申请日2012.11.14
公开(公告)日2013.05.01
IPC分类号C02F1/461; C02F1/78
摘要
本实用新型公开了一种电场臭氧复合催化氧化处理有机废水的装置，包括：太阳能光伏发电系统、控制系统、蓄电池组、臭氧发生器和电场臭氧催化复合反应器，太阳能光伏发电系统产生的电能并通过控制系统储存于蓄电池组中，所述蓄电池组为臭氧发生器和电场臭氧催化复合反应器供电，所述电场臭氧催化复合反应器包括壳体，在壳体的下端设有废水入口，在壳体的上端设有废水出口，在壳体内设有下隔孔板和上隔孔板，在下隔孔板和上隔孔板之间设有催化阳极和阴极，在催化阳极和阴极之间填充有催化粒子，在下隔孔板与废水入口之间设有气水混合器。
权利要求书
1.一种电场臭氧复合催化氧化处理有机废水的装置，其特征在于，包括： 太阳能光伏发电系统(1)、控制系统(2)、蓄电池组(3)、臭氧发生器(4) 和电场臭氧催化复合反应器(5)，太阳能光伏发电系统(1)产生的电能并通 过控制系统(2)储存于蓄电池组(3)中，所述蓄电池组为臭氧发生器(4)和 电场臭氧催化复合反应器(5)供电，所述电场臭氧催化复合反应器(5)包括 壳体，在壳体的下端设有废水入口(13)，在壳体的上端设有废水出口(14)， 在壳体内设有下隔孔板(16)和上隔孔板(17)，在下隔孔板(16)和上隔孔 板(17)之间设有催化阳极(8)和阴极(6)，在催化阳极(8)和阴极(6)之 间填充有催化粒子，在下隔孔板(16)与废水入口(13)之间设有气水混合器 (10)。
说明书
一种电场臭氧复合催化氧化处理有机废水的装置
技术领域
本实用新型一种电场臭氧复合催化氧化处理有机废水的装置，属于太阳能利 用、电催化和臭氧催化水处理技术领域。具体涉及太阳能发电-电催化氧化和臭 氧催化氧化复合降解有机物废水的装置。
背景技术
随着化工、医药等工业的迅速发展，这些工业废水中难降解有机化合物种类 成份复杂，毒性大，可生化性差，易在生物体内富集，对人体易产生致畸、致癌、 致突变“三致”效应。近几十年来，由于工业废水引发的重大环境污染，已对生 态平衡和人类居住环境造成了严重危害，因此高效水处理技术与装置开发成为人 们研究的重点和热点。用常规的方法难以有效地处理难降解有机污染物，其处理 效率和经济效益等问题尚未完全解决。
电催化氧化处理废水技术主要是利用阳极催化材料在阳极反应产生羟基自 由基等活性粒子氧化降解有机物的一种高级氧化技术。这些强氧化粒子将难生化 降解的较大分子有机物转化为小分子化合物，提高废水的可生化降解性，或被矿 化为二氧化碳和水。该技术不需添加易二次污染的氧化剂，操作简单，环境相容 性好，但电催化反应仅发生在电极表面附近极窄的区域内，降解效率低，电流效 益低，能耗较高，阻碍了电催化法水处理技术的工业化推广应用。
臭氧氧化处理工业废水技术也引起了广泛关注，臭氧是氧化能力极强的、无 二次污染的一种绿色氧化剂，它能使难降解的污染物的可生化性提高。但臭氧氧 化是以直接氧化为主，具有很强的选择性，可将较大分子有机物转化为小分子有 机物，其彻底矿化能力差，臭氧利用率不高，导致运行费用太高，无法实现工业 化规模应用，臭氧的氧化特性决定了单独臭氧氧化技术有很大的局限性。臭氧氧 化技术与其他技术联合使用以提高臭氧的利用率和分解速率，使臭氧氧化过程以 间接氧化为主，提高臭氧技术的氧化降解效果。
目前电催化氧化处理废水和臭氧氧化处理废水的主要专利有：
公开号为中国专利CN101486499A公开了一种太阳能光电催化氧化水中有机 物的装置，是直接利用太阳光中的紫外和可见光进行光催化以及利用恒电位外电 源进行电催化处理有机废水装置，主要包括壳体、太阳能光催化阳极、碳材料阴 极、钛基掺锑二氧化锡阳极、恒电位电源、折流挡板构成。中国专利申请号 200910066213.3陈述了一种太阳能光电水处理装置，包括负载有光催化材料的 电极对或三位电极及电解槽、蓄电池组、太阳能电池组件及相应控制器、紫外灯， 该装置整合了光化学氧化和电化学氧化过程，二者产生加强和协同作用，可提高 水处理效率。中国专利公开号CN101417835A公开了一种有机废水的臭氧/电化学 一体化处理装置及方法，该装置直流电源和置于恒温水浴槽中的反应器，反应器 底部设有连接臭氧发生器的曝气装置，反应器内设有与直流电源相连的阳极和阴 极，该实用新型奖臭氧氧化法和电化学技术联用，可实现快速降解有机物污染物 的目的。美国专利US6814840设计的用于废水处理的流化态电化学反应器采用多 孔阳极降解处理有机废水。美国专利US6224744利用气体扩散电极处理污水，通 过氧气在阴极形成H2O2氧化去除有机污染物。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种由太阳能供能的电场臭氧复合催化氧化处理 有机废水的装置，它利用太阳能光伏发电把光能转化电能来驱动臭氧产生系统和 阳极及粒子电极的电场臭氧复合催化氧化过程，以实现难降解有机废水的处理过 程低能耗、高效率降解和矿化。
本实用新型采用如下技术方案：
本实用新型所述的一种复合催化氧化处理有机废水的装置，包括：太阳能光 伏发电系统、控制系统、蓄电池组、臭氧发生器和电场臭氧催化复合反应器，太 阳能光伏发电系统产生的电能并通过控制系统储存于蓄电池组中，所述蓄电池组 为臭氧发生器和电场臭氧催化复合反应器供电，所述电场臭氧催化复合反应器包 括壳体，在壳体的下端设有废水入口，在壳体的上端设有废水出口，在壳体内设 有下隔孔板和上隔孔板，在下隔孔板和上隔孔板之间设有催化阳极和阴极，在催 化阳极和阴极之间填充有催化粒子，在下隔孔板与废水入口之间设有气水混合 器。
本实用新型是将太阳能光伏发电把光能转化电能储存于蓄电池，通过对控制 系统调节，蓄电池输出两路分别为臭氧产生系统和复合反应器所需的电流和电 压，臭氧产生系统产生臭氧，臭氧在废水入口管道充分与废水混合后，进入复合 反应器，在电场的作用下，催化阳极和负载催化剂粒子电极的表面产生羟基自由 基等活性粒子，在催化阳极和粒子电极表面附近，活性粒子和活性电极与废水中 的有机物发生氧化降解反应，生成可生化处理的小分子或直接矿化为水和二氧化 碳;同时废水中的臭氧在阳极和粒子电极催化活性成分以及电场作用下，进一步 促进臭氧反应产生羟基自由基等活性粒子，活性物质对有机污染物进行氧化降 解。电催化降解反应与臭氧催化降解反应协同进行，互相促进，提高了废水的降 解效果。
本实用新型一种电场臭氧复合催化氧化处理有机废水的装置，其太阳能光伏 发电系统利用永不枯竭太阳能光伏发电，绿色环保，大大降低了水处理的运行成 本。所产生的电流为低电压、高电流密度的直流电，通过光伏电池的串并联组合， 符合电催化氧化过程、电解臭氧产生系统以及臭氧催化氧化过程对电源的低电 压、高电流密度的要求。由于太阳能电池受温度和太阳辐射强度影响很大，输出 功率不稳定，因而在太阳辐射强度足够大时需要利用蓄电池将多余的电能储存起 来，或在电催化反应器不需工作时将全部电能都储存在蓄电池，在太阳辐射弱或 在阴雨天和夜晚时向电催化反应器供电。当蓄电池中无电可供时，又可由备用电 源提供电流。
本实用新型一种电场臭氧复合催化氧化处理有机废水的装置，其控制系统 有效控制太阳能发电系统向蓄电池充电，使蓄电池在安全工作电压、电流范围内 工作，对蓄电池充放电过程进行管理，以使系统在不同的情况下均能稳定地工作; 能显示蓄电池端电压、充放电电流及其剩余容量;具备接反、欠压、过充、短路、 过流各种保护功能。通过控制系统将蓄电池输出电流分别调节到臭氧产生系统和 复合反应器所需的电流和电压。
本实用新型一种电场臭氧复合催化氧化处理有机废水的装置，在臭氧工作 系统或电催化工作系统发生故障时，另一电催化工作系统或臭氧工作系统仍可工 作，继续进行有机废水的氧化降解。
本实用新型一种电场臭氧复合催化氧化处理有机废水的装置的优点：
1、本实用新型一种电场臭氧复合催化氧化处理有机废水的装置，太阳能光 伏发电系统利用太阳能光伏发电，绿色环保，大大降低了水处理的运行成本。
2、本实用新型一种电场臭氧复合催化氧化处理有机废水的装置，易于控制 性，操作简单灵活，电催化降解反应系统与臭氧催化降解反应系统即可协同进行 工作，又可根据需要分别单独进行工作。
3、本实用新型一种电场臭氧复合催化氧化处理有机废水的装置，设置有多 组催化阳极和阴极，强化了催化氧化过程。且反应器阳极和阴极间填充大量的催 化粒子电极，在工作时粒子电极两端产生正负极，形成众多的微型电解池，把催 化氧化反应从阳极表面扩展到反应器整个腔体内，增强了传质，进一步强化了氧 化降解反应的效果。
4、本实用新型一种电场臭氧复合催化氧化处理有机废水的装置处理废水， 不用添加化学试剂，无二次污染，无固液分离问题存在。