水中的穩(wěn)定性，或提供一種強(qiáng)氧化劑，提高去污能力，鼓入氣體為空氣，氧氣，臭氧中的一種。
3.一種用于水處理的電化學(xué)方法，其特征在于含有以下步驟； 選擇電絮凝和電催化氧化一起聯(lián)用的方式進(jìn)行處理；同時(shí)開啟電絮凝和電催化氧化的電源開關(guān)，對(duì)水體進(jìn)行處理， 選擇先電絮凝處理，再進(jìn)行電催化氧化處理的模式；首先開啟電絮凝的電源系統(tǒng)，當(dāng)處理一定時(shí)間后，關(guān)閉電絮凝電源開關(guān)，開啟分離器的泵，經(jīng)過分離系統(tǒng)的過濾，水返回至電化學(xué)裝置中，開啟電催化氧化電源，對(duì)水體進(jìn)行電催化氧化處理； 為增強(qiáng)處理效果，電化學(xué)裝置中可添加填料，填料可以是活性炭，陶瓷顆粒，沸石，硅酸鋁等的一種或幾種的混合物；填料加入時(shí)可用塑料網(wǎng)包裹，以防止短路的發(fā)生； 在曝氣管接口處連接臭氧發(fā)生器，鼓入臭氧，增加水體中的強(qiáng)氧化劑，同時(shí)可以與電絮凝體系發(fā)生協(xié)同作用，增強(qiáng)處理效果； 間歇靜態(tài)處理模式，污水在電化學(xué)反應(yīng)裝置中停留一部分時(shí)間后，經(jīng)過分離器的分離作用，水由分離器下端的海底閥放出，進(jìn)行后續(xù)處理或?qū)λM(jìn)行利用； 連續(xù)動(dòng)態(tài)處理模式，同時(shí)開啟電化學(xué)反應(yīng)裝置及分離器的水泵，選擇相應(yīng)的電化學(xué)處理模式，使污水在整個(gè)裝置中實(shí)現(xiàn)連續(xù)動(dòng)態(tài)的運(yùn)行，直至出水達(dá)到相應(yīng)要求。
【文檔編號(hào)】C02F1/467GK104370350SQ201310355891
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2013年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月15日
【發(fā)明者】杜琳, 郭小春, 江麗, 向啟貴, 劉春艷, 郭世月, 王興睿, 易暢, 陸林峰, 徐炳科 申請(qǐng)人:中國石油天然氣股份有限公司