申请日2000.10.31
公开(公告)日2002.05.29
IPC分类号C02F1/461
摘要
本发明公开了一种废水处理的电化学方法及其反应器,本发明方法的特征在于,先进行氧化、后进行还原处理,或先进行还原、后进行氧化处理,或者单独进行还原处理。本发明的方法和反应器可达到改善电化学过程的净水效果、提高能源利用率的目的。
摘要附图
权利要求书
1.一种废水处理的电化学方法，其特征在于，先进行氧化、后进行 还原处理，或先进行还原、后进行氧化处理，或者单独进行氧化或还原 处理。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，氧化处理是使用天然 锰砂为介质来进行的，还原处理是使用无烟煤、石英砂、活性碳和/或沸 石来进行的。
3.一种用于废水处理的电化学反应器，其特征在于，它包括阳极槽 (2)和阴极槽(3)，阳极和阴极槽间隔以分离渗透膜(4)，阳极和阴 极均采取并联方式，通过导线(7)和导线(8)与电源(9)连接，在 阳极槽和阴极槽中分别填充颗粒状介质(10)和(11)，阳极槽内填充 的介质是粒径为2-5mm的具有催化氧化作用的天然锰砂;阴极槽内填充 的介质是粒径为2-5mm的无烟煤、石英砂、活性碳和/或沸石，在阳极 室一侧的下部，安装进水调节阀门(12)和(13)，当进行电氧化处理 水时，它们为原水的进水调节阀门，当进行先还原后氧化时，则分别为 还原后待处理水的进水口和进水调节阀门;在阳极室一侧的上部，安装 经电氧化处理后水的出水调节阀门(14);水从氧化槽循环进入还原槽 采用输水泵(15);在还原槽一侧的下部装有进水调节阀门(17)和(18)， 当进行电还原处理水时，它们分别为原水的进水调节阀门，当先氧化后 还原时，后者为氧化后待处理水的进水调节阀门;在还原槽一侧的上部， 装有经电还原处理后水的出水调节阀门(19);水从还原槽循环进入氧 化槽采用输水泵(20)。
4.按照权利要求3所述的反应器，其特征在于，所述的分离膜采 用PE微滤膜、陶瓷微滤膜、中空纤维超滤膜、或石棉材料制成。
5.按照权利要求3所述的反应器，其特征在于，所述的分离膜为PE 微滤膜。
6.按照权利要求3所述的反应器，其特征在于，阳极是由钛板、 钛-钌网、镍、石墨、或镀二氧化钛的镍板制成。
7.按照权利要求3所述的反应器，其特征在于，阳极是由镀二氧 化钛的镍板或钛钌网制成。
8.按照权利要求3所述的反应器，其特征在于，阴极是由不锈钢、 铁板、铝板、钛板、钛-钌网、镍、石墨、或镀二氧化钛的镍板制成。
9.按照权利要求3所述的反应器，其特征在于，阴极是由镍板、 铁板或铝板制成。
10.按照权利要求3所述的反应器，其特征在于，阳极槽内填充的 介质的填充高度为距反应器底部以下5-20cm、距上部5-20cm。
11.按照权利要求3所述的反应器，其特征在于，阴极槽内填充的 介质为无烟煤和/或活性碳，填充高度为距反应器底部以下5-20cm、距 上部5-20cm。
12.按照权利要求3所述的反应器，其特征在于，从氧化槽出水到 还原槽进水的管路中还安装水量控制阀门(16)。
13.按照权利要求3所述的反应器，其特征在于，从氧化槽出水到 还原槽进水的管路中还安装有水量控制阀门(21)。
14.按照权利要求3所述的反应器，其特征在于，在氧化槽和还原 槽的出水管路上还装有排水调节阀门(22)和(23)。
说明书
一种处理废水的电化学方法及其反应器
本发明涉及一种废水处理的电化学方法及其反应器，具体是综合利 用电解过程中的氧化作用和还原作用，并根据被处理水的性质在氧化-还 原一体化反应器进行内部循环处理，以达到改善电化学过程的净水效 果、提高能源利用率的目的。
在废水处理中，电化学方法已被广泛利用。现行的电解处理废水的 方法和装置，主要是利用其氧化功能，通过采用适当的电极、反应器构 造、电催化氧化并控制适当的电流和电压等，以提高水处理效率和对水 中污染物的去除效果。但这些方法和反应装置往往忽视了在氧化还原反 应中的还原作用。实际上，水中的很多污染物质的结构是复杂的，有很 多情况下单纯氧化不仅不能起到有效的污染去除作用，反而会使污染物 的分子发生聚合，或者变成一种更难处理的有机物，或者加重了水的色 度，等等。而对这些物质如果采取了适当的还原处理，则可使之分解， 达到从水中去除之目的。因此，单纯的电化学氧化，不仅浪费能源，而 且对一些污染物不能去除。
本发明的目的是：克服现行的电化学处理废水方法和装置的缺陷， 将电解过程中的氧化和还原作用进行综合运用，并根据被处理的污染物 对象，选择氧化-还原或还原-氧化的循环方式，建立一种新的更有效的 电化学处理废水的方法和反应器。
本发明的方法是根据水中主要污染物的结构和性质，进行氧化-还原 的循环处理，氧化过程采用天然锰砂进行介质催化反应，还原过程采用 无烟煤、石英砂、活性碳和沸石等进行接触还原。对某些含有可还原性 结构并可通过还原处理使之降解的物质的废水，先还原处理，而后氧化 处理;反之，则先氧化处理，后还原处理。也可以对不同性质的水进行 单独的氧化或还原处理。
本发明的反应器的构造如附图所示。氧化还原一体化内循环反应器 1由阳极槽2和阴极槽3构成，阳极和阴极槽间隔以分离渗透膜4，分 离膜可采用PE微滤膜、陶瓷微滤膜、中空纤维超滤膜、石棉等材料， 优选PE微滤膜。阳极室中装有以钛板、钛-钌网、镍、石墨、镀二氧化 钛的镍板等为材料的阳极5，优选镀二氧化钛的镍板和钛钌网;阴极槽 中装有以不锈钢、铁板、铝板、钛板、钛-钌网、镍、石墨、镀二氧化钛 的镍板等为材料的阴极6，优选镍板、铁板和铝板;阳极和阴极均采取 并联方式，通过导线7和导线8与交直流转换电源9连接，电极间距3- 10cm。在阳极槽和阴极槽中分别填充颗粒状介质10和11，阳极槽内填 充的介质是粒径为2-5mm的具有催化氧化作用的天然锰砂，填充高度为 距反应器底部以下5-20cm、距上部5-20cm;阴极槽内填充的介质是粒 径为2-5mm的无烟煤、石英砂、活性碳和沸石等滤料，优选无烟煤和活 性碳，填充高度为距反应器底部以下5-20cm、距上部5-20cm。在阳极 室一侧的下部，安装进水调节阀门12和13，当进行电氧化处理水时，12 和13为原水的进水调节阀门，当进行先还原后氧化时，则分别为还原 后待处理水的进水口和进水调节阀门;在阳极室一侧的上部，安装经电 氧化处理后水的出水调节阀门14;水从氧化槽循环进入还原槽采用输水 泵15;从氧化槽出水到还原槽进水的管路中最好安装水量控制阀门16; 在还原槽一侧的下部装有进水调节阀门17和18，当进行电还原处理水 时，17和18分别为原水的进水调节阀门，当先氧化后还原时，18为氧 化后待处理水的进水调节阀门;在还原槽一侧的上部，装有经电还原处 理后水的出水调节阀门19;水从还原槽循环进入氧化槽采用输水泵20; 从氧化槽出水到还原槽进水的管路中最好安装水量控制阀门21;在氧 化槽和还原槽的出水管路上最好加装排水调节阀门22和23。
本发明的操作过程如下：
在进水之前，先连接好电极并将并联后的阳极和阴极分别连接到电 源的正极和负极。打开进水阀门12、13、17和18，将原水送入阳极室 2和阴极室3，然后开启电源9。如果对水进行单独的电氧化处理，则先 关闭阀门16和21，打开阀门14和22，再打开进水阀门12和13，水经 电氧化处理后直接排出;如果对水先进行氧化后进行还原处理时，则先 关闭阀门22、17和21，打开阀门14、16、18、19和20，开启循环泵15， 水则从氧化槽处理后进入还原槽处理，然后排出;处理后的水从排水调 节阀14和排水口22排出。如果对水单独进行还原处理，关闭阀门16 和21，打开阀门17、18、19和23，水经还原处理后直接排出;如果对 水进行先还原后氧化处理时，则关闭阀门12、16和23，打开阀门13、 14、17、18、19和22，开启循环泵21，水则从还原槽处理后进入氧化 槽处理，然后排出。
本发明的特点是：
1、同时利用了电解过程的氧化和还原作用，并将两种作用功能进行 综合集成。
2、实现在同一反应器内对废水的氧化-还原或还原-氧化的循环处 理。
3、该氧化还原反应器既可对废水进行氧化还原的循处理，也可进行 单独的氧化处理和还原处理。
4、在氧化反应槽中使用天然锰砂作为填料，对废水的电化学氧化处 理具有催化作用。
5、在还原反应槽中使用颗粒填料为介质，提高了对废水的接触还原 处理效果。