申请日2017.03.28
公开(公告)日2017.12.15
IPC分类号C02F9/06
摘要
本实用新型公开了一种废水电氧化吸附再生一体化装置，包括电源、阳极腔、阴极腔、均相离子交换膜、第一均相膜格网、第二均相膜格网以及污水预处理装置。阳极腔包括被设置在阳极腔内的阳极，阳极腔上的进水口、出水口以及排水口，阴极腔包括阴极腔内的阴极，阴极腔上的电解液进口、电解液出口，污水预处理装置包括浸没式超滤/微滤膜和曝气管。阳极被设置在所述阳极腔内，充满阳极腔，为可吸附再生的膨胀石墨，具有三维连续多孔结构，孔的直径小于1mm。电源的正极与阳极相连，电源的负极与阴极相连，电源设置为当阳极腔中污水排干后通电。本实用新型通过将有机废水中的有机物集中在一起处理，将有机物直接氧化，工艺简单，操作方便，经济节能。
权利要求书
1.一种废水电氧化吸附再生一体化装置，其特征在于，其包括电源、阳极腔、阴极腔、均相离子交换膜、第一均相膜格网、第二均相膜格网以及污水预处理装置;
所述阳极腔包括被设置在所述阳极腔内的阳极，在所述阳极腔上的进水口、出水口以及排水口;
所述阳极被设置在所述阳极腔内，充满所述阳极腔，所述阳极为可吸附再生的膨胀石墨，所述可吸附再生的膨胀石墨具有三维连续多孔结构，所述可吸附再生的膨胀石墨中所述孔的直径小于1mm;
所述阴极腔包括在所述阴极腔内的阴极，在所述阴极腔上的电解液进口、电解液出口;
所述阴极为金属板、石墨或碳棒;
所述污水预处理装置包括浸没式超滤/微滤膜和曝气管;
所述电源的正极与所述阳极相连，所述电源的负极与所述阴极相连，所述电源设置为当所述阳极腔中污水排干后通电;
在所述阳极腔与所述阴极腔之间，并从所述阳极腔向所述阴极腔方向依次设置有紧密相连的所述第一均相膜格网、所述均相离子交换膜和所述第二均相膜格网;
所述污水预处理装置与所述阳极腔上的所述进水口相连。
2.如权利要求1所述的一种废水电氧化吸附再生一体化装置，其特征在于，所述电源可提供电压为1-10V。
3.如权利要求1所述的一种废水电氧化吸附再生一体化装置，其特征在于，所述污水经过所述污水预处理装置处理后通过所述进水口流入所述阳极腔，同时通过所述出水口流出所述阳极腔。
4.如权利要求1所述的一种废水电氧化吸附再生一体化装置，其特征在于，所述电源通电后，所述阳极表面发生电氧化反应，产生的电氧化分解物通过所述排水口排出。
5.如权利要求1所述的一种废水电氧化吸附再生一体化装置，其特征在于，所述金属板为铁板、不锈钢板、铝板或铜板。
6.如权利要求1所述的一种废水电氧化吸附再生一体化装置，其特征在于，所述阴极腔被设置为填充电解液，所述电解液为二价阴离子盐，所述电解液通过所述电解液进口流入所述阴极腔，所述电解液通过所述电解液出口流出所述阴极腔。
7.如权利要求1所述的一种废水电氧化吸附再生一体化装置，其特征在于，所述污水预处理装置被设置为对所述污水进行预处理，所述污水在预处理之前注入所述污水预处理装置中。
8.如权利要求1所述的一种废水电氧化吸附再生一体化装置，其特征在于，所述污水为有机废水。
9.如权利要求1所述的一种废水电氧化吸附再生一体化装置，其特征在于，所述浸没式超滤/微滤膜被设置为去除所述污水中的胶体及悬浮物。
10.如权利要求1所述的一种废水电氧化吸附再生一体化装置，其特征在于，所述曝气管被设置为在所述污水预处理装置处理所述污水时进行曝气。
说明书
一种废水电氧化吸附再生一体化装置
技术领域
本实用新型涉及一种废水处理装置，尤其涉及一种废水电氧化吸附再生一体化装置。
背景技术
有机废水的处理的技术目前主要采用絮凝沉淀、生物处理、吸附、电氧化等技术。电氧化技术主要是通过在阳极产生羟基自由基、超氧自由基等强氧化基团，来氧化水中的有机物，将它们降解成小分子，实现将有机物降解成H2O、CO2、N2。
常规的电氧化技术，是需要牺牲阳极，同时产生的强氧化基团的效率比较低，大部分的有机物是通过絮凝带走，只有极少部分的有机物是通过电氧化的技术进行降解。而絮凝产生的固体废弃物，将对环境产生二次污染，需要另外在投入费用进行处理。在运行的过程中还会出现电极钝化的问题，废水中的胶体很容易粘附在阳极或阴极上，从而导致极导电效率差或不导电，直接导致电氧化失效。另一个存在的问题是浓差极化现象，即产生的羟基自由基等强氧化基团的有效距离在10mm以内，所以在处理过程中有大量的有机物无法与强氧化基团接触，处理效率降低。现有技术中，研究人员通过采用中空电极板的方式来解决这两大问题，但仍无法彻底决绝解决，而且产生的部分强氧化自由基是作用于有机物，这就使得大量的强氧化自由基失效，导致处理的设备比较庞大，设备投资高，经济效益差。
因此，本领域的技术人员致力于开发一种有机废水的处理装置，可以有效的解决电极消耗、钝化及浓差极化的问题，同时将有机物集中进行电氧化降解，将有机物氧化为H2O、CO2、N2，不造成二次污染。
实用新型内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是开发一种有机废水的处理装置，可以有效的解决电极消耗、钝化及浓差极化的问题，同时不造成二次污染。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种废水电氧化吸附再生一体化装置，该装置包括电源、阳极腔、阴极腔、均相离子交换膜、第一均相膜格网、第二均相膜格网以及污水预处理装置。
进一步的，阳极腔包括被设置在阳极腔内的阳极，在阳极腔上的进水口、出水口以及排水口。
进一步的，阳极被设置在阳极腔内，充满阳极腔，阳极为可吸附再生的膨胀石墨，可吸附再生的膨胀石墨具有三维连续多孔结构，可吸附再生的膨胀石墨中孔的直径小于1mm。
进一步的，阴极腔包括在阴极腔内的阴极，在阴极腔上的电解液进口、电解液出口。
进一步的，阴极为金属板、石墨或碳棒。
进一步的，金属板为铁板、不锈钢板、铝板或铜板。
进一步的，污水预处理装置包括浸没式超滤/微滤膜和曝气管。
进一步的，电源的正极与阳极相连，电源的负极与阴极相连，电源设置为当阳极腔中污水排干后通电，电源可提供电压为1-10V，电源可以根据需要改变输出的电压值，范围在1-10V之间。
进一步的，在阳极腔与阴极腔之间，并从阳极腔向阴极腔方向依次设置有第一均相膜格网、均相离子交换膜、第二均相膜格网。
进一步的，污水预处理装置与阳极腔上的进水口相连。污水经过污水预处理装置处理后通过进水口流入阳极腔，同时通过出水口流出所述阳极腔。
进一步的，电源通电后，阳极表面发生电氧化反应，产生的电氧化分解物通过排水口排出。
进一步的，阴极腔被设置为填充电解液，电解液为二价阴离子盐，一般选择硫酸钠、碳酸钠等二价阴离子的化合物，电解液通过电解液进口流入阴极腔，通过所述电解液出口流出阴极腔。
进一步的，污水预处理装置被设置为对污水进行预处理，污水在预处理之前注入污水预处理装置中。
进一步的，污水为有机废水。
进一步的，浸没式超滤/微滤膜被设置为去除污水中的胶体及悬浮物。
进一步的，曝气管被设置为在污水预处理装置处理污水时进行曝气。
在本实用新型公开的技术方案中，当污水在污水预处理装置中预处理后，通过进水口流入阳极腔，从出水口流出阳极腔，在这个过程中污水中的有机物被阳极吸附，然后将阳极腔内的污水排干，将电源通电，在阳极附近产生的强氧化基团的效率比较高，污水中的有机物通过先被阳极吸附，再全部通过电氧化的技术进行了降解，降解后的氧化产物通过排水口排出。
在本实用新型公开的技术方案中，阳极为可吸附再生的膨胀石墨，该可吸附再生的膨胀石墨是通过将膨胀石墨做主体与热固化粘合剂混合高温固化后，进行隔氧碳化，再通过水蒸气活化制备得到，该可吸附再生的膨胀石墨为三维连续多孔的结构，可吸附再生的膨胀石墨中孔的直径小于1mm。本实用新型采用可吸附再生的膨胀石墨做阳极，用于吸附污水水体中的有机物，主要是利用了对有机物的吸附性。也就是说，可吸附再生的膨胀石墨既做了阳极电极，又做了有机物的吸附载体，同时膨胀石墨具有良好的导电性。可吸附再生的膨胀石墨作为电极采用电氧化的方式进行再生。在本实用新型公开的废水电氧化吸附再生一体化装置工作过程中，由于阳极在选材上使用了可吸附再生的膨胀石墨，避免了牺牲阳极，同时在解决浓差极化问题中，阳极采用的可吸附再生的膨胀石墨具有三维连续多孔的结构，孔直径小于1mm，远远小于产生的羟基自由基等强氧化基团的有效距离10mm，使得在处理过程中有机物与强氧化基团紧密接触，处理效率高。
本实用新型公开的废水电氧化吸附再生一体化装置工作原理：
首先通过将有机废水注入污水预处理装置，通过曝气管曝气，使污水处于运动状态，使得污水通过浸没式超滤/微滤膜实现污水中的胶体及悬浮物的去除，污水预处理一段时间后，将预处理过的污水通过进水口按照一定的流速注入装置中的阳极腔内，同时按照同样的流速从出水口排出污水，控制进水时间不要超过半小时。在这个过程中，阳极腔内的阳极主要发挥了有机物的吸附作用，由于阳极腔中的阳极为可吸附的膨胀石墨电极，占据整个阳极腔，对流过的污水进行过滤，吸附污水中的有机物，阳极具有多孔结构，孔径小于1mm，流过阳极的污水将均匀的分布在各个孔中，污水中的有机物将通过可吸附膨胀石墨电极的吸附作用，被快速吸附到膨胀石墨电极中，由于阳极为多孔结构，比表面积巨大，吸附能力也比较高，一般吸附半小时后将达到饱和，阳极即停止进水。
然后，确认阳极腔中的污水已经排干，打开电源，通电，有机污染物在阳极表面发生直接或强氧化基团，最终将有机污染物氧化生成水和CO2等从排水口排出。电源电压控制在1-10V之间，通电氧化时间控制在30min内，装置中的阴极选用可导电的材料，如石墨、铁、铝、铜、或合金均可，为防止在过程中出现氯气，阴极中流过的液体一般选硫酸钠、碳酸钠等二价盐。在通电电氧化过程中，由于阳极膨胀石墨的微孔间距比较小，通电时在阳极的表面内部，形成无数个微小电极，阳极产生的羟基自由基，不需要做迁移就可以直接在电极的表面与有机物作用氧化，电氧化发生在阳极的内部和表面，这使得电极产生的羟基自由基利用率非常高，可达到95%以上，也让电极吸附有机物后可以快速氧化成H2O、CO2、N2，电极能快速再生，这使得工业化应用非常便捷。
整个过程的特点是先将水中的COD集中吸附收集，再进行高效快速的氧化降解。
本实用新型的有益技术效果：
1、有机废水处理工艺简单;
2、有效解决了电极消耗、钝化及浓差极化的问题;
3、通过将有机物先吸附集中再通电进行电解，整体高效节能;
4、将有机物电解氧化后形成H2O、CO2、N2，不造成二次污染。
以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。