申請(qǐng)日2013.07.29
公開(公告)日2015.02.11
IPC分類號(hào)C02F1/74; C02F1/46
摘要
本發(fā)明涉及一種用導(dǎo)電材料(如石墨，活性炭，焦炭等等)作為催化劑載體的三維電極電催化氧化污水處理設(shè)備，屬于電化學(xué)處理污水的技術(shù)領(lǐng)域。本設(shè)備由具有催化作用的導(dǎo)電材料做成三維陽極，便于陽極的補(bǔ)充和更換，能夠高效率氧化降解有機(jī)物和其他污染物，同時(shí)獲得極高的電能效率，節(jié)約能源。根據(jù)不同的處理對(duì)象和目標(biāo)選用不同的催化劑和電極材料與填裝方式，選擇不同的處理?xiàng)l件(如酸堿度等)可以取得最好的效果。本設(shè)備處理污水，還具有沒有淤泥，清潔衛(wèi)生等等特點(diǎn)，適用于各類污水的處理。
權(quán)利要求書
1.一種三維電極電催化氧化污水處理設(shè)備，其特征在于使用具有催化作用的導(dǎo)電材料(如石 墨，活性炭和焦炭等等)做成三維填料陽極，用空氣作為氧化物質(zhì)，進(jìn)行廢水的空氣氧化降 解。
2.根據(jù)權(quán)力要求1所述的三維電極電催化氧化污水處理設(shè)備，其特征在于催化劑也可以分散 在污水中，在處理過程中循環(huán)發(fā)生作用。
3.根據(jù)權(quán)力要求1所述的三維電極電催化氧化污水處理設(shè)備，其特征在于可以單獨(dú)使用具有 這種電極的電化學(xué)處理器或者配套其他功能部件制作成為一體化污水處理設(shè)備或系統(tǒng)。
說明書
一種三維電極電催化氧化污水處理設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種使用具有催化作用的填充電極作為三維陽極，使用空氣作為氧化劑的電化學(xué)污水處理裝置，屬于電化學(xué)污水處理的領(lǐng)域。本裝置能夠?qū)崿F(xiàn)污水中有機(jī)污染物質(zhì)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化和比較徹底的氧化降解，比較徹底地除去污水中的有機(jī)污染物和各種金屬元素，而且十分節(jié)能。
背景技術(shù)
目前，公知的電化學(xué)污水處理裝置，一般使用普通板式電極或者管式電極，通過電解作用或者電解凝聚作用產(chǎn)生效果。這樣的電解裝置，一般只能夠?qū)崿F(xiàn)效率比較低的電解凝聚或者電解氧化，在處理高濃度污水，或者處理含有難降解有機(jī)化合物的污水時(shí)，常常收不到好的效果。同時(shí)，由于許多無機(jī)離子或者水中的氫離子與氫氧根離子等等在電極上的放電反應(yīng)，使得大量電能耗費(fèi)在這些無用的副反應(yīng)上，因此，電流效率很低，電耗很大。低的效率與高的電耗成為阻礙電化學(xué)方法在污水處理領(lǐng)域推廣應(yīng)用的主要障礙。為了解決這個(gè)問題，設(shè)計(jì)了這種具有催化作用的填料作為三維陽極，使用空氣作為氧化物質(zhì)的三維電極電催化氧化污水處理設(shè)備。
本發(fā)明是對(duì)于發(fā)明者先前的“一種具有催化作用的填料電極污水處理裝置”專利申請(qǐng)的一種改進(jìn)。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有電化學(xué)處理裝置在降解有機(jī)化合物時(shí)電流效率很低，能耗很高和降解不徹底等方面的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種具有很高電流效率和很高降解效率的三維電極電催化氧化污水處理設(shè)備。
本發(fā)明具有的主要特征是：
(1)使用了具有催化作用的三維填料陽極，使催化氧化過程具有很高的效率，同時(shí)減少一般離子和化合物在電極上放電，限制電流在較低的范圍之內(nèi)，大大提高電流效率。
(2)使用空氣作為氧化物質(zhì)，而且一般不需要使用其他化學(xué)藥劑，加上電耗很低，保證了極低的處理成本。在處理成本方面，甚至可以和微生物法比美。
(3)由于減少其他離子及化合物的放電反應(yīng)，很少產(chǎn)生沉淀析出物，不但避免了陽極泥等等對(duì)于電化學(xué)過程的危害，而且沒有一般生物化學(xué)污水處理方法中令人頭痛的淤泥問題，非常清潔。
(4)電催化與催化劑催化相結(jié)合，使得氧化過程進(jìn)行的十分徹底，一般有機(jī)污染物，都能夠順利地被氧化降解成為氮?dú)�，二氧化碳和水，過程徹底而且清潔衛(wèi)生。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
(1)使用活性炭，石墨，焦炭等等導(dǎo)電材料作為催化劑載體，使得空氣氧化過程同時(shí)具有電催化和催化劑催化雙重性質(zhì)，大大提高催化氧化的效率和徹底性。催化劑可以通過化學(xué)反應(yīng)在活性炭等等的孔隙內(nèi)生成，也可以直接添加在污水之中，進(jìn)行循環(huán)利用。
(2)使用這種添加了催化劑的導(dǎo)電顆粒(如石墨，活性炭等等)填裝成的三維電極，可以增加反應(yīng)的接觸時(shí)間和接觸面積，大大降低反應(yīng)的活化能，因此降解效率高，而且節(jié)能。
(3)保證均勻而且充分的空氣供應(yīng)�？諝夤⿷�(yīng)可以是體內(nèi)的(在電化學(xué)處理器內(nèi)部設(shè)置曝氣裝置)或者是體外的(在電化學(xué)處理器外部曝氣，然后經(jīng)過電化學(xué)處理器處理)。
本裝置還可以設(shè)置各種輔助裝置，如液位控制裝置，排污裝置，出水過濾裝置等等，但是，以上三項(xiàng)措施是本專利申請(qǐng)中的最關(guān)鍵技術(shù)措施。
本裝置可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)為各種結(jié)構(gòu)形式，如包括電催化氧化降解，曝氣和出水過濾，液位與酸度控制等等的一體化污水處理器，或者由單個(gè)電催化氧化組件串聯(lián)，并聯(lián)或者串聯(lián)加并聯(lián)，經(jīng)過曝氣池充氧循環(huán)組成的電催化氧化系統(tǒng)。
本發(fā)明的有益效果是：
(1)可以提高電化學(xué)處理污水的效果，使更多的有機(jī)污染物在電催化條件下徹底降解，具有很高的降解效率。例如，在一種生產(chǎn)家用電器的污水處理中，原污水COD=1000mg/l，經(jīng)過本裝置處理60分鐘后，COD降低到≤5mg/l。
(2)電能消耗很低。例如，在(1)中所述的處理實(shí)驗(yàn)中，處理污水的體積是3立方米，60分鐘內(nèi)處理到COD≤5mg/l。處理期間電壓為6伏，平均電流250安，實(shí)際電催化電能消耗為0.5KW*H/m3，加上鼓風(fēng)機(jī)電能消耗，總電能消耗為0.9KW*H/m3。
(3)本裝置處理污水帶來的另一個(gè)積極效果是，與微生物法和其它物理化學(xué)方法比較，具有降解效率高，投資省，成本低和基本沒有淤泥，清潔衛(wèi)生等等突出優(yōu)勢(shì)。
