极在电化学作用下产生铝离子或亚铁离子（Al3+或Fe2+)，铝离子与水中的氢 氧根（OH )结合生成氢氧化铝絮状物（A1 (OH) 3)，亚铁离子生成后被氧化为铁离子（Fe3+)，铁 离子与水中的氢氧根（0H )结合生成氢氧化铁絮状物（Fe(0H)3)，该絮状物吸附污水中悬浮 固体及其不溶性有机物并将其从水中沉淀下来，从而起到净化污水、降低COD、B0D 5、TSS、总 磷及总氮的作用。本发明中电絮凝电流密度为10-30mA/cm2,污水在电絮凝单元中停留时间 为10-15分钟。
[0024] 所述的电解单元7所用阳极为发明中所述金属氧化物阳极，阴极为钛板。当具有 一定盐度的污水通过电解槽时，阴极、阳极发生电化学反应产生次氯酸钠，同时污水与电极 表面直接接触，水中大部分有机物在电极的作用下被直接氧化为二氧化碳和水。污水的 C0D、B0D5&总氮经电解单元处理后进一步降低，生成的次氯酸钠对污水中的大肠杆菌进行 杀灭。电解时，电流密度为30-48mA/cm2。
[0025] 所述的消氯单元8的主要作用是消除经电解后的水中的余氯，使处理后的污水在 排放前的余氯浓度达标，同时污水通过在消氯单元中的停留，使次氯酸钠彻底杀灭水中的 大肠杆菌。消氯单元主要工作原理是采用一定功率的紫外灯管照射含有次氯酸钠的污水， 次氯酸或次氯酸钠在紫外线的照射下分解。
[0026] 在处理过程中始终有防爆风机11 (一备一用）向消氯单元8中鼓入空气，使电解 产生的氢气被空气带出消氯单元排放至安全区域。
[0027] 整个处理系统通过预先设置的控制逻辑，由控制柜12自动控制。
[0028] 本发明的电解单元7中使用的氧化物阳极及其制备方法说明如下： 氧化物阳极为：涂层组成为Ti/ Graphene- Au- Zr02-Sn02,活性涂层由Graphene，Au， Zr02, Sn02组成，含量分别为 Graphene :5~20%，Zr:10~30%，Au: 1~3%，Sn:55~85%，载涂量彡 5g/m2〇
[0029] 制备工艺如下： (a)喷砂，选用钛板作为氧化物阳极的基体材料，对基体进行喷砂处理以增大表面粗糙 度，喷砂处理采用粒径为3mm~0? 125mm的玻璃珠，喷砂压力为0? 7~0? 9MPa。采用此喷 砂工艺，使得基体表面具有较大的表面粗糙度，使制备的阳极表面粗糙度增大，有效活性表 面积越大，当施加相同电流情况下，实际加载在阳极的电流密度减小，从而延长了阳极的寿 命。且制备的阳极表面粗糙度大，循环伏安电量Q明显增大，提高了电催化活性。
[0030] (b)除油，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。碱洗液 为 8% 的 NaOH、Na2C03、恥丨04混合液，其中质量比为 NaOH: Na 2C03: Na3P04 =5 : 28 : 46。
[0031] (c)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，用去离子水 洗净后置于乙醇溶液中保存。本发明的阳极基体刻蚀时间短，节省了处理时间。
[0032] (d)涂层配置，将一定量的石墨烯、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，含量分别为Graphene :5~20%，Zr: 10~30%，Au: 1~3%，Sn: 55~85%，加入少 量浓盐酸，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〇
[0033] (e)涂刷和烧结，将活性涂层均匀的涂刷在钛板上，然后在120°C下烘箱中干燥 lOmin，再在350~450°C下烧结lOmin后取出空冷。之后反复涂覆、干燥、烧结和冷却步骤 3~8次，使载涂量彡5g/m2。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Ti/ Graphene-Au-Zr02-Sn02阳极。本发明中的阳极烧结温度较低， 大大降低了能耗。
[0034] 使用本发明处理系统处理船舶污水的处理效果如下表所示。污水在电絮凝单元4 以及电解单元7中的几种处理参数如下： 实例一： 海水(盐水)与污水混合(体积比为1: 3)，污水在电絮凝单元中处理停留处理时间为12 分钟，电絮凝电流密度为20mA/cm2。电解电流密度为48mA/cm2,电解时间20秒。
[0035]实例二： 海水(盐水)与污水混合(体积比为1: 2)，与污水在电絮凝单元中处理停留处理时间为 15分钟，电絮凝电流密度为lOmA/cm2。电解电流密度为40mA/cm2,电解时间10秒。
[0036] 实例三： 海水(盐水)与污水混合(体积比为1: 3)，与污水在电絮凝单元中处理停留处理时间为 10分钟，电絮凝电流密度为30mA/cm2。电解电流密度为30mA/cm2,电解时间5秒。
[0037] 处理效果：
【主权项】
1. 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。2. 根据权利要求1所述的电解法船舶生活污水处理系统，其特征在于，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5 g/m2〇3. 根据权利要求2所述的电解法船舶生活污水处理系统，其特征在于，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。4. 根据权利要求3所述的电解法船舶生活污水处理系统，其特征在于，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〇5. 根据权利要求3所述的电解法船舶生活污水处理系统，其特征在于，所述的步骤 (2) ，喷砂处理后的钛基体放入80°C碱洗液保温Ih以除去表面油污，该碱洗液为8%的 NaOH、Na2C03、Na3P04 混合液，质量比为 NaOH: Na2C03: Na3P04 =5:28:46。6. 根据权利要求3所述的电解法船舶生活污水处理系统，其特征在于，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。7. 根据权利要求3所述的电解法船舶生活污水处理系统，其特征在于，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。8. 根据权利要求3所述的电解法船舶生活污水处理系统，其特征在于，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 IOmin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。
【专利摘要】一种电解法船舶生活污水处理系统，其污水收集罐的出口通过粉碎泵与电絮凝单元的入口连接，第一海水泵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泵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泵排放；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。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。
【IPC分类】C02F9/06
【公开号】CN105036423
【申请号】CN201510356596
【发明人】于青, 刘欣, 许实, 刘光洲, 王洪仁
【申请人】青岛双瑞海洋环境工程股份有限公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年6月25日