高效去除生物毒性的多相復(fù)極電催化工業(yè)廢水處理系統(tǒng)技術(shù)方案

本實(shí)用新型專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了一種高效去除生物毒性的多相復(fù)極電催化工業(yè)廢水處理系統(tǒng)，包括反應(yīng)器殼體，反應(yīng)器殼體內(nèi)劃分為進(jìn)水區(qū)、電解反應(yīng)區(qū)、出水區(qū)和沉淀區(qū)；進(jìn)水區(qū)由進(jìn)水噴嘴和與進(jìn)水噴嘴相垂直布置的布水隔板組成，布水隔板的底邊與反應(yīng)器殼體之間留有通道；電解反應(yīng)區(qū)由設(shè)置在反應(yīng)器殼體內(nèi)的陽(yáng)極和陰極組成，其底部設(shè)有曝氣系統(tǒng)；陽(yáng)極為網(wǎng)狀陽(yáng)極，陰極為柱狀陰極，網(wǎng)狀陽(yáng)極形成了多個(gè)網(wǎng)格空間，在每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)均設(shè)有一柱狀陰極；出水區(qū)包括出水堰板和上下出水管，出水堰板與反應(yīng)器殼體的頂部之間留有通道。本實(shí)用新型專(zhuān)利技術(shù)將電催化氧化、化學(xué)氧化、絮凝、氣浮、沉淀等過(guò)程結(jié)合在一起形成多元反應(yīng)過(guò)程，其處理效率高、單位能耗低、電極壽命長(zhǎng)、操作簡(jiǎn)單并且維護(hù)簡(jiǎn)便。（*該技術(shù)在2021年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及一種廢水的處理技術(shù)，尤其涉及一種工業(yè)廢水處理系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
隨著近代工業(yè)的發(fā)展，日益增多的工業(yè)污染與廢水排放給水生態(tài)系統(tǒng)造成了巨大的負(fù)擔(dān)，尤其是農(nóng)藥、醫(yī)藥、化工、染料、制革等行業(yè)產(chǎn)生的“兩高一難”(高污染物濃度、高生物毒性、難生物降解)有機(jī)廢水，一直是環(huán)境污染治理上的難題。此類(lèi)廢水往往污染物種類(lèi)繁多，治理難度大；廢水PH值變化范圍比較大，腐蝕性較強(qiáng)；廢水含鹽量高，生物毒性大，甚至具有致畸、致癌、致突變的危害。排入受納水體不僅會(huì)造成水生動(dòng)植物的中毒，水生環(huán)境的惡化，而且還會(huì)通過(guò)水體、大氣和水生生物的傳遞間接危害人類(lèi)的健康。生物毒性是指某種化學(xué)物質(zhì)或混合物對(duì)環(huán)境造成的直接或潛在污染以及毒性危害，這些化學(xué)物質(zhì)進(jìn)入環(huán)境對(duì)組成生態(tài)系統(tǒng)的生物種群和生物群落會(huì)產(chǎn)生一定的生態(tài)毒理效應(yīng)。例如，造成生物的急性中毒死亡，導(dǎo)致生物體內(nèi)分泌紊亂、生殖及免疫機(jī)能失調(diào)、神經(jīng)行為和發(fā)育紊亂等，甚至引起多種人和動(dòng)植物疾病。其檢測(cè)結(jié)果一般用發(fā)光菌相對(duì)抑制率 (% )來(lái)表示。對(duì)于廢水處理系統(tǒng)而言，由于造成生物毒性的大多是自然界中原本不存在的人工合成化合物，這些新合成的化合物由于沒(méi)有有效降解它們的微生物，可能在企業(yè)排水過(guò)程中大量積累進(jìn)入后續(xù)廢水處理環(huán)節(jié)，從而造成生化系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)失調(diào)甚至崩潰，影響整體系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。因此，針對(duì)此類(lèi)高生物毒性的廢水開(kāi)發(fā)先進(jìn)、高效、經(jīng)濟(jì)的治理技術(shù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前，工業(yè)廢水的常規(guī)處理方法是先用物理化學(xué)方法進(jìn)行預(yù)處理，沉淀、過(guò)濾掉廢水中的部分污染物質(zhì)，然后再通過(guò)生物法進(jìn)行進(jìn)一步達(dá)標(biāo)處理。但是對(duì)于高濃度有毒廢水， 常規(guī)預(yù)處理法無(wú)法有效去除生物毒性，甚至會(huì)由于預(yù)處理過(guò)程中引入的二次污染物反而會(huì)更影響后續(xù)生物法處理的效果。隨著高級(jí)氧化技術(shù)(AOPs)的發(fā)展，電化學(xué)氧化法得到越來(lái)越廣泛的關(guān)注。和其他ACffs法相比，電化學(xué)法有著如下優(yōu)點(diǎn)(1) 一般無(wú)需外加藥劑即可以實(shí)現(xiàn)廢水中有毒污染成分的氧化還原過(guò)程，可以有效避免二次污染的問(wèn)題；(2)通過(guò)改變外加電流電壓可隨時(shí)改變反應(yīng)條件，可控制性比較強(qiáng)；(3)電化學(xué)反應(yīng)一般在常溫常壓下進(jìn)行，能量利用效率高，反應(yīng)條件溫和；(4)反應(yīng)器結(jié)構(gòu)和操作都相對(duì)簡(jiǎn)單，通過(guò)反應(yīng)條件的控制可以把運(yùn)行費(fèi)用降低到合理的范圍內(nèi)；(5)當(dāng)廢水中含有重金屬離子和鹵根離子時(shí)，可以通過(guò)間接反應(yīng)提高氧化還原效率，并回收有用成分；(6)設(shè)備占地面積小，安裝簡(jiǎn)便，同時(shí)兼有氣浮、絮凝、沉淀、消毒等作用。因此，電催化氧化法在高濃度有毒工業(yè)廢水處理領(lǐng)域有較大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和廣闊的應(yīng)用前景。傳統(tǒng)的電催化設(shè)備構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，設(shè)備主體一般是由平行于水流方向的交錯(cuò)放置的陰陽(yáng)極板構(gòu)成，一般水流方向自上向下，或通過(guò)折流板和簡(jiǎn)單的布水系統(tǒng)盡量實(shí)現(xiàn)反應(yīng)過(guò)程中污水和電極板的充分接觸，從而達(dá)到去除污染物的目的。這種結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)電極存在著比表面積小，處理效率低、電耗高、電極材料消耗大等缺點(diǎn)，故而未能在工業(yè)上獲得大量應(yīng)用。三維電解對(duì)傳統(tǒng)的電催化系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，在陰陽(yáng)極間填充了復(fù)合粒子電極，從而大大增加了與水接觸的比表面積和傳質(zhì)效率。但電極之間因?yàn)榉植疾痪鶆蛟斐傻亩搪冯娏骱团月冯娏魇怯绊懭S電極處理效率的最大問(wèn)題。目前的解決方法一般是在電解槽中保持導(dǎo)電顆粒與電介質(zhì)顆粒的體積比為1 3或1 4，電介質(zhì)占據(jù)了電解槽的大部分體積， 降低了電解槽的有效工作空間，而且電介質(zhì)引起的漏電電流沒(méi)有得到利用。因此無(wú)法從根本上解決單位時(shí)空效率和處理效率欠佳的現(xiàn)狀。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，本技術(shù)提供一種高效去除生物毒性的多相復(fù)極電催化工業(yè)廢水處理系統(tǒng)，本技術(shù)可以克服現(xiàn)有有毒難降解工業(yè)廢水處理技術(shù)的缺點(diǎn)，特別是現(xiàn)有電催化氧化方法和裝置的不足之處。通過(guò)改善水力條件、增大反應(yīng)面積、提高催化性能、引入耦合反應(yīng)等設(shè)計(jì)方法，將電催化氧化、化學(xué)氧化、絮凝、氣浮、沉淀等過(guò)程結(jié)合在一起，形成多元反應(yīng)過(guò)程，并以此為工藝基礎(chǔ)設(shè)計(jì)一種處理效率高、單位能耗低、電極壽命長(zhǎng)、 操作維護(hù)簡(jiǎn)便的復(fù)極電催化工業(yè)廢水處理系統(tǒng)。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本技術(shù)高效去除生物毒性的多相復(fù)極電催化工業(yè)廢水處理系統(tǒng)予以實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案是包括反應(yīng)器殼體，所述反應(yīng)器殼體內(nèi)劃分為進(jìn)水區(qū)、電解反應(yīng)區(qū)、出水區(qū)和沉淀區(qū)；所述進(jìn)水區(qū)由進(jìn)水噴嘴和與進(jìn)水噴嘴相垂直布置的布水隔板組成，所述布水隔板的底邊與所述反應(yīng)器殼體之間留有通道；所述電解反應(yīng)區(qū)由設(shè)置在反應(yīng)器殼體內(nèi)的陽(yáng)極和陰極組成，所述反應(yīng)器殼體內(nèi)的底部設(shè)有曝氣系統(tǒng)；所述陽(yáng)極為網(wǎng)狀陽(yáng)極，所述陰極為柱狀陰極，所述網(wǎng)狀陽(yáng)極形成了多個(gè)網(wǎng)格空間，在每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)均設(shè)有一柱狀陰極；所述出水區(qū)包括出水堰板、上出水管和下出水管，所述上出水管和下出水管上均分別設(shè)有球形閥門(mén)和截留過(guò)濾裝置；所述出水堰板設(shè)置在所述反應(yīng)器殼體內(nèi)，其高度是從所述上出水管的管口向上并與所述反應(yīng)器殼體的頂部之間留有通道；所述沉淀區(qū)由渣槽、刮板、排渣口閥門(mén)以及排渣管構(gòu)成。本技術(shù)高效去除生物毒性的多相復(fù)極電催化工業(yè)廢水處理系統(tǒng)中，所述反應(yīng)器殼體由非金屬材料制作或經(jīng)防腐處理及帶有絕緣層的金屬材料制作。所述電解反應(yīng)區(qū)內(nèi)設(shè)有粒子電極。所述粒子電極由導(dǎo)電顆粒和電介質(zhì)顆粒構(gòu)成，其中，所述導(dǎo)電顆粒選自于活性炭顆粒、石墨顆粒、導(dǎo)電陶瓷粒和樹(shù)脂粒中的一種或幾種，所述電介質(zhì)顆粒選自于玻璃、 樹(shù)脂、高分子聚合物、沙礫和陶瓷非導(dǎo)電性材料粒子中的一種或幾種。所述陽(yáng)極表面和/或粒子電極表面涂覆有催化物質(zhì)層。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)的有益效果是1、本技術(shù)用網(wǎng)狀單元結(jié)構(gòu)的新型電解系統(tǒng)代替了傳統(tǒng)的平行極板型電解設(shè)備，這樣的結(jié)構(gòu)能夠促進(jìn)水流的自由流動(dòng)，極大的增加電極有效比表面積，提高電流效率， 降低能耗和處理成本，同時(shí)也能降低設(shè)備制造成本。2、通過(guò)在上、下出水管上設(shè)置閥門(mén)，使本技術(shù)廢水處理系統(tǒng)既可以設(shè)定為連續(xù)工作模式，也可以設(shè)定為序批式工作模式。同時(shí)通過(guò)對(duì)進(jìn)水流速的調(diào)節(jié)，可以改變反應(yīng)停留時(shí)間，以適應(yīng)不同水質(zhì)條件及出水要求。3、廢水經(jīng)過(guò)布水隔板后，從進(jìn)水區(qū)的底部均勻分布地進(jìn)入電解反應(yīng)區(qū)，而且由網(wǎng)狀陽(yáng)極中每個(gè)網(wǎng)格中的一個(gè)柱狀陰極與四周的網(wǎng)狀陽(yáng)極形成了單元化的電極設(shè)計(jì)，既可以避免水流短路，提高傳質(zhì)效果，同時(shí)可以保證廢水多次流經(jīng)陰陽(yáng)電極，氧化及還原反應(yīng)同時(shí)存在于反應(yīng)過(guò)程中，從而保證毒性物質(zhì)和其他污染物的徹底去除。4、通過(guò)電極單元的分布設(shè)計(jì)，并配合其底部曝氣系統(tǒng)的使用，可以消除反應(yīng)死角， 改善水力條件，防止?jié)獠顦O化的產(chǎn)生，進(jìn)一步提高間接氧化物質(zhì)的產(chǎn)生速率與產(chǎn)生量，從而提高電解催化處理效率；與此同時(shí)，通過(guò)氣液沖刷作用，可以去除電極表面的懸浮附著物， 降低電極污染，延長(zhǎng)電極使用壽命，減少電極清洗周期。5、本技術(shù)廢水處理系統(tǒng)擴(kuò)展性強(qiáng)，可以通過(guò)工藝耦合的方式實(shí)現(xiàn)工作模式的擴(kuò)充。例如改變曝氣系統(tǒng)的強(qiáng)度和密度，并加入絮凝劑，可以實(shí)現(xiàn)降解產(chǎn)物的氣浮或絮凝沉淀效果；再如通過(guò)加入粒子電極，實(shí)現(xiàn)復(fù)極電解床的效果；還有通過(guò)加入水溶性的催化劑，實(shí)現(xiàn)復(fù)合催化氧化效果。6、本技術(shù)廢水處理系統(tǒng)適用范圍廣，不僅僅適用于生物毒性廢水的去毒預(yù)處理，也適用于生化性能較差的工業(yè)廢水的預(yù)處理。例如對(duì)于COD > 1000mg/L的工業(yè)廢水， 本技術(shù)廢水處理系統(tǒng)可作為預(yù)處理工序，除了去除部分COD和生物毒性之外，可以有效提高可生化性，以利于進(jìn)入后續(xù)生本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
1.一種高效去除生物毒性的多相復(fù)極電催化工業(yè)廢水處理系統(tǒng)，包括反應(yīng)器殼體，所述反應(yīng)器殼體內(nèi)劃分為進(jìn)水區(qū)、電解反應(yīng)區(qū)、出水區(qū)和沉淀區(qū)；所述進(jìn)水區(qū)由進(jìn)水噴嘴C3)和與進(jìn)水噴嘴C3)相垂直布置的布水隔板( 組成，所述布水隔板O)的底邊與所述反應(yīng)器殼體(1)之間留有通道；所述電解反應(yīng)區(qū)由設(shè)置在反應(yīng)器殼體內(nèi)的陽(yáng)極(5)和陰極(6)組成，所述反應(yīng)器殼體內(nèi)的底部設(shè)有曝氣系統(tǒng)；所述陽(yáng)極為網(wǎng)狀陽(yáng)極(5)，所述陰極為柱狀陰極(6)，所述網(wǎng)狀陽(yáng)極(5)形成了多個(gè)網(wǎng)格空間，在每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)均設(shè)有一柱狀陰極(6)；所述出水區(qū)包括出水堰板(7)、上出水管(81)和下出水管(82)，所述上出水管(81)和下出水管(8 上均分別設(shè)有球形閥門(mén)和截留過(guò)濾裝置；所述出水堰板(7)設(shè)置在所述反應(yīng)器殼體(1...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：余海晨，石巖，鄭先強(qiáng)，王松，許丹宇，張維，曾猛，段云霞，孫凱，侯瑛，呂晶華，張金虹，李麗春，尚晨，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：天津市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，
類(lèi)型：實(shí)用新型
國(guó)別省市：