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、與所述反應系統連接的循環冷卻系統和反洗系統，以及廢氣處理系統和控制系統；所述反應系統包括反應桶，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。本發明使用特殊的電解反應桶，導流筒內循環和循環泵外循環，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；運行參數全自動調節，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、與所述反應系統連接的循環冷卻系統和反洗系統，以及廢氣處理系統和控制系統；所述反應系統包括反應桶，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；所述循環冷卻系統包括循環水泵、循環袋式過濾器、板式換熱器；所述反洗系統包括清洗罐和清洗水泵；所述廢氣處理系統與所述反應桶連通；所述控制系統包括電源和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回流口；所述反應桶底部設有循環出水口。
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：所述的循環冷卻系統中板式換熱器的流量為20-45m3/h，換熱面積3-15㎡；所述循環水泵流量在10-60m3/h，揚程在10-50m；所述循環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，所述的PLC對整個污水處理系統的各種開關量的狀態參數進行實時控制，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，形成內部循環流態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水泵、循環袋式過濾器、板式換熱器，經過過濾換熱后繼續在反應桶內電解，從而實現對廢水的內外循環電解，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，經過廢氣處理系統規范排放；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；清洗后清洗水罐中清洗廢液排入外部后集中處理。
發明內容
因此，本發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、與所述反應系統連接的循環冷卻系統和反洗系統，以及廢氣處理系統和控制系統；
所述反應系統包括反應桶，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；
所述循環冷卻系統包括循環水泵、循環袋式過濾器、板式換熱器；所述反洗系統包括清洗罐和清洗水泵；
所述廢氣處理系統與所述反應桶連通；所述控制系統包括電源和PLC。
反應系統中，反應桶連接有液位計、pH計和溫度傳感器；控制系統與相應的泵、閥門、風機連接。循環冷卻系統和反洗系統都是為反應系統服務的。
根據本發明的電催化氧化降解高鹽濃水的裝置，優選的是，所述電解膜組外設膜組防護罩；所述控制系統還包括電源柜、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，結合進水口和循環回流口的位置使水流形成外下內上的環流形態。
根據本發明的電催化氧化降解高鹽濃水的裝置，優選的是，所述電極的陽極材料選自BDD。
根據本發明的電催化氧化降解高鹽濃水的裝置，優選的是，所述的反應系統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回流口；所述反應桶底部設有循環出水口。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。
優選的是，所述的反應系統反應桶空桶質量在4-8t，滿桶質量在10-14t。
根據本發明的電催化氧化降解高鹽濃水的裝置，優選的是，所述的循環冷卻系統中板式換熱器的流量為20-45m3/h，換熱面積3-15㎡；所述循環水泵流量在10-60m3/h，揚程在10-50m；所述循環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。
循環冷卻系統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。
所述循環袋式過濾器優選為316L不銹鋼材質。
根據本發明的電催化氧化降解高鹽濃水裝置，優選的是，所述的循環水泵設置在所述反應桶外部。所述的反應桶內設有導流筒，桶外設有循環泵。導流筒使水流在內部形成環流，循環泵使水流形成外部環流，內外循環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。
根據本發明的電催化氧化降解高鹽濃水裝置，優選的是，所述的廢氣處理系統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的反應桶連通。廢氣處理系統通過排氣風機集中收集反應系統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。
根據本發明的電催化氧化降解高鹽濃水裝置，優選的是，所述的控制系統，所述的PLC對整個污水處理系統的各種開關量的狀態參數進行實時控制，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；電源規格電壓在30-80V，電流在0-800A。
本發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，形成內部循環流態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水泵、循環袋式過濾器、板式換熱器，經過過濾換熱后繼續在反應桶內電解，從而實現對廢水的內外循環電解，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，經過廢氣處理系統規范排放；
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。
根據本發明的一種電催化氧化降解高鹽濃水的方法，優選的是，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；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，具有優異的電化學性能和穩定的化學性質。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
（發明人：林玉姣;余松鴻;劉勇;申華博;唐磊）
