專利名稱：一種電化學水處理元件、裝置、系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水處理技術(shù)，具體涉及一種電化學水處理元件、水處理裝置、水處理系統(tǒng)及水處理方法。
背景技術(shù)：
水對地球上所有生物的生存至關(guān)重要，但是由于人口激增與工商業(yè)的蓬勃發(fā)展， 排入各種水域的污染物與日俱增，使得世界上許多人無法獲得安全的飲用水，加上全球暖化世界許多地區(qū)的氣候受到影響而出現(xiàn)旱災(zāi)或水患，使得缺水問題更加嚴重。水中大多數(shù)的污染物來自天然或人造的有機物，例如石油、染料、碳水化合物、食物油、脂肪、清潔劑、肥料、蛋白質(zhì)、醫(yī)藥及殺蟲劑等。這些污染物即是水中C0D(ChemiCal Oxygen Demand,化學需氧量)、TSS(Total Suspended Solid,總懸浮固體)、TOC(Total OrganicCarbon,總有機碳)、色度與濁度的來源。一般廢水在粗濾與調(diào)整水的pH值后，需經(jīng)過三級處理。一級處理為預(yù)處理，通過添加混凝劑或絮凝劑的化學凝聚法，使水產(chǎn)生沉淀或絮凝物，去除水中的懸浮狀固體物質(zhì)； 二級處理是在一級處理的基礎(chǔ)上，利用生物化學作用，降解水中的有機污染物，使污水得到進一步凈化；三級處理也叫深度處理，根據(jù)進水水質(zhì)采用相應(yīng)的處理方法，如活性炭過濾、 氧化、超濾、反滲透、離子交換和電滲析等，經(jīng)過三級處理后廢水可達到工業(yè)用水或城市用水所要求的水質(zhì)標準?；瘜W凝聚法與生物化學法占地面積均較大，并且會產(chǎn)生大量污泥，有的有機分子無法被細菌消化，而需借助于氧化劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題在于提供一種電化學水處理元件，占地面積小，處理廢水后的產(chǎn)泥量少，能夠去除多種有機物，且有機物的去除率高。本發(fā)明還提供了由該電化學水處理元件構(gòu)成的水處理裝置、水處理系統(tǒng)，以及一種水處理方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為一種電化學水處理元件，包括殼體、放置于該殼體內(nèi)的至少一對EC電極與至少一對EO3電極，該殼體上設(shè)置進水口與出水口。作為優(yōu)選，所述EC電極的陽極為Al、Fe、Cu、Ni、Ti、Ag、Mg、Sn、Zn或不銹鋼中的一種；EC電極的陰極為Al、Fe、Cu、Ni、Ti、Ag、Mg、Sn、Zn或不銹鋼中的一種。作為優(yōu)選，所述EC電極的陽極與陰極的形狀為板狀、球狀、塊狀、粒狀、棒狀、線狀、網(wǎng)狀、柱狀或管狀中的一種。作為優(yōu)選，所述EC電極的陰極比陽極多一個。作為優(yōu)選，所述EC電極的電源為直流電或交流電中的一種。作為優(yōu)選，所述EC電極的電源電壓為5V 100V。
作為優(yōu)選，所述EC電極的供電模式為定電壓模式、定電流模式或脈沖模式中的一種。作為優(yōu)選，所述EO3電極的陽極為Pt、Pd、Au、玻璃碳、石墨、β -PbO2, IrO2、摻雜硼的鉆石膜和沉積了摻雜Sb-Ni或Sb-Ir-Ni的SnA薄膜的Ti基材中的一種；EO3電極的陰極為不銹鋼、鋁、鎳或鈦中的一種。作為優(yōu)選，所述EO3電極的陽極為沉積了摻雜Sb-Ir-Ni的SnO2薄膜的Ti基材，其中各金屬的原子數(shù)比為Sn Sb Ni Ir = 500 650 8 12 8 12 1 3。作為優(yōu)選，所述EO3電極的陽極與陰極為多孔結(jié)構(gòu)。作為優(yōu)選，所述EO3電極的陰極比陽極多一個。作為優(yōu)選，所述EO3電極的電源為直流電。一種包括所述電化學水處理元件的水處理裝置，包括至少兩個所述電化學水處理元件，所述電化學水處理元件為串聯(lián)或并聯(lián)。一種水處理系統(tǒng)，包括所述水處理裝置和與水處理裝置相連接的固液分離裝置。作為優(yōu)選，還包括用于對除去有機污染物的廢水進行TDS去除的去離子裝置。作為優(yōu)選，所述水處理裝置的入水口還連接有預(yù)處理裝置，所述預(yù)處理裝置包括 用于去除廢水中懸浮物的過濾裝置或用于對廢水進行脫色處理的脫色裝置中的一種或兩種。作為優(yōu)選，所述去離子裝置為流過式電容器。一種水處理方法，包括使用EC與EO3復(fù)合技術(shù)去除水中有機物；將去除有機物的廢水進行過濾。作為優(yōu)選，對過濾后的廢水進行去離子處理。作為優(yōu)選，在所述使用EC與EO3復(fù)合技術(shù)去除水中有機物之前，對廢水進行預(yù)處理，所述預(yù)處理包括對廢水進行過濾或脫色中的一種或兩種。本發(fā)明提供的電化學水處理元件由EC電極與EO3電極置于同一個容器中組合而成，保存了 EC與EO3原有的長處，產(chǎn)生的污泥量少，占地小，處理速度快，在臭氧的氧化作用下能夠去除多種有機物，且有機物的去除率高，另外該電化學水處理元件還產(chǎn)生加成效應(yīng)， 形成更強有力的氧化劑，處理廢水的功效更為顯著，能夠應(yīng)付廢水質(zhì)與量的然變化。本發(fā)明提供的水處理系統(tǒng)中包括本發(fā)明提供的電化學水處理元件與電容去離子裝置，能夠去除廢水中的有機污染物，并能解決EC和EO3產(chǎn)生的離子，去除水中的 TDS (Total Dissolved Solids，總?cè)芙庑怨腆w)。


圖1為本發(fā)明具體實施方式
所提供的電化學水處理元件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明具體實施方式
所提供的水處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明具體實施方式
所提供的水處理方法的流程示意圖。
具體實施例方式為了進一步了解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進行描述，但是應(yīng)當理解，這些描述只是為進一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點，而不是對本發(fā)明權(quán)利要求的限制。本發(fā)明提供的電化學水處理元件包括殼體，放置于該殼體內(nèi)的至少一對EC電極與至少一對EO3電極，該殼體上設(shè)置進水口與出水口。本發(fā)明將EC和EO3兩種電化學法合并成復(fù)合電處理技術(shù)即e-E03/EC技術(shù)，不僅保存了 EC與EO3原有的長處，還產(chǎn)生加成效應(yīng)， 使處理廢水的功效更為顯著，本發(fā)明中稱此電化學水處理元件為e_E03/EC元件。EC (Electrocoagulation,電凝聚)，能夠利用電能促使水中的懸浮固體的粒徑與密度變大，并使溶于水中的固體變成沉淀，細小的污染物顆粒結(jié)成大塊后將以膠體、膠羽、 浮渣或沉淀的形式迅速與水分離。通電后陽極電解產(chǎn)生凝聚所需的陽離子，陰離子完全不存在，故EC所產(chǎn)生的污泥量比化學凝聚法少30% 40%，且污泥含水量低、密度大、機械強度高，容易去除。同時還能使污染物在電極上直接氧化或直接還原，能快速處理多種污染物。EC所能有效去除的各種污染物見表1:表1 EC能去除的各種污染物
權(quán)利要求
1.一種電化學水處理元件，其特征在于，包括殼體、放置于該殼體內(nèi)的至少一對EC電極與至少一對EO3電極，該殼體上設(shè)置進水口與出水口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學水處理元件，其特征在于，所述EC電極的陽極為Al、 Fe、Cu、Ni、Ti、Ag、Mg、Sn、Zn 或不銹鋼中的一種；EC 電極的陰極為 Al、Fe、Cu、Ni、Ti、Ag、 Mg、Sn, Zn或不銹鋼中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電化學水處理元件，其特征在于，所述EC電極的陽極與陰極的形狀為板狀、球狀、塊狀、粒狀、棒狀、線狀、網(wǎng)狀、柱狀或管狀中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電化學水處理元件，其特征在于，所述EC電極的陰極比陽極多一個。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學水處理元件，其特征在于，所述EC電極的電源為直流電或交流電中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電化學水處理元件，其特征在于，所述EC電極的電源電壓為 5V 100V。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學水處理元件，其特征在于，所述EC電極的供電模式為定電壓模式、定電流模式或脈沖模式中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學水處理元件，其特征在于，所述EO3電極的陽極為Pt、 Pd、Au、玻璃碳、石墨、β -PbO2, IrO2、摻雜硼的鉆石膜和沉積了摻雜Sb-Ni或Sb-Ir-Ni的 SnO2薄膜的Ti基材中的一種；EO3電極的陰極為不銹鋼、鋁、鎳和鈦中的一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電化學水處理元件，其特征在于，所述EO3電極的陽極為沉積了摻雜釙-Ir-Ni的SnO2薄膜的Ti基材，其中各金屬的原子數(shù)比為Sn Sb Ni Ir = 500 650 8 12 8 12 1 3。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電化學水處理元件，其特征在于，所述EO3電極的陽極與陰極為多孔結(jié)構(gòu)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8、9或10所述的電化學水處理元件，其特征在于，所述EO3電極的陰極比陽極多一個。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學水處理元件，其特征在于，所述EO3電極的電源為直流電。
13.一種包括權(quán)利要求1至12中任一項所述電化學水處理元件的水處理裝置，其特征在于，包括至少兩個所述電化學水處理元件，所述電化學水處理元件為串聯(lián)或并聯(lián)。
14.一種水處理系統(tǒng)，其特征在于，包括權(quán)利要求13所述的水處理裝置和與水處理裝置相連接的固液分離裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的水處理系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于對除去有機污染物的廢水進行TDS去除的去離子裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述水處理裝置的入水口還連接有預(yù)處理裝置，所述預(yù)處理裝置包括用于去除廢水中懸浮物的過濾裝置或用于對廢水進行脫色處理的脫色裝置中的一種或兩種。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述去離子裝置為流過式電容2器。
18.一種水處理方法，其特征在于，包括 使用EC與EO3復(fù)合技術(shù)去除水中有機物； 將去除有機物的廢水進行過濾。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的水處理方法，其特征在于，對過濾后的廢水進行去離子處理。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的水處理方法，其特征在于，在所述使用EC與EO3復(fù)合技術(shù)去除水中有機物之前，對廢水進行預(yù)處理，所述預(yù)處理包括對廢水進行過濾或脫色中的一種或兩種。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種電化學水處理元件，包括殼體、放置于該殼體內(nèi)的至少一對EC電極與至少一對EO3電極，該殼體上設(shè)置進水口與出水口。本發(fā)明還提供了包括該電化學水處理元件的水處理裝置、水處理系統(tǒng)以及使用該電化學水處理元件對廢水進行處理的水處理方法。該電化學水處理元件由EC電極與EO3電極置于同一個容器中組合而成，保存了EC與EO3原有的長處，產(chǎn)生的污泥量少，占地小，處理速度快，在臭氧的氧化作用下能夠去除多種有機物，且有機物的去除率高，另外該電化學水處理元件還產(chǎn)生加成效應(yīng)，形成更強有力的氧化劑，處理廢水的功效更為顯著，能夠應(yīng)付廢水質(zhì)與量的突然變化。
文檔編號C02F1/78GK102190350SQ201010116179
公開日2011年9月21日 申請日期2010年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月3日
發(fā)明者薛立人, 鄭進男, 陳木發(fā) 申請人:美國富發(fā)國際公司