公布日：2023.11.14
申请日：2023.09.21
分类号：C02F1/467(2023.01)I;C02F7/00(2006.01)I;C02F1/32(2023.01)I;B01D21/02(2006.01)I;C02F1/72(2023.01)I;C02F1/00(2023.01)N;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种三维电化学废水处理装置及降解处理废水中有机物的方法；本发明的三维电化学废水处理装置采用柱状电极，并且采用一个阳极柱和至少两个阴极柱的组合方式，还优化了阳极柱和阴极柱的位置分布方式，减少了短路电流，降低了能耗；本发明能提高对废水中有机污染物的降解效率，能够极大提高废水的可生化性。
权利要求书
1.一种三维电化学废水处理装置，其特征在于：所述三维电化学废水处理装置包括壳体、至少两个阴极柱、一个阳极柱、颗粒电极和电源；所述壳体用于容纳废水，所述颗粒电极填充在壳体内，所述电源的正极与阳极柱电连接，所述电源的负极与阴极柱电连接；所述阴极柱和阳极柱均为柱状且分别竖直插入壳体内，所述阳极柱与各个阴极柱之间的间距相等。
2.根据权利要求1所述的三维电化学废水处理装置，其特征在于：所述阴极柱和阳极柱为直径相等的圆柱状，所述阳极柱与各个阴极柱之间的间距是阳极柱直径的6-12倍。
3.根据权利要求1所述的三维电化学废水处理装置，其特征在于：所述三维电化学废水处理装置还包括用于向壳体内产生超声波和曝气的超声波和曝气发生装置。
4.根据权利要求3所述的三维电化学废水处理装置，其特征在于：所述超声波和曝气发生装置位于壳体底部，所述超声波和曝气发生装置的超声波探头伸入壳体内。
5.根据权利要求1所述的三维电化学废水处理装置，其特征在于：所述壳体底部设有进水口，所述壳体上部设有溢流口。
6.根据权利要求1所述的三维电化学废水处理装置，其特征在于：所述颗粒电极为碳掺杂过渡金属形成的金属化碳颗粒。
7.根据权利要求1所述的三维电化学废水处理装置，其特征在于：所述阳极柱为金属电极，所述阴极柱为石墨电极。
8.一种降解处理废水中有机物的方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)将废水输送至均质区进行均质处理；(2)将均质区的废水输送至权利要求1至7任意一项所述的三维电化学废水处理装置内，进行电化学氧化处理；(3)将经过步骤(2)处理后的废水输送至缓冲区，缓冲区的废水一部分回流至均质区，缓冲区的废水另一部分输送至紫外氧化处理装置，在氧化剂和紫外光的作用下氧化处理；(4)将经过步骤(3)处理后的废水输送至沉淀池沉淀。
9.根据权利要求8所述的降解处理废水中有机物的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，回流至均质区的废水先经过水力空化装置进行水力空化处理，水力空化装置为变径的管道组合，在管道中内置螺旋喷嘴，废水在水力空化装置内产生漩涡并得到加速。
10.根据权利要求8所述的降解处理废水中有机物的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，氧化剂为过硫酸钾。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种三维电化学废水处理装置，解决现有三维电极反应器短路电流大、颗粒电极表面沉淀物附着导致板结的问题。
本发明的目的之二是提供一种降解处理废水中有机物的方法，能提高对废水中有机污染物的降解效率，能够极大提高废水的可生化性。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案：
一种三维电化学废水处理装置，所述三维电化学废水处理装置包括壳体、至少两个阴极柱、一个阳极柱、颗粒电极和电源；所述壳体用于容纳废水，所述颗粒电极填充在壳体内，所述电源的正极与阳极柱电连接，所述电源的负极与阴极柱电连接；所述阴极柱和阳极柱均为柱状且分别竖直插入壳体内，所述阳极柱与各个阴极柱之间的间距相等。
作为优选的技术方案，所述阴极柱和阳极柱为直径相等的圆柱状，所述阳极柱与各个阴极柱之间的间距是阳极柱直径的6-12倍。
作为优选的技术方案，所述三维电化学废水处理装置还包括用于向壳体内产生超声波和曝气的超声波和曝气发生装置。
作为优选的技术方案，所述超声波和曝气发生装置位于壳体底部，所述超声波和曝气发生装置的超声波探头伸入壳体内。
作为优选的技术方案，所述壳体底部设有进水口，所述壳体上部设有溢流口。
作为优选的技术方案，所述颗粒电极为碳掺杂过渡金属形成的金属化碳颗粒。
作为优选的技术方案，所述阳极柱为金属电极，所述阴极柱为石墨电极。
一种降解处理废水中有机物的方法，包括如下步骤：
(1)将废水输送至均质区进行均质处理；
(2)将均质区的废水输送至三维电化学废水处理装置内，进行电化学氧化处理；
(3)将经过步骤(2)处理后的废水输送至缓冲区，缓冲区的废水一部分回流至均质区，缓冲区的废水另一部分输送至紫外氧化处理装置，在氧化剂和紫外光的作用下氧化处理；
(4)将经过步骤(3)处理后的废水输送至沉淀池沉淀。
作为优选的技术方案，所述步骤(2)中，回流至均质区的废水先经过水力空化装置进行水力空化处理，水力空化装置为变径的管道组合，在管道中内置螺旋喷嘴，废水在水力空化装置内产生漩涡并得到加速。
作为优选的技术方案，所述步骤(2)中，氧化剂为过硫酸钾。
本发明的有益效果：
1、本发明的三维电化学废水处理装置采用柱状电极，并且采用一个阳极柱和至少两个阴极柱的组合方式，还优化了阳极柱和阴极柱的位置分布方式，减少了短路电流，降低了能耗。
2、本发明的三维电化学废水处理装置引入了超声波和曝气发生装置，超声波一方面提供声学空化条件，空化泡坍塌的环境下产生强氧化自由基对废水中污染物进行降解，超声波另一方面能使得颗粒和电极表面的沉积物迅速脱落，系统运行效果得以持续保持。
3、本发明设计了缓冲区的回流，单位时间内的回流量远大于处理量，三维电化学废水处理装置停留时间仅10分钟即可实现高效处理效果，极大程度上降低了三维电化学废水处理装置的设计体积，有效降低投资成本和运行成本。同时，回流路径中会经过一个水力空化装置，能进一步对废水中的有机污染物进行氧化降解。
4、本发明增加了紫外光与过硫酸钾的协同处理，作为后处理技术，一方面对前端氧化中间体作进一步矿化处理，另一方面将还原性金属盐进行氧化，在后续沉淀区无需额外添加药剂即可完成沉淀功能。
（发明人：徐照;肖文强;夏波;丁毅飞;董经玲）