公布日：2023.05.12
申请日：2023.04.04
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/461(2023.01)I;C02F1/72(2023.01)I;C02F1/66(2023.01)I;C02F1/32(2023.01)I;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本发明创造提供了一种耦合式电化学有机污水处理装置，包括：pH调节单元、电催化氧化单元和光电芬顿氧化单元。pH调节单元内部设有阴极室和阳极室，且在阴极室和阳极室之间设有离子膜。电催化氧化单元包括阴极套筒和阳极组件，阳极组件可拆卸的设置在阴极套筒内部，阳极组件包括阳极管和阳极柱，阳极管可拆卸的套设在阳极柱外部，且阳极柱和阳极管均采用不锈钢材料制成。光电芬顿氧化单元包括：阳极套筒、阴极网筒和紫外线灯，阴极网筒设置在阳极套筒内部，紫外线灯设置在阴极网筒内部，且在阴极网筒的底部设有用于承载紫外线灯的支撑架。本发明创造所述的一种耦合式电化学有机污水处理装置，能节约药剂投加成本，同时提高污水处理便利性。
权利要求书
1.一种耦合式电化学有机污水处理装置，其特征在于，包括：pH调节单元、电催化氧化单元和光电芬顿氧化单元；所述pH调节单元内部设有阴极室（12）和阳极室（11），在阴极室（12）内部设有阴极板，在阳极室（11）内部设有阳极板，且在阴极室（12）和阳极室（11）之间设有离子膜（13）；所述阳极室（11）上设有第一进液管（51）和第一出液管（52），阴极室（12）上设有第二进液管（53）和第二出液管（54），所述电催化氧化单元通过第一出液管（52）与阳极室（11）相连通，光电芬顿氧化单元通过第二进液管（53）与阴极室（12）相连通，且电催化氧化单元通过连接管（55）与光电芬顿氧化单元相连通；所述电催化氧化单元包括阴极套筒（2）和阳极组件，所述阴极套筒（2）采用金属钛材料制成，所述阳极组件可拆卸的设置在阴极套筒（2）内部，阳极组件包括阳极管（32）和阳极柱（31），所述阳极管（32）可拆卸的套设在阳极柱（31）外部，且阳极柱（31）和阳极管（32）均采用不锈钢材料制成；所述阳极管（32）为多个，多个阳极管（32）同心套设在阳极柱（31）外部，在相邻两阳极管（32）的侧壁之间形成极管间隙，阳极管（32）的长度随直径的增大而逐渐变小，以使得多个阳极管（32）的底部端面在完成与阳极柱（31）的装配后保持平齐；当阳极组件在外加电场的作用下发生溶蚀时，多个阳极管（32）沿由外向内的顺序被逐个消耗，且通过调整电流大小和电解时间的方式能控制阳极组件的溶蚀进度，通过电催化氧化单元的电压变化能判断阳极管（32）的消耗情况；所述光电芬顿氧化单元包括：阳极套筒（41）、阴极网筒（42）和紫外线灯（44），所述阳极套筒（41）和阴极网筒（42）均为DSA涂层电极，所述阴极网筒（42）设置在阳极套筒（41）内部，紫外线灯（44）设置在阴极网筒（42）内部，且在阴极网筒（42）的底部设有用于承载紫外线灯（44）的支撑架（43）。
2.根据权利要求1所述的一种耦合式电化学有机污水处理装置，其特征在于：所述阴极套筒（2）的顶端设有第一连接法兰（21），在阳极柱（31）的顶端设有第二连接法兰（311），在阳极管（32）的顶端设有第三连接法兰（321），且第一连接法兰（21）、第二连接法兰（311）和第三连接法兰（321）通过法兰螺栓相连。
3.根据权利要求1所述的一种耦合式电化学有机污水处理装置，其特征在于：所述光电芬顿氧化单元还包括曝气组件，曝气组件包括曝气头（45）和气泵，所述曝气头（45）置于阳极套筒（41）内部，且位于支撑架（43）下方，所述气泵置于阳极套筒（41）外部，且气泵的出气口通过导管与曝气头（45）相连通。
4.根据权利要求1所述的一种耦合式电化学有机污水处理装置，其特征在于：所述pH调节单元还包括回流管（56），所述回流管（56）的一端与第二出液管（54）相连通，另一端与连接管（55）相连通。
5.根据权利要求1所述的一种耦合式电化学有机污水处理装置，其特征在于：所述耦合式电化学有机污水处理装置包括原水罐（6），所述原水罐（6）通过第一进液管（51）与阳极室（11）相连通，在原水罐（6）上设有原水进液管（61），且在原水罐（6）内部设有搅拌器（62）。
6.根据权利要求1所述的一种耦合式电化学有机污水处理装置，其特征在于：所述耦合式电化学有机污水处理装置还包括沉淀罐（7），所述沉淀罐（7）通过第二出液管（54）与阴极室（12）相连通，在沉淀罐（7）上设有沉淀出液管（71），在沉淀罐（7）内部设有沉降斜板（72），所述沉淀出液管（71）的管口位于沉降斜板（72）上方，第二出液管（54）的管口位于沉降斜板（72）的下方，且在沉降罐的底部设有污泥斗（73）。
7.根据权利要求1所述的一种耦合式电化学有机污水处理装置，其特征在于：在阴极套筒（2）的内侧壁上设有防腐涂层。
发明内容
有鉴于此，本发明创造旨在提出一种耦合式电化学有机污水处理装置，以实现降低有机污水处理的药剂投加成本并提升有机污水处理便利性的目的。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种耦合式电化学有机污水处理装置，包括：pH调节单元、电催化氧化单元和光电芬顿氧化单元；所述pH调节单元内部设有阴极室和阳极室，在阴极室内部设有阴极板，在阳极室内部设有阳极板，且在阴极室和阳极室之间设有离子膜；所述阳极室上设有第一进液管和第一出液管，阴极室上设有第二进液管和第二出液管，所述电催化氧化单元通过第一出液管与阳极室相连通，光电芬顿氧化单元通过第二进液管与阴极室相连通，且电催化氧化单元通过连接管与光电芬顿氧化单元相连通；所述电催化氧化单元包括阴极套筒和阳极组件，所述阳极组件可拆卸的设置在阴极套筒内部，阳极组件包括阳极管和阳极柱，所述阳极管可拆卸的套设在阳极柱外部，且阳极柱和阳极管均采用不锈钢材料制成；所述光电芬顿氧化单元包括：阳极套筒、阴极网筒和紫外线灯，所述阴极网筒设置在阳极套筒内部，紫外线灯设置在阴极网筒内部，且在阴极网筒的底部设有用于承载紫外线灯的支撑架；在进行有机污水处理时，阳极室能对待处理污水进行酸化处理，以使得待处理污水变为酸性，电催化氧化单元中的阳极组件能在酸性污水中发生溶蚀，以使得酸性污水中出现二价铁离子，光电芬顿氧化单元将对含有二价铁离子的酸性污水进行氧化处理，以使得污水中的有机污染物发生氧化，阴极室对氧化处理后的酸性污水进行碱化处理，以使得本装置的出水变为中性。
进一步的，所述阳极管为多个，多个阳极管同心套设在阳极柱外部，且在相邻两阳极管的侧壁之间形成极管间隙。
进一步的，所述阴极套筒的顶端设有第一连接法兰，在阳极柱的顶端设有第二连接法兰，在阳极管的顶端设有第三连接法兰，且第一连接法兰、第二连接法兰和第三连接法兰通过法兰螺栓相连。
进一步的，所述光电芬顿氧化单元还包括曝气组件，曝气组件包括曝气头和气泵，所述曝气头置于阳极套筒内部，且位于支撑架下方，所述气泵置于阳极套筒外部，且气泵的出气口通过导管与曝气头相连通。
进一步的，所述pH调节单元还包括回流管，所述回流管的一端与第二出液管相连通，另一端与连接管相连通。
进一步的，所述耦合式电化学有机污水处理装置包括原水罐，所述原水罐通过第一进液管与阳极室相连通，在原水罐上设有原水进液管，且在原水罐内部设有搅拌器。
进一步的，所述耦合式电化学有机污水处理装置还包括沉淀罐，所述沉淀罐通过第二出液管与阴极室相连通，在沉淀罐上设有沉淀出液管，在沉淀罐内部设有沉降斜板，所述沉淀出液管的管口位于沉降斜板上方，第二出液管的管口位于沉降斜板的下方，且在沉降罐的底部设有污泥斗。
进一步的，所述阳极套筒和阴极网筒均为DSA涂层电极，在所述阴极套筒采用金属钛材料制成，且在阴极套筒的内侧壁上设有防腐涂层。
相对于现有技术，本发明创造所述的一种耦合式电化学有机污水处理装置具有以下优势：
（1）本发明创造所述的一种耦合式电化学有机污水处理装置，能通过pH调节单元的阳极室将待处理污水调整为酸性，并能通过电催化氧化单元的阳极组件使待处理污水中出现二价铁离子，从而在不投加药物的情况下方便光电芬顿氧化单元对有机污水进行氧化处理。其次，本装置中pH调节单元的阴极室还能对光电芬顿氧化单元的出水进行碱化处理，碱化处理的过程不仅能在不投加药物的情况下使本装置的出水酸碱度变为中性，还能对出水中的三价铁离子进行还原，从而降低光电芬顿氧化单元的含铁污泥产量，进而降低后续处理成本。此外，本装置还能通过调整工作电流等方式准确调节水体的pH值和铁离子浓度，从而提高有机污水处理的便利性。
（2）本发明创造所述的一种耦合式电化学有机污水处理装置，其阳极组件包括多个同心套设在阳极柱外部的阳极管，在进行使用时，工作人员可通过调整直流电大小和电解时间的方式控制阳极管的溶蚀进度，从而使污水中的二价铁离子含量满足光电芬顿氧化单元的使用消耗。同时还可通过电压的变化量判断阳极管的消耗情况，以便及时对阳极管进行更换。
（3）本发明创造所述的一种耦合式电化学有机污水处理装置，在光电芬顿氧化单元内部设有曝气组件和紫外线灯。在进行污水处理时，曝气组件能向光电芬顿氧化单元内部输送氧气，在紫外线和阴极套筒的配合下能使光电芬顿氧化单元内部生成大量双氧水，从而提高污水的处理能力。
（发明人：丁晔;秦微;冯辉;张东国;李晓鹏;赵明新;崔雪亮）