申請日2013.09.16

　　公開(公告)日2013.12.18

　　IPC分類號C02F1/467; C02F1/30

　　摘要

　　本發(fā)明提供了一種微串聯(lián)光電催化氧化廢水處理裝置，其特征在于，該裝置由若干組由陰離子選擇性透過膜隔開的陰陽極室組成，陰離子選擇性透過膜位于陰陽極板之間，靠近陰極板處，將裝置內(nèi)部分為若干順序排列的陰極室和陽極室，每個陽極室內(nèi)部排列若干根光源，并填充光電催化劑，陽極室為廢水處理主體極室，相鄰陽極室通過陽極連通管連接，從而組成裝置內(nèi)部所有陽極室的微串聯(lián)狀態(tài)。陰極室內(nèi)填充陰極板防垢液，所有的陰極室底部相互連通。本發(fā)明微串聯(lián)光電催化氧化裝置既能提高光電處理效率，又能有效解決處理高硬度廢水時(shí)光源、極板結(jié)垢的問題，避免頻繁清洗，保證設(shè)備長期穩(wěn)定運(yùn)行。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種微串聯(lián)光電催化氧化廢水處理裝置，其特征在于：

　　所述的裝置包含若干組順序排列的陽極室(7)和陰極室(8)組成的陰陽極室組， 所述陽極室(7)與陰極室(8)間通過陰離子選擇性透過膜(4)隔開，每個陽極室 (7)內(nèi)部設(shè)置陽極板(1)、若干根光源(2)并填充油光電催化劑(6)，陽極室為廢 水處理主體極室，沿廢水流向的相鄰陽極室間通過陽極連通管(17)連接，使上一個 陽極室(7)的出水口與下一個陽極室的進(jìn)水口相連，保證廢水從每個陽極室的底部 進(jìn)入，頂部流出;每個陰極室(8)的內(nèi)部設(shè)有陰極板(3)，并填充有陰極板防垢液， 底部設(shè)置有承托陰極板(3)的網(wǎng)格狀陰極板承托層(12)，所述網(wǎng)格狀陰極板承托層 (12)底部連接有連通層(15)，使得所有的陰極室底部相互連通;所述連通層(15) 的一端設(shè)有陰極板防垢液進(jìn)水口(11)，另一端設(shè)有陰極板防垢液出水口(14);

　　所述裝置的首端底部設(shè)置有廢水進(jìn)水口(13)，尾端頂部設(shè)置有處理后廢水出水 口(9)，裝置內(nèi)靠近所述廢水出口(9)處設(shè)置有催化劑截留槽(5)，所述廢水經(jīng)裝 置底部廢水進(jìn)水口進(jìn)入陽極室后，通過陽極連通管依次進(jìn)入相鄰陽極室進(jìn)行光電催化 處理后，最后由流經(jīng)催化劑截留槽(5)后通過廢水出水口(9)排出。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微串聯(lián)光電催化氧化廢水處理裝置，其特征在于：所 述陰極板防垢液出水口(14)與陰極板防垢液儲液池(22)相連，陰極板防垢液儲液 池(22)通過循環(huán)泵(28)與陰極板防垢液進(jìn)水口(11)相連，并在循環(huán)泵的作用下 以內(nèi)循環(huán)方式在所有陰極室(8)和連通層(15)中流動;

　　所述陰極板防垢液儲液池(22)內(nèi)設(shè)在線pH計(jì)(24)和在線電導(dǎo)儀(23)，用以 測量陰極板防垢液pH、電導(dǎo)率，當(dāng)陰極板防垢液pH值高于8.0時(shí)，通過儲酸罐(27) 和計(jì)量泵(26)向陰極板防垢液中注入無機(jī)酸，調(diào)節(jié)pH值至7.0-8.0的正常范圍內(nèi); 當(dāng)陰極板防垢液電導(dǎo)率低于廢水電導(dǎo)率時(shí)，向陰極板防垢液中補(bǔ)充鈉鹽或鉀鹽溶液， 使防垢液電導(dǎo)率維持在廢水電導(dǎo)率的1-5倍;所述陰極板防垢液中的陽離子主要含有 Na+、K+中的一種或多種物質(zhì)，不含Ca2+或Mg2+離子，以避免陰極板(3)結(jié)垢。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微串聯(lián)光電催化氧化廢水處理裝置，其特征在于：所 述陽極室(7)底部且位于陽極連通管道(17)進(jìn)水口的上部設(shè)置有廢水布水板(10)， 以確保進(jìn)水均勻。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微串聯(lián)光電催化氧化廢水處理裝置，其特征在于：所 述裝置外殼的材料為PVC、PE或PPR耐腐蝕性材料，所述外殼的外表面輔以封閉式 不銹鋼板，所述外殼的內(nèi)表面設(shè)有卡槽(18)，用于平行固定陰極板、陽極板和陰離 子選擇性透過膜;所述陽極板到陰離子選擇性透過膜之間的距離約為陰極板到陰離子 選擇性透過膜之間的距離的3倍;

　　所述每個陽極室內(nèi)部按照平行于陽極板(1)放置若干光源(2)，陽極板(1)到 光源(2)的垂直距離約為陰離子選擇性透過膜(4)到光源(2)距離的2～3倍，以 增加光對陽極板的照射強(qiáng)度，提升光電催化氧化的反應(yīng)速率，同時(shí)減少光對陰離子選 擇性透過膜的照射強(qiáng)度，增加膜的使用壽命;

　　所述光源可采用波長為200～400nm的高壓汞燈、中壓汞燈及紫外燈中的一種或 多種。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微串聯(lián)光電催化氧化廢水處理裝置，其特征在于：所 述陽極板為采用鈦基材表面固載貴金屬物質(zhì)制備而成的網(wǎng)狀貴金屬陽極板，貴金屬物 質(zhì)采用鉑、釕、銥、銣和鋯氧化物中的一種或多種物質(zhì)構(gòu)成;所述陰極板為網(wǎng)狀不銹 鋼陰極板;

　　所述光電催化劑采用α-氧化鋁或二氧化硅中的一種或多種為載體，表面負(fù)荷二氧 化鈦、硫化鎘、氧化鐵、二氧化錳中的一種或多種活性物質(zhì)構(gòu)成;具有裂化和開環(huán)功 能，及孔結(jié)構(gòu)可調(diào)特性，并制備成蜂窩多孔結(jié)構(gòu)。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微串聯(lián)光電催化氧化廢水處理裝置，其特征在于：所 述裝置包含3-10組陰陽極室。

　　說明書

　　一種微串聯(lián)光電催化氧化廢水處理裝置

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及高鹽廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種微串聯(lián)光電催化氧化廢 水處理裝置。

　　背景技術(shù)

　　近幾年來，國家對環(huán)保要求越來越高，對石化企業(yè)外排水的排放標(biāo)準(zhǔn)有了明 確規(guī)定，要求外排水量進(jìn)一步減小，甚至做到接近零排放，提高水的回用率成為 當(dāng)今的研究熱點(diǎn)。越來越多的煉廠采用超濾-反滲透雙膜法來處理煉廠含油廢水 進(jìn)行回用，以減小外排水量。但超濾-反滲透雙膜法僅能夠產(chǎn)生大約75%左右的 回用凈水，剩余25%的雙膜濃水具有排量小、含鹽高、硬度高、COD高等特點(diǎn)， 決定了常規(guī)生化法并不適合處理該類廢水，而常規(guī)化學(xué)氧化法處理該類廢水時(shí)具 有設(shè)備易結(jié)垢、化學(xué)藥劑用量大、殘留藥劑易引起二次水體污染等不足。因此針 對此類廢水的處理需要另尋解決途徑。

　　而另一方面，光電催化氧化作為一種全新的高級氧化技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用在高 鹽廢水處理行業(yè)中，但是傳統(tǒng)光電設(shè)備并不適用于處理高硬廢水，原因在于光電 催化氧化反應(yīng)進(jìn)行時(shí)，會在陰極產(chǎn)生大量的OH-，而OH-會和廢水中的Ca2+、Mg2+反應(yīng)，在陰極板、光源外層結(jié)垢，生成的垢體積累到一定程度時(shí)，就會導(dǎo)致電流 效率下降和紫外光嚴(yán)重衰減，使光電催化氧化的處理效果急劇惡化。目前大多數(shù) 廠家采用周期換相脫垢技術(shù)來解決結(jié)垢問題，但是周期換相技術(shù)具有兩點(diǎn)不足： 首先是陰陽兩極要采用相同材料極板，費(fèi)用較高，其次是周期換相易使極板形成 電容效應(yīng)，導(dǎo)致電極的壽命下降。因此開發(fā)新型反應(yīng)裝置，解決結(jié)垢難題，保持 設(shè)備長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，是目前光電催化氧化技術(shù)研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種新型微串聯(lián)光電催化氧化廢水處理裝置，用以解決 傳統(tǒng)光電催化氧化反應(yīng)裝置在處理高鹽、高硬廢水時(shí)極板、光源易結(jié)垢的難題， 保證光電催化氧化裝置長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。

　　本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

　　一種微串聯(lián)光電催化氧化廢水處理裝置，其特征在于：

　　所述的裝置包含若干組順序排列的陽極室7和陰極室8組成的陰陽極室組， 所述陽極室7與陰極室8間通過陰離子選擇性透過膜4隔開，每個陽極室7內(nèi)部 設(shè)置一塊陽極板1、若干根光源2并填充有光電催化劑6，陽極室為廢水處理主 體極室，沿廢水流向的相鄰陽極室間通過陽極連通管17連接，使上一個陽極室 7的出水口與下一個陽極室的進(jìn)水口相連，保證廢水從每個陽極室的底部進(jìn)入， 頂部流出;每個陰極室8的內(nèi)部設(shè)有一塊陰極板3，并填充有陰極板防垢液，底 部設(shè)置有承托陰極板3的網(wǎng)格狀陰極板承托層12，所述網(wǎng)格狀陰極板承托層12 底部連接有連通層15，使得所有的陰極室底部相互連通;所述連通層15的一端 設(shè)有陰極板防垢液進(jìn)水口11，另一端設(shè)有陰極板防垢液出水口14;

　　所述裝置的首端底部設(shè)置有廢水進(jìn)水口13，尾端頂部設(shè)置有處理后廢水出 水口9，裝置內(nèi)靠近所述廢水出口9處設(shè)置有催化劑截留槽5，所述廢水經(jīng)裝置 底部廢水進(jìn)水口進(jìn)入陽極室后，通過陽極連通管依次進(jìn)入相鄰陽極室進(jìn)行光電催 化處理后，最后由流經(jīng)催化劑截留槽5后通過廢水出水口9排出。

　　在上述技術(shù)方案中，所述陰極板防垢液出水口14優(yōu)選與陰極板防垢液儲液 池22相連，陰極板防垢液儲液池22通過循環(huán)泵28與陰極板防垢液進(jìn)水口11相 連，并在循環(huán)泵的作用下以內(nèi)循環(huán)方式在所有陰極室8和連通層15中流動;

　　所述陰極板防垢液儲液池22內(nèi)設(shè)在線pH計(jì)24和在線電導(dǎo)儀23，用以測量 陰極板防垢液pH、電導(dǎo)率，當(dāng)陰極板防垢液pH值高于8.0時(shí)，通過儲酸罐27和 計(jì)量泵26向陰極板防垢液中注入無機(jī)酸，調(diào)節(jié)pH值至7.0-8.0范圍內(nèi);當(dāng)陰極板 防垢液電導(dǎo)率低于廢水電導(dǎo)率時(shí)，向陰極板防垢液中補(bǔ)充鈉鹽或鉀鹽溶液，使防 垢液電導(dǎo)率維持在廢水電導(dǎo)率的1-5倍;所述陰極板防垢液中的陽離子主要含有 Na+、K+中的一種或多種物質(zhì)，不含Ca2+或Mg2+離子，以避免陰極板3結(jié)垢。

　　本發(fā)明還進(jìn)一步包括，在所述陽極室7底部且位于陽極連通管道17進(jìn)水口 的上部設(shè)置有廢水布水板10，以確保進(jìn)水均勻。

　　在上述技術(shù)方案中，所述裝置外殼的材料為PVC、PE或PPR耐腐蝕性材料， 所述外殼的外表面輔以封閉式不銹鋼板，所述外殼的內(nèi)表面設(shè)有卡槽18，用于 平行固定陰極板、陽極板和陰離子選擇性透過膜;所述陽極板到陰離子選擇性透 過膜之間的距離約為陰極板到陰離子選擇性透過膜之間的距離的3倍;

　　所述每個陽極室內(nèi)部按照平行于陽極板1放置若干光源2，陽極板1到光源 2的垂直距離約為陰離子選擇性透過膜4到光源2距離的2～3倍，以增加光對陽 極板的照射強(qiáng)度，提升光電催化氧化的反應(yīng)速率，同時(shí)減少光對陰離子選擇性透 過膜的照射強(qiáng)度，增加膜的使用壽命;

　　所述光源可采用波長為200～400nm的高壓汞燈、中壓汞燈及紫外燈中的一 種或多種。

　　在上述技術(shù)方案中，所述陽極板優(yōu)選為采用鈦基材表面固載貴金屬物質(zhì)制備 而成的網(wǎng)狀貴金屬陽極板，貴金屬物質(zhì)優(yōu)選采用鉑、釕、銥、銣和鋯氧化物中的 一種或多種物質(zhì)構(gòu)成;所述陰極板優(yōu)選為網(wǎng)狀不銹鋼陰極板;

　　所述光電催化劑優(yōu)選采用α-氧化鋁或二氧化硅中的一種或多種為載體，表面 負(fù)荷二氧化鈦、硫化鎘、氧化鐵、二氧化錳中的一種或多種活性物質(zhì)構(gòu)成;具有 裂化和開環(huán)功能，及孔結(jié)構(gòu)可調(diào)特性，并制備成蜂窩多孔結(jié)構(gòu)。

　　在上述技術(shù)方案中，所述裝置優(yōu)選包含3-10組陰陽極室。

　　本發(fā)明涉及的一種微串聯(lián)光電催化氧化廢水處理裝置和傳統(tǒng)設(shè)備相比較，具 有以下有益效果：

　　1、利用陰離子選擇性透過膜將裝置內(nèi)部分為若干組陰陽極室，可使陰極板 和光源不結(jié)垢，避免由于頻繁清洗造成的各類問題。

　　2、陽極室微串聯(lián)狀態(tài)，能夠提升光電催化反應(yīng)降解COD效率，降低噸水 處理能耗。

　　3、陽極室產(chǎn)生的氧化性氣體能夠充當(dāng)曝氣氣源，減少能耗的同時(shí)，亦能夠 降解廢水中COD物質(zhì)。

　　4、陽極室多余尾氣能夠進(jìn)行無害化處理，保證該裝置有害氣體的零排放。

　　5、優(yōu)選方案可實(shí)現(xiàn)陰極板防垢液內(nèi)循環(huán)狀態(tài)，能夠極大地降低陰極板腐蝕 速率，最大限度延長其使用壽命。