申请日2015.05.25
公开(公告)日2016.11.30
IPC分类号C02F1/461
摘要
本发明属于工业废水处理工艺领域，涉及一种采用中空电极板提高废水电氧化效率的方法，该方法使用采用中空电极板的电氧化装置，该电氧化装置包括槽体(1)、位于所述槽体(1)内部的彼此并排布置的多对中空电极板(2)，每对中空电极板(2)彼此隔开一定距离且分别连接电源的正极和负极，每个中空电极板(2)上端具有与其内部空腔连通的开口(3)，每个中空电极板(2)的每个侧壁上均具有若干个壁孔(4);电氧化操作过程中，将待处理的废水依次经由所述开口(3)、所述内部空腔和所述壁孔(4)通入到所述槽体(1)中;或将槽体(1)中的待处理的废水依次经过所述壁孔(4)、所述内部空腔和所述开口(3)排出。
权利要求书
1.一种采用中空电极板提高废水电氧化效率的方法，其特征在于，该方法使用采用中空电极板的电氧化装置，该电氧化装置包括槽体(1)、位于所述槽体(1)内部的彼此并排布置的多对中空电极板(2)，每对中空电极板(2)彼此隔开一定距离且分别连接电源的正极和负极，每个中空电极板(2)上端具有与其内部空腔连通的开口(3)，每个中空电极板(2)的每个侧壁上均具有若干个壁孔(4);电氧化操作过程中，采用通水处理模式或抽水处理模式;其中所述通水处理模式是指将待处理的废水依次经由所述开口(3)、所述内部空腔和所述壁孔(4)通入到所述槽体(1)中;其中所述抽水处理模式是指将槽体(1)中的待处理的废水依次经过所述壁孔(4)、所述内部空腔和所述开口(3)排出。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述壁孔(4)为水平孔或倾斜孔。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中相邻中空电极板的侧壁上的壁孔(4)彼此相错地布置。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当采用通水处理模式时，所述中空电极板(2)为惰性电极或可溶性电极;当采用抽水处理模式时，所述中空电极板(2)为惰性电极。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，其中所述惰性电极选自石墨电极、钛电极或不锈钢电极;所述可溶性电极选自铁电极、铝电极或铁铝合金电极。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述中空电极板(2)的上游或下游设置催化氧化催化剂颗粒床，或者在所述中空电极板(2)的内部空腔内填充催化氧化催化剂颗粒，并向废水中通入空气或氧气，以对废水进行额外的催化氧化作用。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述槽体(1)底部设有曝气管，在操作过程中向槽体(1)内的待处理废水中通入空气或氧气。
说明书
一种采用中空电极板提高废水电氧化效率的方法
技术领域
本发明属于工业废水处理工艺领域。
背景技术
废水处理技术多种多样，包括化学沉淀法、氧化还原处理(包括化学还原法和电解法等)、生物处理技术和离子交换法等。
其中所述电解法中包括电化学氧化法，其指的是采用电极材料产生的强氧化性物质去氧化废水中的有机物，进而对其进行矿化或无害化处理的技术。电化学氧化法的作用机理主要是通过电极材料的作用产生超氧自由基(·O2)、H2O2、羟基自由基(·OH)等活性基团来氧化水体中的有机物。该方法只发生在水中,且不需另加催化剂,避免了二次污染。由于其可控制性强,无选择性,条件温和等优点,所以对于难生化降解的有机物有比较好的处理效果。但是，电氧化反应器在实际应用中常常遭遇两个问题：一个是极板钝化问题，废水中的胶体物质或有机粘稠物质容易作为淤泥沉积在阴极和阳极上，糊住了阴极和阳极，如果不定期清理，会严重影响阴阳极与废水的接触，降低电极效率。另一个是浓差极化的问题，即，电极板产生的超氧自由基(·O2)、H2O2、羟基自由基(·OH)等活性基团，通常只能在距离电极板表面数毫米范围内起作用，而此距离范围之外废水主体中含有的有机物其实是无法接触到这些活性基团的，因此也难以被氧化，除非它们通过扩散作用迁移到电极板附近数毫米范围之内。极板钝化问题和浓差极化问题都导致电氧化效率下降。
针对极板钝化问题，现有技术中大多采用通常采用机械法和超声法对淤积在电极板表面的污垢进行清理，但这样的清理很费时费力，且要么对电极表面造成伤害，要么需要安装额外的超声设备，增加成本。针对浓差极化问题，现有技术中多采用缩短电极板之间距离的方法，但这种方法会导致有限的电氧化装置内的空间被大量的电极板所占据，导致废水流通量下降。还有人采用从电氧化装置底部通入空气进行曝气的方法，试图来解决极板钝化和浓差极化问题，但实践表明，通入的空气仍然主要在废水主体中鼓泡，并不能控制它们着重作用到电极板表面上，因此改进效果有限。
因此，废水处理领域迫切需要解决电氧化反应器中的极板钝化问题和浓差极化问题，以提高电氧化的效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用中空电极板提高废水电氧化效率的方法，其可有效地解决极板钝化问题和浓差极化问题。
本发明的采用中空电极板提高废水电氧化效率的方法使用采用中空电极板的电氧化装置，该电氧化装置包括槽体(1)、位于所述槽体(1)内部的彼此并排布置的多对中空电极板(2)，每对中空电极板(2)彼此隔开一定距离且分别连接电源的正极和负极，每个中空电极板(2)上端具有与其内部空腔连通的开口(3)，每个中空电极板(2)的每个侧壁上均具有若干个壁孔(4);电氧化操作过程中，采用通水处理模式或抽水处理模式;其中所述通水处理模式是指将待处理的废水依次经由所述开口(3)、所述内部空腔和所述壁孔(4)通入到所述槽体(1)中;其中所述抽水处理模式是指将槽体(1)中的待处理的废水依次经过所述壁孔(4)、所述内部空腔和所述开口(3)排出。
在本发明的具体实施方案中，所述壁孔(4)为水平孔或倾斜孔。其中倾斜孔可以是向上倾斜或向下倾斜的孔，优选向下倾斜的孔。
在本发明的具体实施方案中，所述壁孔4的直径可以由技术人员根据需要进行调整，例如可以为0.05mm-0.5mm，优选地为0.05mm-0.2mm，更优选地为0.1mm。
在本发明的优选实施方案中，相邻中空电极板的侧壁上的壁孔(4)彼此相错布置。这种相错布置可以是水平位置相错、竖直位置相错，或二者兼有。
在本发明的具体实施方案中，所述中空电极板(2)为惰性电极或可溶性电极。具体为：当采用通水处理模式时，所述中空电极板(2)为惰性电极或可溶性电极;当采用抽水处理模式时，所述中空电极板(2)为惰性电极。其中所述惰性电极选自石墨电极、钛电极或不锈钢电极;所述可溶性电极选自铁电极、铝电极或铁铝合金电极。当采用惰性电极时，则本发明的采用中空电极板的废水电氧化装置仅作为电氧化反应器来使用。当采用可溶性电极时，例如铁电极、铝电极或铁铝合金电极。则本发明的采用中空电极板的废水电氧化装置既能作为电氧化反应器来使用，又能作为电絮凝反应器来使用，因为与电源正极连接的那些可溶性电极能够在直流电压作用下溶解出Fe2+和/或Al3+，Fe2+又很容易被氧化成Fe3+，它们均可在废水中发生水解产生胶体物质甚至絮凝物并将废水中的悬浮杂质等通过絮凝沉淀作用沉降到反应器底部，实现了废水的净化。
在本发明的优选实施方案中，在所述中空电极板(2)的上游或下游设置催化氧化催化剂颗粒床，或者在所述中空电极板(2)的内部空腔内填充催化氧化催化剂颗粒，并向废水中通入空气或氧气，以对废水进行额外的催化氧化作用。其中在所述中空电极板2的内部空腔内填充催化氧化催化剂颗粒具有非常良好的效果，不仅充分利用了该内部空腔的空间，而且填充催化剂颗粒后，待处理废水主体流动受阻后，有更多的废水选择流动阻力更小的壁流(即沿催化剂颗粒填充床与中空电极板内壁之间的间隙流动)，这种壁流效应使得更多废水与电极板表面附近的羟基自由基等活性基团接触并被氧化。
在本发明的优选实施方案中，在所述槽体(1)底部设有曝气管，在操作过程中向槽体(1)内的待处理废水中通入空气或氧气。
本发明的有益效果如下：由于采用了中空电极板且彼此相对的两块中空电极板的相对的两侧面上的壁孔相错设置，因此在通水模式下，待处理废水从壁孔中高速喷出时会冲刷对侧的电极板，清除对侧电极板表面上的污泥等粘附物，防止极板钝化以及由于极板钝化造成的电流效率下降;这种高速射流作用还对相邻电极板之间的废水起到搅拌作用，促进废水主体与电极板壁表面的废水的交换，由此减缓浓差极化问题。当待处理废水从壁孔低速流出时，其可能不足以射流到对侧电极板上，但流出的流体沿自身电极板壁的流动可以冲刷该电极板自身的污泥，通过这种自体冲刷的方式防止极板钝化。在抽水模式下，这种对侧冲刷作用或自体冲刷作用和流体搅拌作用同样存在，只是发生在中空电极板内部。