申请日2021.11.12
公开日期2021.12.31
IPC分类C02F1/461;C02F1/72
摘要
本发明公开了一种组合电催化氧化废水处理设备及其废水处理方法，针对现有的废水处理设备的制造和运行成本较大的问题，提供了以下技术方案，包括底座，还包括：一级反应容器，固定安装于底座，开设有第一进水口；第一电极，设置于一级反应容器内部，包括高性能降氨氮极板和惰性极板；二级反应容器，固定设置于一级反应容器一侧的底座，开设有第二进水口；第二电极，设置于二级反应容器内部，包括高性能降COD极板和惰性极板；供电装置，与第一电极和第二电极电性连接；管路系统，与第一进水口和第二进水口连通；降温机构，与二级反应容器连接。本发明提供的方法效果稳定，设备投入成本低，清洁环保，且运行时高效节能。
权利要求
1.一种组合电催化氧化废水处理设备，包括底座(1)，其特征在于，还包括：
一级反应容器(3)，固定安装于底座(1)，开设有第一进水口(2)，作为废水预处理的场所；
第一电极(30)，设置于一级反应容器(3)内部，包括高性能降氨氮极板(12)和惰性极板(13)，用于分解废水内的氨氮和有机物；
二级反应容器(7)，固定设置于一级反应容器(3)一侧的底座(1)，开设有第二进水口(8)，作为废水深度处理的场所；
第二电极(27)，设置于二级反应容器(7)内部，包括高性能降COD极板(17)和惰性极板(13)，用于分解废水内的其余有机物；
供电装置(29)，与第一电极(30)和第二电极(27)电性连接，作为电催化氧化的能源；
管路系统(28)，与第一进水口(2)和第二进水口(8)连通，用于将一级反应容器(3)内的废水通入到二级反应容器(7)中，并在反应结束后输出处理完的废水；
降温机构(25)，与二级反应容器(7)连接，用于降低二级反应容器(7)反应时的温度。
2.根据权利要求1所述的一种组合电催化氧化废水处理设备，其特征在于：所述高性能降氨氮极板(12)采用钛板电极，所述高性能降氨氮极板(12)表面涂覆有厚度为2～9μm的PbO2涂层、IrRh40合金涂层、IrRh40合金涂层中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种组合电催化氧化废水处理设备，其特征在于：所述高性能降COD极板(17)采用掺硼金刚石薄膜电极,所述高性能降COD极板(17)表面涂覆有厚度为3～10μm的PtO2涂层、IrO2涂层、Ta2O5涂层、BDD涂层中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种组合电催化氧化废水处理设备，其特征在于：所述管路系统(28)包括两端分别与一级反应容器(3)和二级反应容器(7)连接的第一连接管道(15)，所述第一连接管道(15)中设置截止阀(16)，所述第一连接管道(15)和二级反应容器(7)的接口处设置有第一换向阀(18)。
5.根据权利要求4所述的一种组合电催化氧化废水处理设备，其特征在于：所述管路系统(28)还包括安装于底座(1)的循环泵(20)，所述循环泵(20)的进水端与第一换向阀(18)端连通，所述循环泵(20)的出水端安装有第二换向阀(22)，所述换向阀的两个出口分别设置有第二连接管道(11)和出水管道(21)，所述第二连接管道(11)与第二进水口(8)接通。
6.根据权利要求1所述的一种组合电催化氧化废水处理设备，其特征在于：所述降温机构(25)包括冷冻机本体(26)和设置于二级反应容器(7)内部的换热盘管(23)，所述换热盘管(23)通过换热软管(24)与冷冻机本体(26)连接。
7.根据权利要求1所述的一种组合电催化氧化废水处理设备，其特征在于：所述供电装置(29)通过连接铜排(9)与第一电极(30)和第二电极(27)连接，所述供电装置(29)采用高频脉冲电源(10)。
8.一种组合电催化氧化废水处理方法，其特征在于，应用权利要求1所述的一种组合电催化氧化废水处理设备，包括：
步骤一，向一级反应容器(3)中通入待处理的废水，启动供电装置(29)使第一电极(30)通电，进行废水预处理；
步骤二，废水预处理进行15～30min后，将一级反应容器(3)中的废水通入到二级反应容器(7)中，接通第二电极(27)，启动降温机构(25)，进行废水深度处理；
步骤三，一级反应容器(3)中废水排尽后，重新向一级反应容器(3)中通入待处理的废水，按照步骤一的方法重新进行废水预处理，与此同时二级反应容器(7)内废水深度处理正在进行；
步骤四，二级反应容器(7)中废水深度处理进行60～240min后，排出二级反应容器(7)中的废水至排放口达标排放，一级反应容器(3)中预处理完的废水流入二级反应容器(7)中进行废水深度处理；
步骤五，重复上述步骤至待处理废水全部处理完，关闭设备，进行维护清洗。
9.根据权利要求8所述的一种组合电催化氧化废水处理方法，其特征在于：所述步骤一中第一电极(30)所加电压为0-36v，所加电流为300～500A。
10.根据权利要求8所述的一种组合电催化氧化废水处理方法，其特征在于：所述步骤二中第二电极(27)所加电压为0-36v，所加电流为3000～5000A。
说明书
一种组合电催化氧化废水处理方法及其设备
技术领域
本发明涉及污水处理领域，更具体地说，它涉及一种组合电催化氧化废水处理方法及其设备。
背景技术
电化学氧化法是利用外加电场的作用，在电化学反应器内，通过一系列化学反应、电化学过程或物理过程，去除废水中污染物或回收有用物质。电化学法主要有电解法(包括电化学氧化和电化学还原法)、电絮凝、电气浮、电渗析、微电解等，广泛应用在电镀废水、化工废水、染料废水、造纸废水、皮革、生物制药废水治理等领域污水处理领域。
目前，授权公告号为CN101462784B的中国专利公开了一种电催化氧化装置，它包括器体的容纳腔内自上而下依次置回流反冲器、受控于电气控制装置的电催化氧化器和曝气器，在器体容纳腔的底部设置一带阀的反冲洗给排污管，在器体的容纳腔的上部设置有出水管；一带阀的反冲洗供水管和一带阀污水进给管分别从的回流反冲器、反冲洗给排污管连接水泵的出水口，在器体的容纳腔的顶部设置有出水管；曝气器经带阀的管道与器体外的一个气泵连接。
这种电催化氧化装置虽然曝气器对污水曝气使用回流反冲器对电催化氧化器的极板进行清洗除污，减少蚀损，延长使用寿命，以减少维护和维修的成本，但是这种设备如果需要达到较高的污水处理效率要求大量的资金投入，对于一些中小型企业来说，这是一笔较大的负担。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种组合电催化氧化废水处理方法及其设备，具有效果稳定，设备投入成本低，清洁环保，且运行时高效节能的优点。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种组合电催化氧化废水处理设备，包括底座，还包括：
一级反应容器，固定安装于底座，开设有第一进水口，作为废水预处理的场所；
第一电极，设置于一级反应容器内部，包括高性能降氨氮极板和惰性极板，用于分解废水内的氨氮和有机物；
二级反应容器，固定设置于一级反应容器一侧的底座，开设有第二进水口，作为废水深度处理的场所；
第二电极，设置于二级反应容器内部，包括高性能降COD极板和惰性极板，用于分解废水内的其余有机物；
供电装置，与第一电极和第二电极电性连接，作为电催化氧化的能源；
管路系统，与第一进水口和第二进水口连通，用于将一级反应容器内的废水通入到二级反应容器中，并在反应结束后输出处理完的废水；
降温机构，与二级反应容器连接，用于降低二级反应容器反应时的温度。
采用上述技术方案，通过设置一级反应容器及第一电极，能够对废水进行预处理，由于预处理中只需要将氨氮和有机物部分氧化，对极板活性的要求较低，且所需的电流密度也要求较低，便于减少设备的资金投入和运行时的能耗成本；设置二级反应容器和第二电极，着重氧化剩下的难降解有机物，通过对于第二电极阳极板的优化，能够通过在阳极板采用高活性涂层，并施加电流强度更高的电流，实现在短时间内高效催化的目的，通过两步电催化氧化能够高效且节能地进行污水处理，有助于降低整体的资金投入；通过设置降温机构，能够将温度控制在25度以内，大大降低液相转化为气相的程度，使现场气味低，清洁环保。
进一步，高性能降氨氮极板采用钛板电极，高性能降氨氮极板表面涂覆有厚度为2～9μm的PbO2涂层、IrRh40合金涂层、IrRh40合金涂层中的一种或多种。
采用上述技术方案，采用价格较低但性价比较高的PbO2涂层、IrRh40合金涂层、IrRh40合金涂层能够减少设备的资金投入，便于降低废水处理的成本，有助于此废水处理设备的制造和推广。
进一步，高性能降COD极板采用掺硼金刚石薄膜电极,高性能降COD极板表面涂覆有厚度为3～10μm的PtO2涂层、IrO2涂层、Ta2O5涂层、BDD涂层中的一种或多种。
采用上述技术方案，采用高催化活性及高电流耐受的活性涂层，有助于增强高性能降COD极板的催化效果，由于这些涂层价格较高，仅应用于高性能降COD极板上能够减少设备的资金投入。
进一步，管路系统包括两端分别与一级反应容器和二级反应容器连接的第一连接管道，第一连接管道中设置截止阀，第一连接管道和二级反应容器的接口处设置有第一换向阀。
采用上述技术方案，有助于简化管道，减少管道的占地面积，便于减小设备的体积。
进一步，管路系统还包括安装于底座的循环泵，循环泵的进水端与第一换向阀连接，循环泵的出水端安装有第二换向阀，换向阀的两个出口分别设置有第二连接管道和出水管道，第二连接管道与第二进水口接通。
采用上述技术方案，有助于进一步简化管道，减少管道的占地面积，有便于进一步减小设备的体积。
进一步，降温机构包括冷冻机本体和设置于二级反应容器内部的换热盘管，换热盘管通过换热软管与冷冻机本体连接。
采用上述技术方案，采用设置于二级反应容器内部的换热盘管进行散热，有助于提高散热效果，减少散热机构的运行能源消耗，有助于较少运行成本。
进一步，供电装置通过连接铜排与第一电极和第二电极连接，供电装置采用高频脉冲电源。
采用上述技术方案，在极化高频感应下，极板上形成瞬态交变感应电极，进一步在水中的正、负离子之间产生脉动极化，从而使水中离子发生均布，有效解决液体隔离钝化现象，有助于提高电催化氧化的反应速率。
一种组合电催化氧化废水处理方法，应用一种组合电催化氧化废水处理设备，包括：
步骤一，向一级反应容器中通入待处理的废水，启动供电装置使第一电极通电，进行废水预处理；
步骤二，废水预处理进行15～30min后，将一级反应容器中的废水通入到二级反应容器中，接通第二电极，启动降温机构，进行废水深度处理；
步骤三，一级反应容器中废水排尽后，重新向一级反应容器中通入待处理的废水，按照步骤一的方法重新进行废水预处理，与此同时二级反应容器内废水深度处理正在进行；
步骤四，二级反应容器中废水深度处理进行60～240min后，排出二级反应容器中的废水至排放口达标排放，一级反应容器中预处理完的废水流入二级反应容器中进行废水深度处理；
步骤五，重复上述步骤至待处理废水全部处理完，关闭设备，进行维护清洗。
采用上述技术方案，可以实现先通过第一电极进行废水预处理，再通过第二极板进行废水深度处理，通过合理分配运行时间，实现第一电极和第二电极联合运行；有助于合理选第一电极和第二电极中择极板的数量和种类，便于降低设备的投资成本和运行成本。
进一步，步骤一中第一电极所加电压为0-36v，所加电流为300～500A。
采用上述技术方案，对第一电极施加较小的电流，能够减少预处理时的能源损耗，同时还能够降低对阳极板的要求，有助于降低所需设备的投资成本及运行成本。
进一步，步骤二中第二电极所加电压为0-36v，所加电流为3000～5000A。
采用上述技术方案，在第二电极施加强电流，有助于提高电催化氧化的速率，减少电催化氧化的时间，有助于提高废水处理的效率。
综上，本发明具有以下有益效果：
1.投入资金较少，便于投入使用和推广；
2.运行成本较低，有助于节能减排；
3.处理方法简单，对操作人员的专业度要求较低。
（发明人：华铭; 孙华迪; 高兵; 王桃月）