专利名称：复合多维电催化装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及水污染治理技术领域，具体涉及一种用于垃圾渗滤液CODcr深度处理的复合多维电催化装置，该装置同样适用于其它高浓度难生化的有机工业废水的处理。
背景技术：
生活垃圾填埋是现阶段我国城市生活垃圾处理的主要方法。生活垃圾中的有机废弃物进入填埋场后，进行物化和生物降解反应，经过矿质化和腐殖化过程，再加上雨水、地表水及地下水渗入填埋场，产生了一种含有悬浮物、高浓度有机和无机成分的液体，即垃圾渗滤液。近十几年来国外学者就垃圾渗滤液的处理进行了大量的探索和研究，取得了一些成功经验，有的已用于工程实践。我国在垃圾渗滤液的处理研究方面获得了一些宝贵的经验。但是由于垃圾渗滤液水质水量的复杂多变性，目前尚无十分完善的处理工艺，大多根据不同填埋场的具体情况及其经济技术要求采用有针对性的处理工艺。垃圾渗滤液随着填埋场年份的延长，其生化性逐渐降低，特别是在填埋后期，可生化性很差，B0D5/C0Dcr值小于0. 1，此时垃圾渗滤液俗称老龄化渗滤液；另外，在填埋初期， 虽然渗滤液的可生化性较好，但是靠生物处理很难将之处理至GB 16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》排放标准。一般情况下，垃圾渗滤液经过厌氧好氧处理后的出水CODcr 中有500 600mg/L无法用生物处理去除。2008年7月1日开始执行的GB16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》明确提出从2011年7月1日起，现有全部生活垃圾填埋场应自行处理生活垃圾渗滤液，并要求达到规定的水污染排放限值，因此生活垃圾填埋场的垃圾渗滤液必须经过深度处理。2010 年实施的HJ564-2010《生活垃圾填埋场渗滤液处理工程技术规范》(试行)要求采用膜处理技术(纳滤或反渗透)。根据我国垃圾渗滤液处理技术发展现状和垃圾渗滤液处理工程设计运行实践总结，垃圾渗滤液经过氨吹脱+厌氧+好氧+膜处理后，70 %的垃圾渗滤液达标排放，还有 30%的浓缩液急需解决。目前浓缩液没有一种很合适的处理方法，现行垃圾渗滤液处理厂产生的垃圾渗滤液浓缩液大都是排入城市污水管网进入生活污水处理厂处理或是回喷至垃圾填埋场。对垃圾渗滤液进行深度处理研究，近几年在国内已经成为热门课题，主要有化学氧化、吸附分离、物化混凝、湿法氧化、土地法(含填埋场回喷)、光催化氧化、电-Fenton、电催化氧化、特种功能菌培养等，但是没有采用复合多维电化学工艺对经过生化处理后的垃圾渗滤液进行深度处理的研究报道；在国外有三维粒子群电极、碳-PTFE电极处理有机废水的报道，未见采用复合多维电化学工艺对垃圾渗滤液进行深度处理的工业应用报道。目前国内垃圾渗滤液采用膜技术进行深度处理，但是膜技术处理过程中产生的浓缩液，处理难度更大。采用复合多维电化学工艺对垃圾渗滤液进行深度处理，彻底消除了垃
3圾渗滤液浓缩液产生的二次污染，对减轻环境污染，保护水资源具有重要意义。电化学水处理技术包括氧化降解和氧化转化，氧化降解的目标是将CODcr矿化为(X)2和H2O,氧化转化的目标是将有毒物质转变为无毒物质、将与生物不相容的物质转变为与生物相容的物质；氧化降解又分为直接电催化氧化降解和间接氧化降解，所以电化学水处理技术是一个复杂的系统工程，被科技界誉为“21世纪环境友好型”技术。
发明内容本实用新型的目的针对现有垃圾渗滤液处理难度大的问题，提供一种复合多维电催化装置，对垃圾渗滤液CODcr进行深度处理，还适合对高浓度难生化的有机工业废水的处理。本实用新型的技术解决方案是一种复合多维电催化装置，包括整流直流电源和复合多维电催化槽，复合多维电催化槽包括槽体和电极板，电极板上设电极，电极与整流直流电源连接；在电极板间填充复合多维电活性粒子，在槽体的下部设置进水分布管，在进水分布管的上部，电极板和复合多维电活性粒子的下部设置进水花板，进水花板采用聚乙烯材质，在进水分布管和进水花板上钻孔，在进水分布管和进水花板上钻孔的孔径相同，进水花板上的钻孔数为进水分布管钻孔数的8 10倍。在槽体的底部设置清洗口，在电极板和复合多维电活性粒子的上部设置出水管。所述复合多维电催化槽的电极板的阴极采用合金板，合金板为电沉积活性M-Al 阴极板；阳极采用Ti/RU02-Ir02-Ce02活性阳极板。活性Ni-Al阴极板可降低电极的过电位， 宏观即是降低槽电压，以利于避免阳极析氧反应并降低装置运行电耗；Ti/RU02-Ir02-Ce02 稀土掺杂活性阳极除了对CODcr进行直接氧化降解外，RuO2并具有析氯功能，使垃圾渗滤液所含的Cl—转变为次氯酸，对CODcr进行间接氧化降解，其化学反应式为2Cr —Cl2+2e-C12+H20 — C10>H++CrC0Dcr+C10_ — C02+H20)从而实现了直接和间接双重氧化降解；( 稀土掺杂有效地改善电极的电催化活性，提高对CODcr氧化降解的效率。所述复合多维电活性粒子由球型颗粒、软锰矿砂和活性碳颗粒混合而成，球型颗粒软锰矿砂活性碳颗粒的重量比5 3 2，或者体积比是4 3 3。球型颗粒为瓷粒，在其表面修饰了一层^1 半导体活性膜。半导体催化材料在电场中有“空穴”效应，即半导体处于一定强度的电场时，其价带电子会越过禁带进入导带，同时在价带上形成电激空穴，这种电子空穴OO有很强的俘获电子的能力，可以夺取吸附在半导体颗粒表面的有机物的电子和溶剂中的电子发生氧化-还原反应；在水溶液发生的电催化氧化反应中，水分子在半导体表面失去电子生成强氧化性的· 0H，同时半导体催化剂和电极产生的H2A等活性氧化物质也起协同作用， 因此，在电催化反应体系中存在多种产生强氧化因子的途径，有效地提高了催化降解的效率；同时在电场的作用下，由复合多维电活性粒子构成了无数个微电解池，于是在复合多维电催化槽的阳极端、在复合多维电活性粒子系统中无数个微电解池的阳极端，普遍地、 大量地发生电化学阳极反应，上述多种途径共同产生多种具有活性的强氧化性微粒h+、Η202、·Η0、·0、·02等等，对垃圾渗滤液所含的污染物CODcr实施无选择性的、几乎是零距离的氧化、降解，直至矿化，业内称之为“电化学焚烧”(h\H202>'HO,-0,-O2)+CODcr — C02+H20, 从而使垃圾渗滤液得以净化，此即“环境友好型”之所在，复合多维电催化装置的工艺条件是电极板间距2. 5 3. 5cm，整流直流电源的电源柜上设置单极电压3 5V、电流密度5 15mA/cm2，复合多维电催化槽设置反应时间 40 60min、反应温度25 !35°C、电导率3 IOk μ S/cm。本实用新型的有益效果是本装置可将垃圾渗滤液中的污染物CODcr迅速被氧化、还原、降解，直至彻底去除，CODcr去除率可达到85%以上。
图1是复合多维电催化装置主视图图2是复合多维电催化装置俯视图图中1.清洗口 ；2.进水分布管；3.槽体；4.复合多维电活性粒子；5.电极板; 6.进水花板；7.出水管；8.电极；9.直流电源。
具体实施方式
复合多维电催化装置包括整流直流电源9和复合多维电催化槽，复合多维电催化槽包括槽体3和电极板5，电极板5上设电极8，电极8与整流直流电源9连接；在电极板5 间填充复合多维电活性粒子4，在槽体3的下部设置进水分布管2，在进水分布管2的上部， 电极板5和复合多维电活性粒子4的下部设置进水花板6，进水花板6采用聚乙烯材质，在进水分布管2和进水花板6上钻孔，进水分布管2和进水花板6上钻孔的孔径相同，进水花板6上的钻孔数为进水分布管2钻孔数的8 10倍。在槽体3的底部设置清洗口 1，在电极板5和复合多维电活性粒子4的上部设置出水管7。所述电极板5的阴极采用合金板，合金板为电沉积活性M-Al阴极板；电极板5的阳极采用Ti/Ru02-Ir02-CeA活性阳极板。所述复合多维电活性粒子由球型颗粒、软锰矿砂和活性碳颗粒混合而成，球型颗粒软锰矿砂活性碳颗粒的重量比5 3 2，或者体积比是4 3 3。球型颗粒为瓷粒，在其表面修饰了一层SnA半导体活性膜。采用复合多维电催化装置处理垃圾渗滤液的工艺条件是电极板间距2. 5 3. 5cm，整流直流电源9的电源柜上设置单极电压3 5V、电流密度5 15mA/cm2，复合多维电催化槽设置反应时间40 60min、反应温度25 35°C、电导率3 IOky S/cm。垃圾渗滤液CODcr深度处理，是一种具有高难度性质的污水处理。本专利充分发挥复合多维电催化装置的降解功能，对不同污染物性质的垃圾渗滤液采用不同的工艺路线及其条件进行处理对污染物成分复杂的老龄垃圾渗滤液，在经过生化系统处理后，再采用复合多维电催化装置进行深度处理，有效地降解结构相对稳定的有机物，将结构复杂的有机物分子氧化分解。其化学表达式如下2H20 — 2 · 0H+2H++2e"
权利要求1.一种复合多维电催化装置，包括整流直流电源(9)和复合多维电催化槽，复合多维电催化槽包括槽体⑶和电极板(5)，电极板(5)上设电极⑶，电极⑶与整流直流电源 (9)连接，其特征是在电极板(5)间填充复合多维电活性粒子G)，在槽体(3)的下部设置进水分布管0)，在进水分布管O)的上部、电极板( 和复合多维电活性粒子的下部设置进水花板(6)，在进水分布管( 和进水花板(6)上钻孔，在槽体(3)的底部设置清洗口(1)，在电极板( 和复合多维电活性粒子的上部设置出水管(7)。
2.如权利要求1所述的一种复合多维电催化装置，其特征是电极板(5)的间距是 2. 5 3. 5cm0
3.如权利要求1所述的一种复合多维电催化装置，其特征是电极板(5)的阴极采用合金板，合金板为电沉积活性Ni-Al阴极板；电极板(5)的阳极采用Ti/RU02-Ir02-Ce02活性阳极板。
4.如权利要求1所述的一种复合多维电催化装置，其特征是在进水分布管( 和进水花板(6)上钻孔的孔径相同，进水花板(6)上的钻孔数为进水分布管( 钻孔数的8 10倍。
专利摘要本实用新型涉及一种用于垃圾渗滤液CODcr深度处理的复合多维电催化装置，包括整流直流电源9和复合多维电催化槽，复合多维电催化槽包括槽体3和电极板5，电极板5上设电极8，电极8与整流直流电源9连接，在电极板5间填充复合多维电活性粒子4，在槽体3的下部设置进水分布管2，在进水分布管2的上部、电极板5和复合多维电活性粒子4的下部设置进水花板6，在进水分布管2和进水花板6上钻孔，在槽体3的底部设置清洗口1，在电极板5和复合多维电活性粒子4的上部设置出水管7。本装置可将垃圾渗滤液中的污染物CODcr迅速被氧化、还原、降解，直至彻底去除，CODcr去除率可达到85％以上。
文档编号C02F1/461GK202016892SQ201020639228
公开日2011年10月26日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年11月30日
发明者张怀松, 张懿, 徐国平, 李建军, 李闪, 涂晓波, 熊斌, 熊昌贵, 董有, 袁兵 申请人:中钢武汉安环院华安设计工程有限公司, 中钢集团武汉安全环保研究院有限公司, 武汉威蒙化工机械有限公司