电解法船舶生活污水处理系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电解法船舶生活污水处理系统，属于海洋环境工程领域。
【背景技术】
[0002] 随着航运业和海洋开发的空前发展，海洋环境的污染也越来越严重，人类对海洋 环境的保护也日益重视。由于海运所带来的船舶生活污水污染问题也逐渐引起人们的关 注。船舶作为航运中的交通工具，是一种流动污染源，船舶生活污水的排放对海洋及内河的 影响，随着船舶数量的增加而不容忽视。
[0003] 为了严格控制船舶生活污水的排放，国际海事组织（頂0)从1976年至2012年制定 了一系列相关标准及导则，其中最新的頂〇决议（MEPC. 227(64))即将于2016年1月1日起 实施。具体頂〇决议规定的排放要求见表-1。一些现有的船舶生活污水处理技术不能满足 頂〇最新的船舶生活污水处理标准，因此，必须对现有处理技术及装置进行改进或者研制新 的处理技术。
[0004] 表-1.頂0船舶生活污水放要求
目前国内外主要的船舶生活污水处理技术为生化法(活性污泥法、MBR法)和电化学法。 生化法是在一定条件下，利用微生物对生活污水中有机物的分解消化作用，生成对环境无 害的二氧化碳和水，从而达到对污水净化的目的；电化学方法主要利用电化学方法对污水 中的有机物进行物理去除或直接氧化，降低水中COD及8(?5值，同时产生氧化剂，杀灭水中 大肠杆菌。另外，还需对水中余氯进行处理，使其达到排放标准。
[0005] 生化法处理技术及系统虽然应用数量较多，但存在处理装置体积大、无法处理灰 水、抗水力负荷变化性差、需要专人负责维护培养细菌等缺点。电化学法主要采用电解技术 对污水进行处理，该技术处理效果稳定，自动化程度高，但该技术仍需进一步提高电极电解 污水效率，延长电极寿命，降低系统能耗，进一步增加系统稳定性。
[0006] 氧化物阳极是电解法处理生活污水的核心部件。高催化性能和稳定的电极材料是 电解法处理船舶生活污水的核心和研究重点。Ti基贵金属氧化物具有优良的电催化活性， 得到了广泛的应用与研究。特别是1965年荷兰人成功开发了Ti基Ru02涂层阳极以来，阳 极研究的大量工作便围绕着金属氧化物展开。
[0007] 用于处理生活污水的氧化物阳极材料，一般应具备如下要求：具有良好的导电性； 寿命长，对阳极反应具有良好的电催化性能。目前，氧化物阳极的一个致命缺点是使用寿命 短，电极失活的主要原因是钛基体被氧化，钛基体表面生成了一层钝化膜，或者活性物质脱 落或被溶解。近年来众多研究者为了解决这一问题，提出了很多方案。其中许立坤等人介 绍了一种金属氧化物阳极基体预处理方法，通过对基体进行处理使制备的氧化物阳极具有 较好的稳定性，但该专利中前处理工艺耗时长，能耗高，如草酸刻蚀时间过长，喷砂工艺不 佳等问题。史艳华等用Sn、Sb的氧化物作为中间层，增强活性层和基体的结合力，并延缓氧 对基体的纯化作用（EffectofSbOx+Sn02IntermediateLayeronthePropertiesof Ti-basedMn02Anode[J] ?ActaPhys.Chim.Sin.，2007, 23 (10) : 1553-1559.)，但是增加中 间层的含量会降低析氧电位，对钛基氧化物阳极的应用是不利的，尤其在处理生活污水过 程中，例如析氧电位低不利于有机物被阳极氧化而利于析出氧气，从而降低了电流效率。
【发明内容】
[0008] 本发明提供一种电解法船舶生活污水处理系统，以解决目前电解法船舶生活污水 处理系统中的氧化物阳极存在的寿命短以及电解效率需要进一步提高的问题，最终使处理 后的污水指标满足頂0MEPC. 227(64)决议要求。
[0009] 本发明的技术方案是：一种电解法船舶生活污水处理系统，其特征在于，包括电絮 凝单元、电解单元、消氯单元及相关容器、栗、阀、管道，污水收集罐的出口通过粉碎栗与电 絮凝单元的入口连接，第一海水栗的出口也与电絮凝单元的入口连接，电絮凝单元的水出 口与中间收集罐的入口连接；中间收集罐的出水口经过第二海水栗依次与电解单元的入口 和消氯单元串联连接，经消氯单元消氯后的污水由排泄栗排放；在污水收集罐、电絮凝单 元、中间收集罐、消氯单元的下端均设有排污口；在消氯单元的顶端设有氢气排放口和空气 入口，空气入口与防爆风机连接。
[0010] 所述的电解单元包括电解槽、氧化物阳极和阴极，在电解槽内设置氧化物阳极和 阴极；该氧化物阳极包括钛基体及其表面的活性涂层，所述的活性涂层由Graphene、Au、 Zr02和Sn02组成，各成分的摩尔分数分别为Graphene:5~20%，Au: 1~3%，Zr: 10~30%， Sn:55~85%，载涂量彡5g/m2。
[0011] 所述的氧化物阳极的制备方法包括以下步骤： (1) 喷砂：对钛基体进行喷砂处理以增大表面粗糙度； (2) 除油：除去喷砂处理后的钛基表面的油污； (3) 刻蚀：除油后的钛基体置于沸腾的10%~30%草酸溶液刻蚀0. 5-lh; (4) 涂层配置：按照所述的质量份数将石墨烯、氯金酸、硝酸锆、氯化锡溶于正丁醇或异 丙醇或者两者任意比例的混合液中，加入少量浓盐酸，施加超声波后，再用搅拌器搅拌，使 颗粒完全溶解； (5) 涂刷和烧结：将活性涂层均匀的涂覆在钛板上，然后在烘箱中干燥，再烧结后取出 空冷；上述涂覆、干燥、烧结和冷却步骤反复3~8次，使载涂量多5g/m2。
[0012] 所述的步骤（1)，采用粒径为3mm~0? 125mm的玻璃珠，喷砂压力为0.7~0.9MPa〇
[0013] 所述的步骤（2)，喷砂处理后的钛基体放入80°C碱洗液保温lh以除去表面油污， 该碱洗液为 8% 的Na0H、Na2C03、Na3P04 混合液，质量比为Na0H:Na2C03:Na3P04 =5:28:46。
[0014] 所述的步骤（3)，除油后的钛基体置于沸腾的10%~30%草酸溶液刻蚀0. 5-lh，用 去离子水洗净后置于乙醇溶液中保存。
[0015] 所述的步骤（4)中，所述的石墨烯、氯金酸、硝酸锆、氯化锡溶于正丁醇或异丙醇 或者两者的混合液中的摩尔含量分别为石墨烯Graphene:5~20%，Zr:10~30%，Au:l~3%，Sn:55~85% ;浓盐酸的加入量为lml-5ml，超声15min后，用磁力搅拌器搅拌45min以上使颗 粒完全溶解；其金属离子浓度为0. 15~0. 35mol/L。
[0016] 所述的步骤（5)中，在钛基体涂覆活性涂层后，在120°C下烘箱中干燥lOmin，再在 350~450°C下烧结lOmin后取出空冷；最后一次涂覆、干燥后，在350~450°C下的烧结炉 中保温lh，取出空冷至室温得到所述的氧化物阳极成品。
[0017] 本发明的优点是：通过采用新的制作工艺和配方的氧化物阳极，使电解单元的电 流密度降低，污水停留时间缩短，同时处理系统中其他处理单元的处理参数也相应降低，可 以在一定程度上减小系统体积，降低系统能耗。经采用本发明所述电解法船舶生活污水处 理系统处理后的污水满足頂0 MEPC. 227(64)决议要求。
【附图说明】
[0018] 图1是本发明处理系统的总体构成和工作过程示意图。
[0019] 附图标记说明：（1)第一收集罐；（2)第一海水栗：(3)粉碎栗；(4)电絮凝单元； (5)第二收集罐；(6)第二海水栗；（7)电解单元；(8)消氯单元；(9)紫外灯；（10)排泄栗； (11)防爆风机；（12)控制柜。
[0020]
【具体实施方式】
[0021] 参见图1，本发明一种电解法船舶生活污水处理系统，主要包括电絮凝单元4、电 解单元7、消氯单元8及相关容器、栗、阀、管道，污水收集罐1的出口通过粉碎栗3与电絮凝 单元4的入口连接，第一海水栗2的出口也与电絮凝单元4的入口连接，电絮凝单元4的水 出口与中间收集罐5的入口连接。中间收集罐5的出水口经过第二海水栗6依次与电解单 元7的入口和消氯单元8串联连接，经消氯单元8消氯后的污水由排泄栗10排放。在污水 收集罐1、电絮凝单元4、中间收集罐5、消氯单元8的下端均设有排污口。在消氯单元8的 顶端设有氢气排放口和空气入口，空气入口与防爆风机11连接。
[0022] 上述处理系统的工作过程为：污水收集罐1收集污水，内设液位开关控制粉碎栗 的启动和停止；污水收集罐1中的生活污水由粉碎栗3抽出经粉碎后进入电絮凝单元4,进 入电絮凝单元4前，利用第一海水栗2引一路海水与污水混合(体积比为1:2-1:3)，与海水 混合后具有一定盐度的污水进入电絮凝单元4进行处理，污水在电絮凝单元4中处理停留 处理时间为10-15分钟。在电絮凝单元4中反应产生的固体沉淀于电絮凝单元4的底部， 上清液从电絮凝单元上部的水出口溢流进入中间收集罐5中，中间收集罐5中的污水被第 二海水栗6抽入电解单元7进行电解，电解电流密度为30-48mA/cm2,电解时间5-20秒。电 解后的污水随后进入消氯单元8,在紫外线的照射下，余氯分解至頂0标准以下，最后污水 达标，并经排泄栗10排放。沉淀于电絮凝单元4的底部的固体可定期排出进行脱水、打包， 并运往岸上进行下一步处理。在本发明的替代实施方案中，可以用盐水溶液与粉碎后的污 水混合，混合比例与海水方案相同。
[0023] 所述的电絮凝单元4的电极所用材料为铝板、铁板或不锈钢板等。电絮凝单元4 处理原理为：阳