公布日：2024.06.21
申请日：2024.04.17
分类号：C02F1/467(2023.01)I;B01D53/34(2006.01)I;G05B19/05(2006.01)I;C02F103/34(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种电催化氧化降解高盐浓水的装置，包括反应系统、与所述反应系统连接的循环冷却系统和反洗系统，以及废气处理系统和控制系统；所述反应系统包括反应桶，反应桶内的电解膜组和导流筒；所述电解膜组分上下两层；所述的导流筒为上部开口、下部喇叭口的筒状结构；所述反应桶顶部设有进水口；所述进水口附近设有反洗加药口；所述反应桶底部设有出水口；所述反应桶顶部设有进风口和排风口。还公开了使用上述装置的方法。本发明使用特殊的电解反应桶，导流筒内循环和循环泵外循环，增加有机物与阳极板的接触效率，进而提高有机物的去除效果，无二次污染，拆装简单、运维成本低；运行参数全自动调节，能够做到一键启停。
权利要求书
1.一种电催化氧化降解高盐浓水的装置，其特征在于：包括反应系统、与所述反应系统连接的循环冷却系统和反洗系统，以及废气处理系统和控制系统；所述反应系统包括反应桶，反应桶内的电解膜组和导流筒；所述电解膜组分上下两层；所述的导流筒为上部开口、下部喇叭口的圆筒状结构；所述电极膜组内设有电极；所述电极的阳极材料选自以下成分中的一种：Ti/SnO2、Ti/SnO2-Sb2O5、Ti/PbO2、Ti/TinO2n-1、BDD；所述反应桶顶部设有进水口；所述进水口附近设有反洗加药口；所述反应桶底部设有出水口；所述反应桶顶部设有进风口和排风口；所述循环冷却系统包括循环水泵、循环袋式过滤器、板式换热器；所述反洗系统包括清洗罐和清洗水泵；所述废气处理系统与所述反应桶连通；所述控制系统包括电源和PLC。
2.根据权利要求1所述的电催化氧化降解高盐浓水的装置，其特征在于：所述电解膜组外设膜组防护罩；所述控制系统还包括电源柜、PLC柜和电缆槽。
3.根据权利要求1所述的电催化氧化降解高盐浓水的装置，其特征在于：所述电极的阳极材料选自BDD。
4.根据权利要求1所述的电催化氧化降解高盐浓水的装置，其特征在于：所述的反应系统所述反应桶放置在支撑座上；所述进水口前装有过滤器；所述排风口附近设有循环回流口；所述反应桶底部设有循环出水口。
5.根据权利要求1所述的电催化氧化降解高盐浓水的装置，其特征在于：所述的循环冷却系统中板式换热器的流量为20-45m3/h，换热面积3-15㎡；所述循环水泵流量在10-60m3/h，扬程在10-50m；所述循环袋式过滤器的过滤精度50-100μm，设计流量30-60m3/h，设计压力0.4-0.8MPA。
6.根据权利要求1所述的电催化氧化降解高盐浓水的装置，其特征在于：所述的循环水泵设置在所述反应桶外部。
7.根据权利要求1所述的电催化氧化降解高盐浓水的装置，其特征在于：所述的废气处理系统包括废气喷淋塔和与废气喷淋塔连接的排气风机，所述排气风机与反应系统的反应桶连通。
8.根据权利要求1所述的电催化氧化降解高盐浓水的装置，其特征在于：所述的控制系统，所述的PLC对整个污水处理系统的各种开关量的状态参数进行实时控制，检测并控制工艺过程的水泵、风机、阀门设备；所述的电源柜放置在支撑座上；所述电源采用直流电源；每个反应桶配备4-8个电源；电源规格电压在30-80V，电流在0-800A。
9.一种电催化氧化降解高盐浓水的方法，其特征在于：使用权利要求1-8任一项所述的电催化氧化降解高盐浓水的装置，包括以下步骤：1)废水通过进水过滤器过滤后经进水口进入反应桶内部，当反应桶内液位达到高位时，停止注水；2)使废水从下往上经过电极，经导流筒由上而下，形成内部循环流态通过电极对废水进行电解；同时，反应桶内部的废水经过循环水泵、循环袋式过滤器、板式换热器，经过过滤换热后继续在反应桶内电解，从而实现对废水的内外循环电解，增加有机物与阳极板的接触效率；3)运行过程中，当反应桶内温度过高时，通过换热器实现对反应桶中的热水降温；此外，运行过程中所产生的废气通过排风口集中收集，经过废气处理系统规范排放；4)反应结束后，将反应桶内废水从排空出水口排出，当桶内液位达到低位时，停止排水；5)每次运行结束后，用反洗水及药剂对装置进行反洗。
10.根据权利要求9所述的一种电催化氧化降解高盐浓水的方法，其特征在于：步骤5)所述反洗是：将反洗水配合药剂从反洗加药口通入反应桶内，从出水口回到清洗水罐，反洗水通过清洗水泵在反应桶内停留清洗、循环；清洗后清洗水罐中清洗废液排入外部后集中处理。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是，提供一种电催化氧化降解高盐浓水装置，要解决的另一个技术问题是，提供该利用装置电催化氧化高盐浓水的方法。
本发明的技术方案是，一种电催化氧化降解高盐浓水的装置，包括反应系统、与所述反应系统连接的循环冷却系统和反洗系统，以及废气处理系统和控制系统；
所述反应系统包括反应桶，反应桶内的电解膜组和导流筒；所述电解膜组分上下两层；所述的导流筒为上部开口、下部喇叭口的圆筒状结构；所述电极膜组内设有电极；所述电极的阳极材料选自以下成分中的一种：Ti/SnO2、Ti/SnO2-Sb2O5、Ti/PbO2、Ti/TinO2n-1、BDD；
所述反应桶顶部设有进水口；所述进水口附近设有反洗加药口；所述反应桶底部设有出水口；所述反应桶顶部设有进风口和排风口；
所述循环冷却系统包括循环水泵、循环袋式过滤器、板式换热器；所述反洗系统包括清洗罐和清洗水泵；
所述废气处理系统与所述反应桶连通；所述控制系统包括电源和PLC。
反应系统中，反应桶连接有液位计、pH计和温度传感器；控制系统与相应的泵、阀门、风机连接。循环冷却系统和反洗系统都是为反应系统服务的。
根据本发明的电催化氧化降解高盐浓水的装置，优选的是，所述电解膜组外设膜组防护罩；所述控制系统还包括电源柜、PLC柜和电缆槽。所述电解膜组分上下两层设计，电解膜组外设膜组防护罩。每层6-18个，其中每6个电极串联通过一个电源供电。进一步的，所述膜组防护罩为PP材质。
导流筒的设置，结合进水口和循环回流口的位置使水流形成外下内上的环流形态。
根据本发明的电催化氧化降解高盐浓水的装置，优选的是，所述电极的阳极材料选自BDD。
根据本发明的电催化氧化降解高盐浓水的装置，优选的是，所述的反应系统所述反应桶放置在支撑座上；所述进水口前装有过滤器；所述排风口附近设有循环回流口；所述反应桶底部设有循环出水口。所述反应桶侧边设有溢流口；所述反应桶顶部设有人员进出口。进一步地，所述的人员进出口直径在500-800mm。
优选的是，所述的反应系统反应桶空桶质量在4-8t，满桶质量在10-14t。
根据本发明的电催化氧化降解高盐浓水的装置，优选的是，所述的循环冷却系统中板式换热器的流量为20-45m3/h，换热面积3-15㎡；所述循环水泵流量在10-60m3/h，扬程在10-50m；所述循环袋式过滤器的过滤精度50-100μm，设计流量30-60m3/h，设计压力0.4-0.8MPA。
循环冷却系统的板式换热器水源为常温自来水，通过热水与冷水之间的热交换，降低热水温度。
该过滤器设置BDD循环反应管道中，可以起到过滤污水中颗粒物质的作用，保证BDD电化学槽不被污染；同时也可使出水更加清澈。
所述循环袋式过滤器优选为316L不锈钢材质。
根据本发明的电催化氧化降解高盐浓水装置，优选的是，所述的循环水泵设置在所述反应桶外部。所述的反应桶内设有导流筒，桶外设有循环泵。导流筒使水流在内部形成环流，循环泵使水流形成外部环流，内外循环使水流从下往上流动经过BDD电解膜组，既能保证有机物和阳极板的接触效率，又能保证水与膜组的接触时间，增加电催化氧化反应效率，提高处理效果。
根据本发明的电催化氧化降解高盐浓水装置，优选的是，所述的废气处理系统包括废气喷淋塔和与废气喷淋塔连接的排气风机，所述排气风机与反应系统的反应桶连通。废气处理系统通过排气风机集中收集反应系统反应桶中电解产生的气体，进入废气喷淋塔单独处理后高空排放。
根据本发明的电催化氧化降解高盐浓水装置，优选的是，所述的控制系统，所述的PLC对整个污水处理系统的各种开关量的状态参数进行实时控制，检测并控制工艺过程的水泵、风机、阀门设备；所述的电源柜放置在支撑座上；所述电源采用直流电源；每个反应桶配备4-8个电源；电源规格电压在30-80V，电流在0-800A。
本发明还提供一种电催化氧化降解高盐浓水的方法，使用上述的电催化氧化降解高盐浓水的装置，包括以下步骤：
1)废水通过进水过滤器过滤后经进水口进入反应桶内部，当反应桶内液位达到高位时，停止注水；
2)使废水从下往上经过电极，经导流筒由上而下，形成内部循环流态通过电极对废水进行电解；同时，反应桶内部的废水经过循环水泵、循环袋式过滤器、板式换热器，经过过滤换热后继续在反应桶内电解，从而实现对废水的内外循环电解，增加有机物与阳极板的接触效率；
3)运行过程中，当反应桶内温度过高时，通过换热器实现对反应桶中的热水降温；此外，运行过程中所产生的废气通过排风口集中收集，经过废气处理系统规范排放；
4)反应结束后，将反应桶内废水从排空出水口排出，当桶内液位达到低位时，停止排水；
5)每次运行结束后，用反洗水及药剂对装置进行反洗。
根据本发明的一种电催化氧化降解高盐浓水的方法，优选的是，步骤5)所述反洗是：将反洗水配合药剂从反洗加药口通入反应桶内，从出水口回到清洗水罐，反洗水通过清洗水泵在反应桶内停留清洗、循环；清洗后清洗水罐中清洗废液排入外部后集中处理。
高盐一般是TDS10000以上，浓水一般到20000-30000以上。
有益效果：
BDD电极是一种由硼掺杂金刚石制成的电极材料，具有优异的电化学性能和稳定的化学性质。由于其表面的强氧化能力，BDD电极可以在较低的电势下产生具有强氧化能力的离子，从而实现对有机物和污染物的降解和去除。此外，BDD电极还具有较高的电化学活性，可以有效地促进电化学反应的进行。
本发明采用掺硼金刚石BDD电极材料，是金刚石中一部分碳原子被硼原子取代的金刚石材料，掺硼比例为5000-50000ppm，析氧电位2.4-2.7V，电化学窗口约为3V，电流密度
（发明人：林玉姣;余松鸿;刘勇;申华博;唐磊）