基于變電位控制的廢水電氧化處理方法
【專利摘要】基于變電位控制的廢水電氧化處理方法，屬于廢水處理技術領域。其處理過程為：廢水進入柱塞流電氧化裝置，由導流板向前推進，依次通過不同電位控制的反應單元，實現廢水中污染物的電氧化處理。本發(fā)明通過變電位控制技術，提高電流效率，降低廢水電氧化過程的能耗，經本發(fā)明處理后的各項水質指標達到國家相關標準要求。
【專利說明】
基于變電位控制的廢水電氧化處理方法
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于廢水處理技術領域，具體涉及一種節(jié)能、高效的基于變電位控制的廢水電氧化處理方法。
【背景技術】
[0002]工業(yè)廢水處理是水污染控制領域的一個難題。研究和工程實踐表明，電分解是去除制藥、化工、印染等行業(yè)廢水中有毒有害物質的一種有效方法。各種活性電極材料和新型反應器被不斷開發(fā)，但電流效率低、能耗高的問題始終得不到有效解決。受恒電位控制主導技術的影響，析氧析氫等副反應比例高，電能利用率低。
[0003]眾多研究顯示，污染物濃度和電流效率隨處理時間延長而呈下降變化。根據能斯特方程和But Ier-Volmer方程，電極電位和極限電流密度受反應物或產物濃度、溶液溫度等因素影響。因此，發(fā)明一種優(yōu)化電氧化過程控制、降低能耗的技術，對電氧化在廢水處理推廣應用中具有十分重要的意義。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明目的是針對廢水電氧化處理過程能耗大、電流效率低的瓶頸，提出一種節(jié)能、高效的基于變電位控制的廢水電氧化處理方法。
[0005]所述的基于變電位控制的廢水電氧化處理方法，包括電氧化裝置、電位監(jiān)測儀、脈沖直流電源，其特征在于電氧化裝置內設有電位監(jiān)測儀，電位監(jiān)測儀與脈沖直流電源信號連接，電位監(jiān)測儀監(jiān)測電氧化裝置反應單元內的實際電位值，并將實際電位值通過信號線反饋至脈沖直流電源，由脈沖直流電源控制該電氧化裝置反應單元的輸出電流密度值，采用變電位控制進行電氧化裝置內廢水電氧化處理過程。
[0006]所述的基于變電位控制的廢水電氧化處理方法，其特征在于所述電氧化裝置為柱塞流電氧化裝置，廢水由導流板向串聯連接的各個反應單元推進，前后反應單元不發(fā)生返混。
[0007]所述的基于變電位控制的廢水電氧化處理方法，其特征在于所述電氧化裝置包括2?5個反應單元，優(yōu)選3個反應單元，每個反應單元進水口一側設有導流板，每個反應單元內置電極組件和電位監(jiān)測儀，電極組件獨立連接脈沖直流電源。
[0008]所述的基于變電位控制的廢水電氧化處理方法，其特征在于所述電極組件采用網狀鈦基金屬氧化物作陽極、鈦網板為陰極，陽極和陰極交替排列，陰極個數比陽極多一個，相鄰陰陽極的極間距為I?3cm。
[0009]所述的基于變電位控制的廢水電氧化處理方法，其特征在于所述變電位控制為根據反應單元內污染物濃度與氧化還原電位的對應關系，設定該反應單元控制電位值，由電位監(jiān)測儀將實際電位值反饋至脈沖直流電源，脈沖直流電源根據設定控制電位值與實際電位值的差值控制輸出電流密度大小，實現變電位控制該反應單元內廢水電氧化過程；
所述的基于變電位控制的廢水電氧化處理方法，其特征在于所述反應單元為溝渠形，其制作材料使用聚丙烯或混凝土環(huán)氧樹脂內襯。
[0010]所述的基于變電位控制的廢水電氧化處理方法，其特征在于每個反應單元的電氧化條件為:電流密度5?20mA/cm2，前后單元電流密度遞減梯度為2?5mA/cm2，各單元水力停留時間為5?20min。
[0011]與現有電氧化技術比較，本發(fā)明有益效果主要體現在:通過變電位控制，提高電流效率，降低能耗，節(jié)約電氧化過程的成本。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)的實施例的結構示意圖。
[0013]圖中:1_進水口，2_電氧化裝置本體，3-第一反應單元，4-第二反應單元，5-導流板，6-第三反應單元，7-出水口，8-電位監(jiān)測儀，9-脈沖直流電源，I O-電極組件。
【具體實施方式】
[0014]下面結合說明書附圖及實施例對本發(fā)明進行進一步描述，但本發(fā)明的保護范圍并不僅限于此:
如圖1所示，本發(fā)明的變電位控制的廢水電氧化處理裝置，為柱塞流電氧化裝置，它包括電氧化裝置本體2，所述電氧化裝置本體2左端為進水口 1、右端為出水口 7，電氧化裝置本體2內依次設置的多個反應單元，每個反應單元的進水口一側均設有導流板5，廢水通過導流板5進入每個反應單元，使相鄰兩個反應單元不發(fā)生返混;每個反應單元包括電極組件10及電位監(jiān)測儀8，電極組件10采用網狀鈦基金屬氧化物作陽極、鈦網板為陰極，陽極和陰極交替排列設置在電氧化裝置本體2內，且陰極個數比陽極多一個，相鄰陰陽極的極間距為I?3cm，每個反應單元內的電極組件10獨立連接對應的脈沖直流電源9，每個工作單元上的電位監(jiān)測儀8與對應的脈沖直流電源9信號連接。
[0015]如圖1所示，本發(fā)明實施例選用3個反應單元:第一反應單元3、第二反應單元4及第三反應單元6，且三個反應單元依次串聯連接，每個反應單元為溝渠形，第一反應單元3、第二反應單元4及第三反應單元6中每個反應單元的進水口一側設有導流板5，廢水通過導流板5進入對應的每個反應單元，防止返混。
[0016]本發(fā)明基于所述廢水電氧化處理裝置的廢水電氧化處理方法方法，待處理的廢水經栗提升送入電氧化裝置本體2的進水口 1，由導流板12依次向前推流進入每個反應單元進行電氧化反應，每個反應單元為變電位控制，即每個反應單元根據污染物濃度和氧化還原電位變化，設定控制電位值，由電位監(jiān)測儀8將實際電位值反饋至直流電源9，控制輸出電流密度大小。最后電氧化裝置本體2的出水口 7流出，完成電解過程，每個反應單元的電氧化條件為:電流密度5?20mA/cm2，水力停留時間為5?20min，前后相鄰兩個單元電流密度遞減梯度為2?5mA/cm2o
[0017]如圖1所示，本發(fā)明的基于變電位控制的廢水電氧化處理方法，具體包括如下步驟:廢水經栗提升送入柱塞流電氧化裝置第一反應單元的入口，由導流板依次向前推流進入后續(xù)反應單元，從最后一個單元出口流出，完成電解過程。
[0018]其工作原理是，水電解產生.0Η，
H2O^.0H +-Ho
[0019]形成的.0H基團具有強氧化性，氧化電極電位高達2.80V，比03(2.07V)高35%;另夕卜，該基團具有高電負性(親電性)，其電子親和能為569.3kJ，容易進攻高電子云密度點。因此，.0Η基團可以起到對污染物的深度氧化分解，進而達到處理目的。
[0020]每個反應單元根據污染物濃度和氧化還原電位(ORP)變化，設定控制電位值，由電位監(jiān)測儀將實際電位值反饋至直流電源，控制各反應單元對應電源輸出電流密度大小。
[0021]實施例1:
利用此方法處理某制藥實際生產廢水，操作參數為:廢水⑶D平均濃度值128.75mg/L，氨氮平均濃度值69.18 mg/L，電流密度5?15 mA/cm2，設計3個反應單元，每個單元有效容積
0.6m3，水力停留時間為lOmin，三個反應單元實際ORP控制值(經電位監(jiān)測儀信號反饋)分別為+90mV、+11 OmV、+13OmV，對應輸入電流密度為15mA/cm2、1mA/cm2、5mA/cm2，前后單元電流密度遞減梯度5mA/cm2。出水COD平均濃度值小于50.0mg/L，氨氮平均濃度值小于5.0mg/L，出水水質滿足國家直接排入環(huán)境的相關標準，電流效率為69.05%，與原來恒電位控制技術相比，提尚19.8%ο
【主權項】
1.基于變電位控制的廢水電氧化處理方法，包括電氧化裝置(2)、電位監(jiān)測儀(8)、脈沖直流電源(10)，其特征在于電氧化裝置(2)內設有電位監(jiān)測儀(8)，電位監(jiān)測儀(8)與脈沖直流電源(9)信號連接，電位監(jiān)測儀(8)監(jiān)測電氧化裝置反應單元內的實際電位值，并將實際電位值通過信號線反饋至脈沖直流電源(9)，由脈沖直流電源(9)控制該電氧化裝置反應單元的輸出電流密度值，實現變電位控制進行電氧化裝置內廢水電氧化處理過程。2.根據權利要求1所述的基于變電位控制的廢水電氧化處理方法，其特征在于所述電氧化裝置(2)為柱塞流電氧化裝置，廢水由導流板向串聯連接的各個反應單元推進，前后反應單元不發(fā)生返混。3.根據權利要求1所述的基于變電位控制的廢水電氧化處理方法，其特征在于所述電氧化裝置(2)包括2?5個反應單元，每個反應單元進水口一側設有導流板(5)，每個反應單元內置電極組件(10)和電位監(jiān)測儀(8)，電極組件(10)獨立連接脈沖直流電源(9)。4.根據權利要求1所述的基于變電位控制的廢水電氧化處理方法，其特征在于所述電極組件(10)采用網狀鈦基金屬氧化物作陽極、鈦網板為陰極，陽極和陰極交替排列，陰極個數比陽極多一個，相鄰陰陽極的極間距為I?3cm。5.根據權利要求1所述的基于變電位控制的廢水電氧化處理方法，其特征在于所述變電位控制為根據反應單元內污染物濃度與氧化還原電位的對應關系，設定該反應單元控制電位值，由電位監(jiān)測儀(8)將實際電位值反饋至脈沖直流電源(9)，脈沖直流電源(9)根據設定控制電位值與實際電位值的差值控制輸出電流密度大小，實現變電位控制該反應單元內廢水電氧化過程。6.根據權利要求1所述的基于變電位控制的廢水電氧化處理方法，其特征在于所述反應單元為溝渠形，其制作材料使用聚丙烯或混凝土環(huán)氧樹脂內襯。7.根據權利要求1-6任一所述的基于變電位控制的廢水電氧化處理方法，其特征在于每個反應單元的電氧化條件為:電流密度5?20mA/cm2，前后單元電流密度遞減梯度為2?5mA/cm2，各單元水力停留時間為5?20min。
【文檔編號】C02F1/467GK106006866SQ201610501871
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月30日
【發(fā)明人】王家德, 姚佳超, 甘永平
【申請人】浙江工業(yè)大學