本發(fā)明屬于廢水處理
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種模塊化多元電化學(xué)廢水處理裝置及其處理廢水的方法。
背景技術(shù)：
：目前，微電解技術(shù)雖然在廢水處理，尤其是含有毒有害生物難降解污染物廢水的處理中有較多的工程應(yīng)用，但也普遍存在著處理效率不高，效果不穩(wěn)定；運(yùn)行中易堵塞，需要反復(fù)沖洗；填料出現(xiàn)板結(jié)；污泥產(chǎn)生量大等問題。目前只有諸如cn102432087a和cn102838188a等幾個(gè)公開報(bào)道的外加電場(chǎng)強(qiáng)化微電解處理廢水的報(bào)道。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明需要解決的上述問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種模塊化多元電化學(xué)廢水處理裝置及其處理廢水的方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種模塊化多元電化學(xué)廢水處理裝置，包括進(jìn)水管、槽體和排水管，槽體的一端接進(jìn)水管，另一端接排水管，槽體內(nèi)設(shè)微孔曝氣管和電化學(xué)模塊；微孔曝氣管設(shè)于槽體的底部，包括相互貫通的橫向曝氣管和縱向曝氣管，微孔曝氣管與風(fēng)機(jī)相連；電化學(xué)模塊的數(shù)量至少為1組，電化學(xué)模塊沿槽體的橫截面設(shè)置，電化學(xué)模塊包括模塊外殼、陽極網(wǎng)板、陰極網(wǎng)板和微電解填料，模塊外殼內(nèi)的一側(cè)卡接陽極網(wǎng)板，另一側(cè)卡接陰極網(wǎng)板，陽極網(wǎng)板和陰極網(wǎng)板之間圍設(shè)穿孔板框，穿孔板框圍成的空腔內(nèi)填充微電解填料，陽極網(wǎng)板與電源的正極連接，陰極網(wǎng)板與電源的負(fù)極連接。進(jìn)水管、槽體、電化學(xué)模塊和排水管的橫截面均為矩形，進(jìn)水管的口徑沿水流方向逐漸變大，出水管的口徑沿水流方向逐漸變小。槽體內(nèi)壁沿其橫截面有成對(duì)活動(dòng)連接的模塊卡槽，每?jī)蓪?duì)模塊卡槽間安裝一個(gè)電化學(xué)模塊，電化學(xué)模塊間等間距設(shè)置，電化學(xué)模塊之間的間距為50-100mm。模塊外殼內(nèi)的兩側(cè)分別設(shè)有用于固定陽極網(wǎng)板和陰極網(wǎng)板的電極卡槽，陽極網(wǎng)板和陰極網(wǎng)板的間距為50-100mm。縱向曝氣管分別設(shè)于槽體的兩側(cè)，橫向曝氣管相互平行設(shè)于兩根縱向曝氣管之間，縱向曝氣管對(duì)應(yīng)陽極網(wǎng)板和陰極網(wǎng)板處設(shè)有曝氣微孔。陽極網(wǎng)板為鈦基復(fù)合涂層dsa電極，涂層材料為釕、銥、鉭的氧化物單體或其組合、錫、鉛的氧化物或稀土元素?fù)诫s的錫、鉛氧化物，陰極網(wǎng)板為石墨、不銹鋼或金屬鈦。進(jìn)水管、排水管、槽體、模塊外殼及穿孔板框均由abs、pp、pe或upvc材料制成。微電解填料有三種選擇：一為：粒徑在5-10mm的鐵塊和活性炭塊混合，鐵40-60％，其余為活性炭；二為：商品化粒徑在5-20mm的二元fe/c微電解填料，或重量比為1:1鐵粉和活性炭燒結(jié)而成的填料；三為：鐵粉，al、cu或mn粉末與活性炭粉以2‐4:1:1的重量比燒結(jié)而成的填料。電源為直流電源或高頻開關(guān)電源。一種模塊化多元電化學(xué)廢水處理裝置處理廢水的方法，包括以下調(diào)試及運(yùn)行步驟：步驟一、根據(jù)待處理廢水水質(zhì)：ph、cod、電導(dǎo)率值設(shè)置電化學(xué)模塊的組數(shù)和電化學(xué)模塊的間距，電化學(xué)模塊的間距距為50-100mm；步驟二、根據(jù)待處理廢水水質(zhì)：如ph、cod、電導(dǎo)率值設(shè)置曝氣量，使待處理廢水中溶解氧濃度高于2.0mg/l；步驟三、將廢水導(dǎo)入模塊化多元電化學(xué)廢水處理裝置，接通電化學(xué)外接電源和風(fēng)機(jī)電源，進(jìn)水隨著管徑沿水流方向逐漸變大，水流速度逐漸降低，槽體內(nèi)廢水無返混、分散均勻地以推流型式依次穿過槽體內(nèi)的各電化學(xué)模塊；步驟四、調(diào)整電流密度和廢水流速：根據(jù)待處理廢水的ph、cod、電導(dǎo)率指標(biāo)設(shè)定電化學(xué)處理的電流密度和廢水流速參數(shù)，電流密度為3-15ma/cm2，流速為1-10cm/min,廢水在槽體中停留時(shí)間為0.5-1.0h；步驟五、處理達(dá)到要求后，廢水進(jìn)入排水管，隨著出水管截面積的減小，廢水流速逐漸增大，最終從排水口排出。本發(fā)明相較于其他現(xiàn)有技術(shù)，具有如下優(yōu)點(diǎn)：1)將外加電場(chǎng)引入微電解系統(tǒng)，在陽極產(chǎn)生電化學(xué)氧化作用，提高了單一微電解體系對(duì)污染物的氧化和降解效率；2)采用裝置底部曝氣，通電時(shí)在極板產(chǎn)生雙氧水，因微電解系統(tǒng)本身產(chǎn)生fe2+，形成了電芬頓效應(yīng)，更進(jìn)一步提高了廢水中污染物的氧化和降解效率；3)采用塊狀填料或燒結(jié)而成的多元復(fù)合微電解顆粒，可有效減緩傳統(tǒng)微電解裝置在運(yùn)行中存在填料板結(jié)問題；4)采用底部曝氣技術(shù)，由于氣體的沖洗作用，能有效克服傳統(tǒng)微電解裝置在運(yùn)行中的堵塞問題；5)裝置整體采用模塊化裝配，便于各部件的拆裝和更換，更利于工業(yè)化和規(guī)模化應(yīng)用。附圖說明圖1是模塊化多元電化學(xué)廢水處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是電化學(xué)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是電化學(xué)模塊的截面示意圖；圖4陰極網(wǎng)板或陽極網(wǎng)板的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1-進(jìn)水管，2-槽體，3-電化學(xué)模塊，4-模塊外殼，5-極板卡槽，6-陽極網(wǎng)板，7-陰極網(wǎng)板，8-穿孔板框，9-微電解填料，10-模塊卡槽，11-微孔曝氣管，12-排水管，13-電源，14-風(fēng)機(jī)。具體實(shí)施方式：現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。圖中包括以下結(jié)構(gòu)：進(jìn)水管1、槽體2、電化學(xué)模塊3、模塊外殼4、極板卡槽5、陽極網(wǎng)板6、陰極網(wǎng)板7、穿孔板框8、微電解填料9、模塊卡槽10、微孔曝氣管11、排水管12、電源13和風(fēng)機(jī)14。一種模塊化多元電化學(xué)廢水處理裝置，包括進(jìn)水管、槽體和排水管，槽體的一端接進(jìn)水管，另一端接排水管，槽體內(nèi)設(shè)微孔曝氣管和電化學(xué)模塊；微孔曝氣管設(shè)于槽體的底部，包括相互貫通的橫向曝氣管和縱向曝氣管，微孔曝氣管與風(fēng)機(jī)相連；電化學(xué)模塊的數(shù)量至少為1組，電化學(xué)模塊沿槽體的橫截面設(shè)置，電化學(xué)模塊包括模塊外殼、陽極網(wǎng)板、陰極網(wǎng)板和微電解填料，模塊外殼內(nèi)的一側(cè)卡接陽極網(wǎng)板，另一側(cè)卡接陰極網(wǎng)板，陽極網(wǎng)板和陰極網(wǎng)板之間圍設(shè)穿孔板框，穿孔板框圍成的空腔內(nèi)填充微電解填料，陽極網(wǎng)板與電源的正極連接，陰極網(wǎng)板與電源的負(fù)極連接。進(jìn)水管、槽體、電化學(xué)模塊和排水管的橫截面均為矩形，進(jìn)水管的口徑沿水流方向逐漸變大，出水管的口徑沿水流方向逐漸變小。槽體內(nèi)壁沿其橫截面有成對(duì)活動(dòng)連接的模塊卡槽，每?jī)蓪?duì)模塊卡槽間安裝一個(gè)電化學(xué)模塊，電化學(xué)模塊間等間距設(shè)置，電化學(xué)模塊之間的間距為50-100mm。模塊外殼內(nèi)的兩側(cè)分別設(shè)有用于固定陽極網(wǎng)板和陰極網(wǎng)板的電極卡槽，陽極網(wǎng)板和陰極網(wǎng)板的間距為50-100mm?？v向曝氣管分別設(shè)于槽體的兩側(cè)，橫向曝氣管相互平行設(shè)于兩根縱向曝氣管之間，縱向曝氣管對(duì)應(yīng)陽極網(wǎng)板和陰極網(wǎng)板處設(shè)有曝氣微孔。當(dāng)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，橫向曝氣管不曝氣，縱向曝氣將空氣供給其電化學(xué)模塊單元。陽極網(wǎng)板為鈦基復(fù)合涂層dsa電極，涂層材料為釕、銥、鉭的氧化物單體或其組合、錫、鉛的氧化物或稀土元素?fù)诫s的錫、鉛氧化物，陰極網(wǎng)板為石墨、不銹鋼或金屬鈦。進(jìn)水管、排水管、槽體、模塊外殼及穿孔板框均由abs、pp、pe或upvc材料制成。微電解填料有三種選擇：一為：粒徑在5-10mm的鐵塊和活性炭塊混合，鐵40-60％，其余為活性炭；二為：商品化粒徑在5-20mm的二元fe/c微電解填料，或重量比為1:1鐵粉和活性炭燒結(jié)而成的填料；三為：鐵粉，al、cu或mn粉末與活性炭粉以2‐4:1:1的重量比燒結(jié)而成的填料。電源為直流電源或高頻開關(guān)電源。一種模塊化多元電化學(xué)廢水處理裝置處理廢水的方法，包括以下調(diào)試及運(yùn)行步驟：步驟一、根據(jù)待處理廢水水質(zhì)：ph、cod、電導(dǎo)率值設(shè)置電化學(xué)模塊的組數(shù)和電化學(xué)模塊的間距，電化學(xué)模塊的間距距為50-100mm；步驟二、根據(jù)待處理廢水水質(zhì)：如ph、cod、電導(dǎo)率值設(shè)置曝氣量，使待處理廢水中溶解氧濃度高于2.0mg/l；步驟三、將廢水導(dǎo)入模塊化多元電化學(xué)廢水處理裝置，接通電化學(xué)外接電源和風(fēng)機(jī)電源，進(jìn)水隨著管徑沿水流方向逐漸變大，水流速度逐漸降低，槽體內(nèi)廢水無返混、分散均勻地以推流型式依次穿過槽體內(nèi)的各電化學(xué)模塊；步驟四、調(diào)整電流密度和廢水流速：根據(jù)待處理廢水的ph、cod、電導(dǎo)率指標(biāo)設(shè)定電化學(xué)處理的電流密度和廢水流速參數(shù)，電流密度為3-15ma/cm2，流速為1-10cm/min,廢水在槽體中停留時(shí)間為0.5-1.0h；步驟五、處理達(dá)到要求后，廢水進(jìn)入排水管，隨著出水管截面積的減小，廢水流速逐漸增大，最終從排水口排出。每個(gè)電化學(xué)反應(yīng)單元集電催化氧化、微電解和電芬頓氧化功能為一體，廢水中的有機(jī)化合物或還原性污染物被氧化、降解。為了克服微電解反應(yīng)器運(yùn)行過程中的諸多不足,主要從兩方面入手:其一,采用電場(chǎng)強(qiáng)化微電解技術(shù),提高處理效率，減少污泥產(chǎn)生量；其二，采用較大粒徑的填料或經(jīng)燒結(jié)而成的較大粒徑的二元fe/c或三元fe/me/c復(fù)合填料，減少運(yùn)行堵塞和填料板結(jié)問題。電催化氧化作技術(shù)是基于電化學(xué)體系中形成的強(qiáng)氧化性自由基與污染物直接發(fā)生氧化作用，從而使污染物得到降解，因此無污泥產(chǎn)生，具有無二次污染，環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，是一種有廣泛推廣及應(yīng)用前景的新型“綠色”水處理技術(shù)。電芬頓法是利用電化學(xué)方法持續(xù)產(chǎn)生fe2+和h2o2，兩者產(chǎn)生后立即作用而生成具有高活性的羥基自由基，使有機(jī)物得到降解，其實(shí)質(zhì)就是在電解過程中直接生成芬頓試劑。其中h2o2的電化學(xué)產(chǎn)生是通過在陰極充氧或曝氣的條件下，發(fā)生氧氣的還原生成的，而fe2+也可以通過外加或鐵陰極的還原反應(yīng)得到。而在微電解反應(yīng)體系，本身就產(chǎn)生大量fe2+，在外加電場(chǎng)條件下，微孔曝氣技術(shù)的應(yīng)用可以使陰極的o2轉(zhuǎn)化為h2o2，從而持續(xù)產(chǎn)生電芬頓反應(yīng)所需的fe2+和h2o2，使有機(jī)污染物或還原性物質(zhì)發(fā)生氧化、降解。此外，鈦基復(fù)合涂層dsa電極表面本身可以產(chǎn)生強(qiáng)氧化性自由基，可以直接氧化有機(jī)污染物或還原性物質(zhì)。因此，本發(fā)明的一種模塊化多元電化學(xué)廢水處理裝置不僅集電催化氧化、微電解和電芬頓氧化功能于一體，對(duì)廢水中有機(jī)物及其它還原性物質(zhì)的氧化效率遠(yuǎn)高于微電解、電催化、電芬頓單一體系；同時(shí)采用曝氣技術(shù)，模塊化裝配，便于部件的拆裝、沖洗和更換，并能有效克服傳統(tǒng)微電解裝置在運(yùn)行中存在的運(yùn)行堵塞和填料板結(jié)等問題，具有較好的工業(yè)化規(guī)模化擴(kuò)大和應(yīng)用推廣價(jià)值。實(shí)施例1：某化工中間體生產(chǎn)廢水，cod和鹽分高，可生化性差，屬典型高濃度難降解有機(jī)廢水，目前工程上沒有好的解決辦法。取該廢水水質(zhì)經(jīng)檢測(cè)，ph＝2.7，cod＝7650mg/l，電導(dǎo)率為4.2萬μs/cm，b/c＜0.10。分別用微電解、電催化和多元電化學(xué)裝置進(jìn)行處理，其中微電解填料為二元fe/c復(fù)合燒結(jié)球狀填料(粒徑10mm左右)，電催化和多元電化學(xué)裝置的極板為二氧化鉛涂層鈦陽極網(wǎng)板和不銹鋼陰極網(wǎng)板，電流密度均設(shè)定在10ma/cm2；電催化極板間距30mm，電化學(xué)模塊組間距為50mm，微電解和多元電化學(xué)處理時(shí)曝氣維持廢水溶解氧在2mg/l左右。當(dāng)廢水在裝置中停留時(shí)間hrt為2.0h時(shí)(微電解處理時(shí)間為12h)，處理結(jié)果見下表。廢水處理前后水質(zhì)對(duì)比表項(xiàng)目cod(mg/l)b/c處理前原水7650＜0.10微電解處理后68560.210電催化處理后59100.241多元電化學(xué)處理后50520.312由上例可知，該廢水本發(fā)明裝置處理后的廢水cod削減達(dá)到34％，遠(yuǎn)高于單獨(dú)微電解和電催化處理效率的10.4％和22.7％，且處理后廢水b/c顯著提升，可生化性顯著提高，利于后續(xù)的生化處理。實(shí)施例2：某石油化工生產(chǎn)企業(yè)廢水采用隔油、氣浮和生化的“老三套”處理工藝，由于廢水的可生化性不好，系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，難以達(dá)到《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(gb31571-2015)中表1的相關(guān)限值要求?，F(xiàn)將取系統(tǒng)氣浮池的出水為待處理廢水，經(jīng)檢測(cè)水質(zhì)為ph6.7，cod425mg/l，bod580mg/l，b/c＝0.188，氨氮13.2mg/l，石油類38mg/l。分別以二氧化鉛涂層鈦陽極網(wǎng)板和不銹鋼陰極網(wǎng)板，二元fe/c復(fù)合燒結(jié)球狀填料(粒徑10mm左右)，電化學(xué)模塊組間距為60mm，曝氣維持廢水溶解氧在2mg/l左右，電流密度設(shè)定在5ma/cm2。當(dāng)廢水在裝置中停留時(shí)間hrt為0.5和1.0h時(shí)，處理結(jié)果見下表。廢水處理前后水質(zhì)對(duì)比表由本發(fā)明裝置處理后的廢水cod、氨氮和石油類指標(biāo)均有顯著下降，且b/c提升明顯，經(jīng)處理后進(jìn)入好氧生化處理系統(tǒng)，可完全實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。本發(fā)明并不局限于廢水處理裝置及實(shí)例所描述的效果，它的描述是非限制性的。本發(fā)明的權(quán)限由權(quán)利要求所限定，本
技術(shù)領(lǐng)域：
人員依據(jù)本發(fā)明通過變化、重組等方法得到的與本發(fā)明相關(guān)的技術(shù)都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁12