申请日2016.08.08
公开(公告)日2016.11.16
IPC分类号C02F1/46; C02F1/469; C02F101/30
摘要
本发明提供一种高效率的电化学废水处理装置及其控制方法和应用，其中电化学废水处理装置包括：前端电极室总成和后端电极室总成，置于前、后端电极室总成之间的由多对工作电极组合成的电堆，前端电极室总成、电堆和后端电极室总成堆叠后通过螺杆夹紧组成一个密封性良好的电化学废水处理装置本体结构，本体结构外侧通过面板和侧面护板围护，在使用时与直流电源相通。本发明还公开了该装置自动频繁倒极的控制方法和在制水系统中的应用。本发明的装置结构设计合理可获得均匀电场和均匀流场，控制方法可使工作电极的快速再生并提高产能‑体积比，长期保证电极活性，在制水系统中能大幅提高水收率得到浓缩液，清洁生产，环境友好。
权利要求书
1.一种高效率的电化学废水处理装置，其特征在于，包括：
端部电极室总成，分为前端电极室总成和后端电极室总成，所述前端电极室总成自外向内依次包括方钢管夹紧框、电堆夹紧端板、密封垫、端电极、多孔板和半透性极膜，所述后端电极室总成自外向内的结构同所述前端电极室总成;
置于所述前端电极室总成和所述后端电极室总成之间的由多对工作电极组合成的电堆，所述工作电极为复极式电极，每两个工作电极之间设有布水隔板;
所述前端电极室总成、所述电堆和所述后端电极室总成堆叠后通过螺杆夹紧组成一个密封性良好的电化学废水处理装置本体结构，所述本体结构外侧通过面板和侧面护板围护，所述电化学废水处理装置在使用时与直流电源相通。
2.根据权利要求1所述的高效率的电化学废水处理装置，其特征在于，所述电堆夹紧端板的上部设有布水通道出口、极水出口，下部设有极水入口和布水通道入口;所述电堆夹紧端板靠近电堆的内侧设有供所述端电极部分容纳的电极槽;所述端电极分为上下两部分，在所述电极槽中部设有用于隔离两部分端电极的支撑块;所述电堆夹紧端板的中上部和中下部还分别设有供所述端电极上的电气连接螺栓通过的孔;所述电堆夹紧端板通过螺栓穿过设置在所述电堆夹紧端板两端的电堆紧固螺栓孔与所述方钢管夹紧框紧固，所述端电极的电气连接螺栓依次穿过密封垫、设置在所述电堆夹紧端板上的孔与电极接线螺母固定并密封，其中，密封垫的厚度为3-6mm用于容纳所述端电极，极水流速达到5-25m/min，以满足排出垢屑的要求。
3.根据权利要求2所述的高效率的电化学废水处理装置，其特征在于，所述端电极使用金属电极，所述端电极的电极本体采用丝式或网式的钌钛电极体焊接于钛板条集流体上，所述电气连接螺栓设置于所述钛板条集流体中部;所述工作电极使用具有三维结构、多微孔、孔径为2-50nm的纤维状或颗粒状的活性炭及其制品，所述工作电极四周用工作电极框限定，所述工作电极框的厚度与所述工作电极的厚度相适应为0.5-6mm，所述工作电极框包括电极框体密封周边、设置在电极框体密封周边两端的布水通道及中空的容纳区。
4.根据权利要求3所述的高效率的电化学废水处理装置，其特征在于，所述多孔板的结构尺寸同所述工作电极框，包括多孔板密封周边、设置在所述多孔板密封周边两端的多孔板布水通道及中部的钻孔区，所述孔径为8mm-13mm，孔间距10mm-15mm;在安装紧固时，所述多孔板的长度方向的正中抵于所述支撑块上;所述半透性极膜的结构尺寸同所述工作电极框，包括整张极膜本体和设置在所述极膜本体两端的极膜布水通道。
5.根据权利要求3所述的高效率的电化学废水处理装置，其特征在于，所述布水隔板的隔板厚度一般为0.5mm-2.0mm，所述布水隔板包括隔板框、设置在所述隔板框两端的布水孔和设置在中部的隔板网，所述隔板网通过布水槽与所述布水孔相通，硬质的隔板框与软质的工作电极框一起构成了水室的密封周边。
6.根据权利要求1所述的高效率的电化学废水处理装置，其特征在于，所述电化学废水处理装置在常温常压的条件下工作，本体结构材料使用耐腐蚀和绝缘性能良好的合成高分子材料，采用硬聚氯乙烯板材或者抗氧化能力更强的含氟材料。
7.一种权利要求1-6任意权利要求所述的高效率的电化学废水处理装置的控制方法，其特征在于，所述电化学废水处理装置通过自动频繁倒极操作提高产能-体积比和长期保持电极活性，包括如下步骤：
将等待再生/活化的电极的供电的极性反接，通过PLC控制完成;先停止供电和供水，电堆的双电层电容性充电电压与倒极后的直流电源的电压形成串联，共同对电堆放电形成较强的、大小可控的浪涌电流，浪涌电流的流动方向与倒极前的工作电流流向相反，与倒极完成后的工作电流流向相同;待电容放完了电以后，又会被直流电源用与电化学废水处理装置原来相反的极性充电，工作电流恢复正常，暂停供电，先排浓缩液，再经水洗后，供水供电投入循环工作。
8.一种权利要求1-6任意权利要求所述的高效率的电化学废水处理装置在制水系统中的应用，其特征在于，废水水箱经工作泵、保安过滤器与所述电化学废水处理装置相连通，所述电化学废水处理装置经再生泵分别与洗水水箱、浓缩液箱相连通，所述电化学废水处理装置还通过管路与回用水水箱相连通，上述各水箱通过阀门控制管路通闭实现直接或间接与所述电化学废水处理装置的连通。
9.根据权利要求8所述的高效率的电化学废水处理装置的应用，其特征在于，所述电化学废水处理装置在制水系统中完成制水过程-再生过程-制水过程;
所述制水过程包括如下步骤：打开阀门Ⅲ、阀门Ⅳ，启动工作泵，将废水送入电化学废水处理装置处理，由出水口的在线电导率仪检测、PLC控制，不合格的产水自阀门Ⅴ返回所述废水水箱，产水合格后，通过阀门Ⅷ将得到的工艺回用水送到回用水水箱;极水用过后，返回废水水箱;
所述再生过程包括如下步骤：
通过倒极产生浪涌电流，使得电极得以快速再生，再生完成浪涌电流消退后，暂停供电，收集浓缩液和浓洗水;
收集浓缩液，打开阀门Ⅵ、阀门Ⅸ、阀门Ⅺ、阀门XⅢ，启动再生泵，将电化学废水处理装置内的存水经过再生过程生成的浓缩液送往浓缩液箱;
收集浓洗水，打开阀门XIV、阀门Ⅶ、阀门Ⅹ、阀门XⅢ，启动再生泵，再生泵经过2-3次启动和停止，把较浓的洗水收集到浓缩液箱;
冲洗电化学废水处理装置，打开阀门XIV、阀门Ⅶ、阀门Ⅹ、阀门Ⅻ，启动再生泵，冲洗电化学废水处理装置，洗水回到洗水水箱;
上述再生过程完成后，再次供电，开始新一轮制水过程;
浓洗水转运和洗水水箱补水，多次使用的洗水达到洗水水箱电导率仪的设定值时，PLC控制打开阀门XIV、阀门Ⅺ、阀门XⅢ，启动再生泵，将浓洗水转送到浓缩液箱;打开阀门Ⅱ，启动工作泵，将洗水水箱补满，再生过程结束转入制水过程;
上述每个过程中，未提及的阀门均处于关闭状态，阀门Ⅰ处于打开状态。
10.根据权利要求9所述的高效率的电化学废水处理装置的应用，其特征在于，若废水水质较差时，设置极水水箱和极水循环泵，极水可自身循环。
说明书
一种高效率的电化学废水处理装置及其控制方法和应用
技术领域
本发明属于电化学废水处理领域，涉及一种高效率的电化学废水处理装置及其控制方法和应用。
背景技术
一、工业废水零排放
工业用水的量大面广，既有以水作为生产工艺的原料或辅助原料的，也有大量的水是作为生产工艺过程的冷却水使用。
用水的工厂都会产生废水。
工业废水实现零排放和趋零排放，是各种在生产工艺中要使用水资源的工厂，实现清洁生产、保护环境、节约生产成本的重大举措。
废水的零排放，包含三项主要工作：即回收水资源、回收化学资源和消除废水中的污染物。
1.回收水资源，得到工艺回用水
水在大多数废水中占有95%以上的质量比，它又是生产过程必不可少的资源，可以回收作为生产工艺用水。
工业用水在使用过程中往往溶解了一些无机盐类，是水质指标中较为重要的“溶解性总固体”的主要成分，简称TDS。大多数工艺用水对于含盐量的要求一般在102mg/L的量级即可，与自来水相近。
回收水资源的工艺装置，称为废水淡化器。淡化器将废水分离，得到工艺回用水或冷却水，同时还得到浓水。
2.回收化学资源，得到浓缩液
废水中含有多种(重)金属盐类，作为化学资源也必须回收。
这些(重)金属盐类进入环境就会造成严重的污染，而回收了，就变成了财富。
回收的方法就是将废水淡化器得到的浓水达到浓缩液的浓度即12-20%，再经过“蒸发-结晶”的工艺过程，得到化学资源的结晶固体。
3.消除有机污染
废水中还有一些有机污染物，比如常说的化学耗氧量COD、印染废水的色度等等，通过废水氧化技术可以部分或大部分去除这些有机污染物。
二、将城市污水转化为优质再生水
一般每个城市有好几个污水处理厂，每个厂每天的处理能力都在十几万到几十万吨，污水处理厂将城市污水处理后，就得到了符合《SL368-2006再生水水质标准》的再生水。
1.优质再生水
再生水经过进一步深度净化，去除无机盐类，尤其是容易导致结垢的硬度离子和有毒有害的重金属离子，以及再生水中仍然残存的、常规方法难以去除的有机污染物后，使得这两项指标甚至要优于国标自来水的相关水平，比如，使硬度小于国标自来水规定的450mg/L，便于在工业应用中可以少结垢或不结垢，这是非常有用的，再经消毒杀菌，即可得到优质再生水。
这样就可以极大地拓展再生水的利用空间，除了饮用、洗浴等与人体密切接触之外的，几乎所有场合都可以使用，就不再只限于绿化、建筑、冲厕、工业冷却水等用途了。
这样，优质再生水已经成为城市可靠的第二水源。其成本远远低于远距离引水和海水淡化。
2.优质再生水的生产技术有待优化
一些场合使用反渗透(RO)技术来得到优质再生水，由于RO系统的除盐率达到98%以上，所以其产水中的盐类离子含量不超过普通自来水的百分之二，除了高压发电锅炉补水等个别用途之外，对于绝大多数用途来说这是一项用不着的功能，此项工艺方法导致了优质再生水的生产成本增加不少，膜元件的寿命又较短。
由于RO膜太过于精密，它的“娇气”也是人所共知的，必须有阻垢剂等添加剂陪护，尤其是处理污水时，稍有不慎就会导致膜元件损坏;RO系统的水收率较低，在纯水制造时也只有75%，在高浓度废水中，比如20-40g/L，水收率不到40%，这无疑增加了其浓水后续处理的难度;工作压力和耗电量都比较高，所以大多数用户不愿意接受。
应该说，RO技术原始的设计意图是为纯净水的生产工艺准备的，就不是给污水用的，用于污水实在是勉为其难。
所以，水处理工艺没有优劣之分，适合就是最好的，不适合就不能说是最好的。
3.生产优质再生水具有重大意义
现在，为满足城市日益增长的供水需要，从数百，甚至上千公里外引水-比如南水北调工程，花费了巨额的资金，与之比较，优质再生水就在城市里，它对于人类的可持续发展具有重大、深远的意义。
『人民日报海外版』(2001年12月14日第14版)《污水再生利用缓解城市缺水危机》一文指出：“以色列是严重缺水国家，目前城市污水再生利用率已达90%，此外，俄罗斯、日本、西欧各国、印度、南非和纳米比亚的污水再生利用事业也很普遍”，“南水北调中线工程每年调水量100多亿立方米，主体工程投资超过1000亿元，其单位投资约3500～4000元/吨。而再生水深度处理的单位投资仅约500～600元/吨”。如果每天一个处理20万吨城市污水厂得到的再生水要节约的引水的投资为[(3500-500)×200 000=]6亿元，则全国的节省量就是天文数字。
综上，本发明开发设计电化学废水处理装置的目的有二：一是要满足工业废水零排放的要求;二是由城市污水得到优质再生水。
目前常用的两种高效的废水处理技术为：
电吸附技术：是一种很好的废水淡化技术。它是使用工作电极通过电吸附的方法，将水中的盐类离子吸附在工作电极上，使其脱离水体得到淡化水。同时，被吸附的盐离子，通过电极再生过程还会得到已经达到了浓缩液水平的高浓度的浓水。电吸附是一种非膜法的除盐技术，所以对于预处理的要求简单，抗污染、且单位能耗及处理成本较低。
电化学氧化技术：是一种高效率的深度氧化技术，也称为“高级氧化”技术，即在电极上产生的羟基自由基，主导COD的氧化去除过程。对于更彻底地消除废水中的有机物污染很有效，包括一些使用常规技术难以去除的污染物。
如何能将这两种处理技术有机的整合到一起，从装置的本体结构和操作控制，以及工艺流程，全面地、系统地整合设计成为目前亟待解决的问题，最终可以同时满足废水零排放所需要完成的主要工作和满足优质再生水的处理要求。
发明内容
根据上述提出的将电吸附技术和电化学氧化技术有机地结合的技术问题，而提供一种高效率的电化学废水处理装置及其控制方法和应用。本发明的装置主要利用复极式电极构成的电堆、端部电极室总成及自动频繁倒极操作等技术特征，从而达到使装置本身得到均匀的电场，均匀的水流场和过渡流流态，快速再生并提高产能-体积比，长期保证电极活性等效果，同时将此装置应用到制水系统中，可大幅度提高水收率，并得到浓缩液。
本发明采用的技术手段如下：
一种高效率的电化学废水处理装置，其特征在于，包括：
端部电极室总成，分为前端电极室总成和后端电极室总成，所述前端电极室总成自外向内依次包括方钢管夹紧框、电堆夹紧端板、密封垫、端电极、多孔板和半透性极膜，所述后端电极室总成自外向内的结构同所述前端电极室总成;
置于所述前端电极室总成和所述后端电极室总成之间的由多对工作电极组合成的电堆，所述工作电极为复极式电极，每两个工作电极之间设有布水隔板;
所述前端电极室总成、所述电堆和所述后端电极室总成堆叠后通过螺杆夹紧组成一个密封性良好的电化学废水处理装置本体结构，所述本体结构外侧通过面板和侧面护板围护，所述电化学废水处理装置在使用时与直流电源相通。
进一步地，所述电堆夹紧端板的上部设有布水通道出口、极水出口，下部设有极水入口和布水通道入口;所述电堆夹紧端板靠近电堆的内侧设有供所述端电极部分容纳的电极槽;所述端电极分为上下两部分，在所述电极槽中部设有用于隔离两部分端电极的支撑块(极水通过支撑块体之间的流道是通畅的);所述电堆夹紧端板的中上部和中下部还分别设有供所述端电极上的电气连接螺栓通过的孔;所述电堆夹紧端板通过螺栓穿过设置在所述电堆夹紧端板两端的电堆紧固螺栓孔与所述方钢管夹紧框紧固，所述端电极的电气连接螺栓依次穿过密封垫、设置在所述电堆夹紧端板上的孔与电极接线螺母固定并密封，其中密封垫的厚度为3-6mm，用于容纳所述端电极，密封垫的中空结构(密封垫的结构尺寸与下述的工作电极框的结构尺寸相同)充当金属端电极的电极室，在此极水流速达到5-25m/min，满足排出垢屑的要求。
进一步地，所述端电极使用金属电极，所述端电极的电极本体采用丝式或网式的钌钛电极体焊接于钛板条集流体上，所述电气连接螺栓设置于所述钛板条集流体中部;所述工作电极使用具有三维结构、多微孔、孔径为2-50nm的纤维状或颗粒状的活性炭及其制品，所述工作电极四周用工作电极框限定，所述工作电极框的厚度与所述工作电极的厚度相适应为0.5-6mm，所述工作电极框包括电极框体密封周边、设置在电极框体密封周边两端的布水通道及中空的容纳区。
这样，流过电堆的工作电流是由金属阳极穿过工作电极到达金属阴极，所以电流是流过碳电极的厚度方向，从而使得电阻较大的碳电极上的欧姆电压降降到最低，对于节能有益。
进一步地，所述多孔板的结构尺寸同所述工作电极框，包括多孔板密封周边、设置在所述多孔板密封周边两端的多孔板布水通道及中部的钻孔区，所述孔径为8mm-13mm，孔间距10mm-15mm;在安装紧固时，所述多孔板的长度方向的正中抵于所述支撑块上;所述半透性极膜的结构尺寸同所述工作电极框，包括整张极膜本体和设置在所述极膜本体两端的极膜布水通道。
进一步地，所述布水隔板的隔板厚度一般为0.5mm-2.0mm，所述布水隔板包括隔板框、设置在所述隔板框两端的布水孔和设置在中部的隔板网，所述隔板网通过布水槽与所述布水孔相通，硬质的隔板框与软质的工作电极框一起构成了水室的密封周边。
进一步地，所述电化学废水处理装置在常温常压的条件下工作，本体结构材料使用耐腐蚀和绝缘性能良好的合成高分子材料，采用硬聚氯乙烯板材或者抗氧化能力更强的含氟材料。
以上，均匀的电场是废水进行电化学处理的根本，只有均匀的电场才能保证工作电流密度均匀，工作电极的所有面积才能全部投入工作，本发明所述的端电极的设置，是要得到均匀的电场的基础措施。
阴极、阳极两片工作电极面对面之间的间隔，形成了待处理废水的流通通道，简称水室。均匀的流场是指，水室水的流动应该是分布在水室两侧的工作电极的整个电极体的表面上，避免偏流，使整个电极都工作;水室水流动时，不应使之处于层流流动状态，因为层流对于水室水中的离子和带电粒子向工作电极表面迁移过程中，存在较大的阻力，也就是说层流对于物质传递-简称为“传质”过程不利。应该设法使水室水处于过渡流的流态，这样水室水和工作电极表面的传质过程就会大为改观。流动方向：水室水自下向上流动有利于均匀布水，也有利于防止气体的聚集遮蔽部分电极表面，而浪费电极的可用面积和产生安全隐患。
布水隔板的设置既使得水流分布均匀，又有过渡流促进器的作用。隔板的厚度要合适，过厚于传质不利，水室的欧姆电压降增大，于节能不利，过薄则易堵塞。
本发明还公开了一种上述的高效率的电化学废水处理装置的控制方法，其特征在于，所述电化学废水处理装置通过自动频繁倒极操作提高产能-体积比和长期保持电极活性，包括如下步骤：
将等待再生/活化的电极的供电的极性反接，通过PLC控制完成;先停止供电和供水，电堆的双电层电容性充电电压与倒极后的直流电源的电压形成串联，共同对电堆放电形成较强的、大小可控的浪涌电流，浪涌电流的流动方向与倒极前的工作电流流向相反，与倒极完成后的工作电流流向相同;待电容放完了电以后，又会被直流电源用与电化学废水处理装置原来相反的极性充电，工作电流恢复正常，暂停供电，先排浓缩液，再经水洗后，供水供电投入循环工作。
倒极使得电极界面层的酸碱性改变，倒极前阴极上生成的碱性垢，在倒极变成阳极后，界面层内pH呈酸性，从而将碱性垢清除。这也是倒极的重要作用之一。
倒极操作使得电极再生/活化的时间大大缩短，每次的再生时间不超过3min。这样可以将装置的产能-体积比提高到2倍以上。电极钝化是所有的电化学废水处理器都要面对的，倒极操作较彻底地消除钝化，保证了电极的活性得以长期保持。
获得了均匀的电场和均匀的流场以后，就为电化学废水处理装置的大型化打下基础。比如，可以设计成宽度800mm-1500mm、高1500mm-3000mm的大型设备，单机的产水能力达到800m3/d-1500m3/d，就可以从容地应对动辄每天数万吨的废水处理的需要。自动频繁倒极的使用，为大型化的工业废水电化学处理装置解除了电极再生/活化的问题，没有了后顾之忧。
本发明还公开了一种上述的高效率的电化学废水处理装置在制水系统中的应用，其特征在于，废水水箱经工作泵、保安过滤器与所述电化学废水处理装置相连通，所述电化学废水处理装置经再生泵分别与洗水水箱、浓缩液箱相连通，所述电化学废水处理装置还通过管路与回用水水箱相连通，上述各水箱通过阀门控制管路通闭实现直接或间接与所述电化学废水处理装置的连通。
进一步地，所述电化学废水处理装置在制水系统中完成制水过程-再生过程-制水过程;
所述制水过程包括如下步骤：打开阀门Ⅲ、阀门Ⅳ，启动工作泵，将废水送入电化学废水处理装置处理，由出水口的在线电导率仪检测、PLC控制，不合格的产水自阀门Ⅴ返回所述废水水箱，产水合格后，通过阀门Ⅷ将得到的工艺回用水送到回用水水箱;极水用过后，返回废水水箱;
所述再生过程包括如下步骤：
通过倒极产生浪涌电流，使得电极得以快速再生，再生完成浪涌电流消退后，暂停供电，收集浓缩液和浓洗水;
收集浓缩液，打开阀门Ⅵ、阀门Ⅸ、阀门Ⅺ、阀门XⅢ，启动再生泵，将电化学废水处理装置内的存水经过再生过程生成的浓缩液送往浓缩液箱;
收集浓洗水，打开阀门XIV、阀门Ⅶ、阀门Ⅹ、阀门XⅢ，启动再生泵，再生泵经过2-3次启动和停止，把较浓的洗水收集到浓缩液箱;
冲洗电化学废水处理装置，打开阀门XIV、阀门Ⅶ、阀门Ⅹ、阀门Ⅻ，启动再生泵，冲洗电化学废水处理装置，洗水回到洗水水箱;
上述再生过程仅需用几分钟时间即可完成，然后，再次供电，开始新一轮制水过程。
浓洗水转运和洗水水箱补水，多次使用的洗水达到洗水水箱电导率仪的设定值时，PLC控制打开阀门XIV、阀门Ⅺ、阀门XⅢ，启动再生泵，将浓洗水转送到浓缩液箱;打开阀门Ⅱ，启动工作泵，将洗水水箱补满，再生过程结束转入制水过程;
上述每个过程中，未提及的阀门均处于关闭状态，阀门Ⅰ处于打开状态。
进一步地，若废水水质较差时，设置极水水箱和极水循环泵，极水可自身循环。
众所周知，在进行电吸附试验时，为了省电，不希望在电极上发生电极反应，尽量使用较低的电压，在通常情况下，工作电压一般低于1.2V时不大可能发生水解离的电极反应，电极上看不见明显的气泡。但是为了得到更高的电吸附容量，往往会将工作电压调高一些，比如1.5V，这时气泡就会比较明显，说明电极反应已经发生了，而且在除盐率得到提高的同时，COD的去除率也同时提高了。
过去认为在电吸附过程，由于阴、阳离子分别吸附于阳、阴电极上，不能相遇，所以电吸附器不存在结垢的问题。但在实际运行中电吸附器的确有结垢的问题，那么原因是什么呢?按照电化学原理，其实正是发生了电极反应，才是结垢的根本原因。由上述，为了提高“产能-体积比”，也称为“时空产率”，所以电吸附器的工作电压一般都设定在1.4-2.0V左右。这样，就会发生电极反应，在阴极上水解离产生氢气的同时，还产生了强碱性的氢氧根离子OH-，而阴极表面这时还吸附着局部浓度很高的Ca2+和Mg2+离子，则形成Ca(OH)2尤其是难溶盐Mg(OH)2的碱性结垢就成为了必然。
同理，在电化学氧化过程中，电极的结垢也因此而不可避免。而电极结垢的积累，就会直接导致电极性能的钝化，使废水处理效果降低。
应该看到，电化学废水处理装置的电耗本来就不高，提高工作电压会增加电耗，但是该增量的绝对值并不大，而装置的处理能力却能得到较大的提高，同时COD的去除能力也得以提高。如果能够彻底解决结垢这一影响较大的问题，对于装置的工业化、大型化具有积极意义。
本发明装置具有除盐和消除有机污染物的双重功能，电化学原理表明，电吸附除盐过程和电化学氧化除COD过程，都发生在固体电极与水溶液的固液两相间的界面层内，在讨论到“电吸附”过程的时候往往称为双电层。
只要给放置于水溶液中的电极通电，电吸附和电化学氧化两种过程就会都发生。实际上，正因为有了电极的电吸附作用，表面带有负电荷的COD的胶体颗粒才能到达阳极表面，才能与阳极产生的自由基接触、反应，从而被氧化、降解。
这样，使得电化学废水处理装置具有了双重的功能，设计合适的装置结构和工艺操作条件，并提供电能，就能够满足工业废水的除盐以回收水资源，并消除其中的有机污染物的要求。本发明的宗旨就是设计合适的装置结构和工艺流程及工艺操作条件。电化学废水处理装置的这一特性，正好与工业废水零排放和优质再生水提质的要求相适应。
协调两个过程满足废水处理的需要，一是常用的调控手段，由上可见，通过调节工作电压和废水的停留时间，可以在电吸附/电化学氧化的联合工况中，选择更适合于待处理废水的实际情况的操作条件，也就是电吸附和电化学氧化两个过程的分配比例;倒极操作所具备的调控能力，倒极操作也是一个较有力的调控手段，如果将倒极再生的次数减少，在电极吸附饱和后，电吸附的除盐过程就会基本上停顿下来，COD颗粒还是奔着阳极而去，这时装置的主要工作是电化学氧化。这时倒极的主要目的是消除电极的钝化，倒极的时间间隔将视具体情况而定。如果增加倒极的次数，那么电吸附的作用就会大起来，装置的产能-体积比也会同时提高，这时水室水的流速快了，水室水在电堆内停留时间减少，电化学氧化的作用就相对减少了。这两种调控手段可以相互协调，对于应对千差万别的工业废水无疑将是有力度的。三是当废水中的COD较高时，则先行电化学氧化，原来的电吸附装置对于废水中的COD有限制，比如100mg/L以下。而在本装置中，如果废水中的COD高了可以这么办：在以电吸附过程为主的电化学废水处理装置的前面，增设一台以电化学氧化过程为主的电化学废水处理装置，将COD降到100mg/L以下。这样，对于各种各样的工业废水的适应能力就要好得多。
提高装置的产能-体积比和获得高浓度的浓缩液以及装置的大型化，本发明还通过自动频繁倒极操作使装置的产能-体积比可以得到成倍地提高。
强化浓缩液回收能力的工艺流程，还能获得高浓度的废水浓缩液直接供给蒸发器，在得到化学资源的同时还节约了能源。城市污水的浓缩液可以自行处理，如要送到别处集中处理，由于浓缩液的体积仅为原再生水的百分之几，则委托处理费和运费也可随之大幅度减少。
由上可见，工业废水零排放的三项主要任务：得到工艺回用水、得到浓缩液、消除有机物污染，在本发明电化学废水处理装置中，都能够较好地完成;并且可以将再生水中残留的、难以使用普通方法去除的COD更彻底地去除。尤其是装置在工业大型化方面，完全可以满足工业废水处理的需要。可以说电化学废水处理装置是从工程化的角度解决了电化学废水处理所存在的问题，是满足工业废水处理需要的一个很好的平台。
本发明对废水处理方面节能对环境友好，具有以下优点：
1、不需设置加药系统
由于阳极上产生的具有强氧化能力的物质，只依靠电能和水来产生，所以不会对环境产生不良的影响，而且，与化学氧化法比较，可以节约药剂费和加药系统的投资。
2、预处理简单
电化学废水处理装置是一个非膜法的水除盐过程，所以对于原水的预处理要求比起膜法除盐技术来要低得多，并且抗污染性能也很强，可以节省废水预处理过程的投资和日常操作费用。
3、清洁生产
电化学废水处理装置是一种清洁的工艺过程，不使用化学药剂，对环境友好。这些优点对于促进工业废水的(趋)零排放具有积极的意义。
4、废弃的旧电极不会危害环境
经许多年使用后废弃的碳电极，对于环境也不会产生任何不良影响，这一点比各种膜法水处理的技术都要好，废弃的各种高分子材料的膜，比如纳滤膜、电渗析的离子交换膜等，在自然界中都是很难降解的。
5、金属钌钛电极的回收
使用了5年以上的金属端电极的二氧化钌涂层消耗后，则可以将其取下后重新做涂层。由图6(1)可见，拆卸端电极时，只需将端部极水室总成的电气连接螺栓与电堆夹紧端板之间的环氧树脂灌注密封使用手电钻钻掉，即可将端电极完好地取下，同时端板也不会有损伤。
以上优点是本发明对环境友好的突出长处，本发明可在废水处理领域广泛推广。