本發(fā)明屬于水污染控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電化學(xué)技術(shù)處理廢水裝置及方法。

背景技術(shù)：

三維電極法由于粒子電極可以有效增加電極比表面積,強(qiáng)化傳質(zhì),進(jìn)而提高電流效率和時(shí)空產(chǎn)率,在廢水處理領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。三維電極法處理廢水過程中粒子電極會(huì)被極化，粒子兩端形成正、負(fù)極，可看作是串聯(lián)的小電解槽，有效槽數(shù)越多，電流效率越高，反應(yīng)效率越高，能耗越低。不過三維電極法的電流效率受到短路電流和旁路電流影響，其中短路電流是指通過粒子接觸點(diǎn)而流過的電流，旁路電流是流過電解液的電流。為了減少短路電流，有人采用添加絕緣粒子或在粒子電極上涂覆絕緣物質(zhì)的辦法來減輕粒子聚集程度，增加電阻。然而添加石英砂、玻璃珠等絕緣粒子，由于比重不同導(dǎo)致混合均勻度差，液體流動(dòng)還造成絕緣粒子與粒子電極摩擦磨損。涂覆絕緣物質(zhì)這種方法增加了制作工序，絕緣膜也可能會(huì)降低粒子電極的比表面積。這兩種方法還會(huì)減少反應(yīng)器電解功能區(qū)域體積，降低反應(yīng)器面體比和時(shí)空產(chǎn)率。旁路電流在處理高電導(dǎo)率廢水時(shí)會(huì)有很大影響，如高鹽廢水、電鍍線路板行業(yè)老化的槽液等，廢水電導(dǎo)率越高，旁路電流大，處理過程中大部分電能轉(zhuǎn)化為熱能，處理效果差。而關(guān)于旁路電流的問題暫時(shí)還沒有較好的解決方法。

另外，采用三維電極法處理含表面活性劑類廢水時(shí)，由于通氣導(dǎo)致產(chǎn)生大量泡沫，易從反應(yīng)器溢出，處理效果不佳。而設(shè)置泡沫溢流槽或采用負(fù)壓電解都會(huì)增加設(shè)備復(fù)雜性，因此需要更好的解決方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為客服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，本發(fā)明公開了一種噴淋式三維電化學(xué)裝置，通過該裝置處理含表面活性劑廢水，廢水進(jìn)入設(shè)備中即被填料吸附不能形成連續(xù)相，從而杜絕泡沫產(chǎn)生，避免泡沫溢散導(dǎo)致設(shè)備無法正常使用，提高處理效率。本發(fā)明還公開了一種利用噴淋式三維電化學(xué)裝置處理廢水的方法，旨在降低短路電流和旁路電流，解決現(xiàn)有三維電極法處理高電導(dǎo)率廢水時(shí)存在的電流效率低、能耗大、處理效果差的問題。

本發(fā)明公開的噴淋式三維電解裝置，包括儲(chǔ)水箱、電解槽、布水系統(tǒng)和布?xì)庀到y(tǒng)，所述布水系統(tǒng)設(shè)置在電解槽上部，所述儲(chǔ)水箱中的廢水通過管道進(jìn)入布水系統(tǒng)，所述布?xì)庀到y(tǒng)設(shè)置在電解槽下部。

所述電解裝置還包括為電解槽提供電源的直流穩(wěn)壓電源，所述電解槽為矩形，在電解槽兩端設(shè)有平板式正、負(fù)集電極，平板式正、負(fù)集電極通過導(dǎo)線與直流穩(wěn)壓電源的正、負(fù)兩極分別相連，在平板式正、負(fù)集電極之間填充有粒子電極，粒子電極由多孔支撐板承托。

所述平板式正、負(fù)集電極采用石墨、鈦板、鈦網(wǎng)中的一種，所述粒子電極為顆粒活性炭，粒徑在2-5mm，比表面積大于或等于1000㎡/g，中孔率50-70％。所述平板式正、負(fù)集電極間距為200-800mm，所述平板式正、負(fù)集電極高度為300-1000mm，寬度為60-600mm，厚度為1-30mm。

所述粒子電極填充高度比平板式正、負(fù)集電極低10-50mm。

所述布水系統(tǒng)由布水管和噴淋頭組成。

在所述儲(chǔ)水箱和布水系統(tǒng)之間設(shè)有進(jìn)水泵，通過進(jìn)水泵將儲(chǔ)水箱中的廢水泵入布水系統(tǒng)，在進(jìn)水泵和布水系統(tǒng)之間還設(shè)有控制廢水流量的液體流量計(jì)和流量調(diào)節(jié)閥。

所述布?xì)庀到y(tǒng)由布?xì)馐?、布?xì)庵鞲晒?、支管、噴頭及連接件組成，所述布?xì)馐椅挥陔娊獠巯虏浚唧w是位于多孔支撐板下面，布?xì)馐页示匦?，所述布?xì)庵鞲晒堋⒅Ч?、噴頭及連接件位于布?xì)馐覂?nèi)，所述布?xì)庵鞲晒芡ㄟ^連接件連接有不少于一個(gè)支管，所述噴頭設(shè)置在支管上。

所述布?xì)庀到y(tǒng)內(nèi)的空氣是由鼓風(fēng)機(jī)提供空氣輸送，在鼓風(fēng)機(jī)和布?xì)庀到y(tǒng)之間設(shè)有控制氣體流量的氣體流量計(jì)和流量調(diào)節(jié)閥。

在電解槽的底板上設(shè)置有一斜板，所屬斜板和底板之間的夾角為5～8°傾角。

本發(fā)明還公開了利用上述噴淋式三維電解裝置處理有機(jī)廢水的方法，包括如下步驟：

(1)通過布?xì)庀到y(tǒng)對(duì)電解槽布?xì)?，使空氣自下而上均勻穿過粒子電極使粒子電極蓬松，每小時(shí)通氣量和粒子電極體積比為5：1～100：1；

(2)通過布水系統(tǒng)對(duì)電解槽布水，使廢水自上而下流過粒狀電極，每小時(shí)進(jìn)水量和粒子電極體積比為10：1～1：10；

(3)對(duì)電解槽施加直流電壓，電壓范圍為60-100v，使廢水在電解槽內(nèi)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水中污染物的處理，處理過的廢水從電解槽下部流出。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明通過調(diào)節(jié)通氣量與粒子電極的體積比，使電極粒子保持蓬松填充狀態(tài)，粒子電極之間接觸不緊密，從而減少短路電流；采用噴淋方式進(jìn)水，使電解槽中廢水不形成連續(xù)相，從而減少旁路電路，提高電流效率，電耗降低；

(2)由于電解槽內(nèi)的粒子電極間接觸不緊密以及廢水在電解槽內(nèi)不易形成連續(xù)相，液相中局外電解質(zhì)的干擾因素被削弱，使粒子電極形成更多的尖端放電空間，有效提高三維電極法處理高電導(dǎo)率廢水中污染物的去除效率，廢水處理能力增強(qiáng)；

(3)本發(fā)明采用噴淋式進(jìn)料的方式使廢水以微小液滴方式落在粒子填料上，廢水在填料上呈現(xiàn)潤(rùn)濕的效果，而不是被廢水浸沒，因此可以有效控制三維電極法處理表面活性劑類廢水時(shí)大量泡沫產(chǎn)生，拓展了處理范圍；

(4)采用本發(fā)明的電解裝置，由于電流密度下降，發(fā)熱現(xiàn)象得到控制，反應(yīng)器溫度可控制在不超過40℃，設(shè)備使用壽命長(zhǎng)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明噴淋式三維電解裝置處理有機(jī)廢水原理圖；

圖2是圖1中布?xì)庀到y(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

實(shí)施例1：噴淋式三維電解裝置

本發(fā)明的噴淋式三維電解裝置結(jié)構(gòu)參考圖1，包括儲(chǔ)水箱10、布水系統(tǒng)20、電解槽30和布?xì)庀到y(tǒng)40，所述布水系統(tǒng)20設(shè)置在電解槽30上部，所述儲(chǔ)水箱10中的廢水通過管道進(jìn)入布水系統(tǒng)20，所述布?xì)庀到y(tǒng)40設(shè)置在電解槽20下部。所述電解裝置還包括為電解槽30提供電源的直流穩(wěn)壓電源50，所述電解槽30為矩形，在電解槽30兩端設(shè)有平板式正、負(fù)集電極31、32，平板式正、負(fù)集電極31、32通過導(dǎo)線與直流穩(wěn)壓電源50的正、負(fù)兩極分別相連，在平板式正、負(fù)集電極31、32之間填充有粒子電極33，粒子電極33由多孔支撐板34承托。所述平板式正、負(fù)集電極31、32采用石墨、鈦板、鈦網(wǎng)中的一種，所述粒子電極33為顆?；钚蕴?，粒徑在2-5mm之間。所述布水系統(tǒng)20由布水管和噴淋頭組成。在所述儲(chǔ)水箱10和布水系統(tǒng)20之間設(shè)有進(jìn)水泵60，通過進(jìn)水泵60將儲(chǔ)水箱20中的廢水泵入布水系統(tǒng)20，在進(jìn)水泵60和布水系統(tǒng)20之間還設(shè)有控制廢水流量的液體流量計(jì)70和流量調(diào)節(jié)閥。所述布?xì)庀到y(tǒng)40參考圖2。布?xì)庀到y(tǒng)40包括布?xì)馐?3、布?xì)庵鞲晒?1、支管42、噴頭45、連接件44。鼓風(fēng)機(jī)80為噴淋式三維電解裝置提供氣源?？諝馔ㄟ^鼓風(fēng)機(jī)80、氣體流量計(jì)、布?xì)庵鞲晒?1、支管42和噴頭45，噴頭45流出的高速空氣經(jīng)多孔支撐板34進(jìn)入粒子電極33層，為粒子電極擾動(dòng)提供動(dòng)能，為三維電解反應(yīng)提供氧氣。

本實(shí)施例1中的電解槽30由10mm厚度聚丙烯板材加工制成，粒子電極33為柱狀椰殼活性炭，碘值：1100-1300mg/g，比重：380-450g/l，強(qiáng)度：＞98％，灰分：＜6％，粒徑2-5mm，比表面積大于或等于1000㎡/g，中孔率50-70％。多孔支撐板34為聚丙烯材質(zhì)，覆蓋聚丙烯材質(zhì)濾網(wǎng)，濾網(wǎng)目數(shù)在60-70目。在電解槽的底板上設(shè)置有一斜板35，所屬斜板35和底板之間的夾角為5～8°，便于排水。進(jìn)氣管直徑為20mm，排水管直徑為50mm。所述粒子電極33填充層頂部高度與平板式正、負(fù)集電極31、32高度差為10mm，平板式正、負(fù)集電極31、32上開圓孔，利用銅螺栓與銅纜線相連，并將平板式正、負(fù)集電極31、32固定在電解槽30兩端。

實(shí)施例2：噴淋式電解裝置處理有機(jī)廢水方法

首先啟動(dòng)進(jìn)水泵，將儲(chǔ)水箱內(nèi)廢水噴入電解槽內(nèi)，將粒子電極層潤(rùn)濕，待電解槽水位上升至粒子電極上，打開排水閥，將水排放回儲(chǔ)水箱。開啟鼓風(fēng)機(jī)，調(diào)節(jié)風(fēng)量，保持粒子電極輕微翻動(dòng)，開啟直流穩(wěn)壓電源，以恒壓模式進(jìn)行電解，根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)確定的廢水處理時(shí)間，調(diào)節(jié)進(jìn)水泵流量，實(shí)現(xiàn)連續(xù)處理。

(1)通過布?xì)庀到y(tǒng)對(duì)電解槽布?xì)?，使空氣自下而上均勻穿過粒子電極使粒子電極蓬松，每小時(shí)通氣量和粒子電極體積比為10：1；

(2)通過布水系統(tǒng)對(duì)電解槽布水，使廢水自上而下流過粒狀電極，每小時(shí)進(jìn)水量和粒子電極體積比為1：1；

(3)對(duì)電解槽施加直流電壓，電壓范圍為60-100v，使廢水在電解槽內(nèi)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水中污染物的處理，處理過的廢水從電解槽下部流出。

實(shí)施例3：處理線路板廠棕化銅廢液

采用實(shí)施例1中噴淋式三維電解裝置處理線路板廠棕化銅廢液，平板式正、負(fù)集電極31、32采用負(fù)載釕銥氧化物涂層的鈦網(wǎng)，以活性炭顆粒為粒子電極，粒子電極填充高度550mm，平板式正、負(fù)集電極31、32高600mm，寬60mm，厚度10mm。棕化銅廢液cod為10500mg/l，硫酸含量5％，銅離子濃度30g/l，電導(dǎo)率＞100ms/cm。采用噴淋式電解裝置處理時(shí)，在平板電極間施加100v電壓，每小時(shí)通氣量和粒子電極體積比為5：1，每小時(shí)進(jìn)水量和粒子電極體積比為10：1，電解15min時(shí)廢水中cod降至1000mg/l，銅離子濃度和硫酸含量變化不大。

實(shí)施例4：含表面活性劑的清洗廢水

采用實(shí)施例1中噴淋式三維電解裝置處理含表面活性劑的清洗廢水，平板式正、負(fù)集電極31、32采用石墨，以活性炭顆粒為粒子電極，粒子電極填充高度980mm，平板式正、負(fù)集電極31、32高1000mm，寬100mm，厚度20mm。向電解槽內(nèi)充入空氣，每小時(shí)通氣量和粒子電極體積比為100：1，每小時(shí)進(jìn)水量和粒子電極體積比為1：10，工作電壓為80v，電流為28.6a，電解30min時(shí)廢水中cod由6000mg/l降至95mg/l。

綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明權(quán)利要求的涵蓋范圍。