对高盐废水进行光电催化氧化‑电吸附协同处理的设备的制作方法

本实用新型涉及废水处理领域，且特别涉及一种对高盐废水进行光电催化氧化-电吸附协同处理的设备。

背景技术：

作为一种适应性强、维护简单、操作方便同时又具有良好的处理效果的脱盐技术，电吸附技术(Electrosorption Technology，EST)，由于具有良好的环保与节能特性，近年来逐渐成为水处理技术领域的一大研究热点。实际的工程应用表明，现有电吸附除盐系统在高含盐水处理领域很难发挥其优势，这也在一定程度上限制了电吸附技术的推广好应用。电吸附工艺在再生时通常采用原水，消耗大量水资源，以及再生后，电极吸附作用不佳。光电催化氧化技术作为一种高级氧化处理技术，它通过极板表面光催化作用，使系统内产生大量强氧化基团，如羟基自由基，从而使废水中污染物分解为二氧化碳和水，实现污染物的快速有效去除，将光电催化氧化技术用于工业废水深度处理具有氧化性强、对污染物无选择性、反应时间短等特点，但同时也存在一些技术问题，主要表现为：系统污染物去除能力较低，无法有效调节广电催化反应速率，极板抗污染性较差，极板表面易结垢，长时间运行后，造成涂层脱落，极板使用寿命降低，并影响出水水质和系统运行稳定性。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种对高盐废水进行光电催化氧化-电吸附协同处理的设备，其可有效节省水资源，促进光电催化氧化效率以及电吸附效率，有效节省废水处理成本。

本实用新型解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本实用新型提出一种对高盐废水进行光电催化氧化-电吸附协同处理的设备，包括电源、以及与电源电连接的光电催化氧化装置、电吸附装置以及控制系统，光电催化氧化装置开设有电解槽，电解槽内设置有与电源电连接的阳极电极板、阴极电极板以及紫外灯，光电催化氧化装置开设有开口，光电催化氧化装置包括滑动嵌设于开口的第一滑块与第二滑块，第一滑块、第二滑块分别与阳极电极板、阴极电极板连接并带动阳极电极板、阴极电极板沿开口的延伸方向滑动，第一滑块、第二滑块均传动连接有动力机构，动力机构与控制系统电连接，电解槽内填充有光电催化剂。

电吸附装置包括第一电吸附模块、第二电吸附模块、酸液存储箱，第一电吸附模块和第二电吸附模块分别与电解槽、产水池、酸液存储箱分别通过阀门连通，控制系统与阀门电连接。

在本实用新型较佳的实施例中，上述第一滑块包括相互连接的第一推杆和第一滑块本体，第一滑块本体与阳极电极板连接，第一推杆与动力机构传动连接，保护壳开设有与第一推杆配合的第一安装孔。

在本实用新型较佳的实施例中，上述第一安装孔沿其轴向的两端设置有台阶，台阶处设置有密封圈。

在本实用新型较佳的实施例中，上述第一滑块本体为长方体结构。

在本实用新型较佳的实施例中，上述开口为矩形。

在本实用新型较佳的实施例中，上述阳极电极板与阴极电极板并排设置并沿垂直于阳极电极板的方向运动。

在本实用新型较佳的实施例中，上述阴极电极板与阳极电极板并排设置并沿垂直于阴极电极板的方向运动。

在本实用新型较佳的实施例中，上述第一电吸附模块具有通道式结构，通道的宽度为2-5mm。

在本实用新型较佳的实施例中，上述第二电吸附模块具有通道式结构，通道的宽度为2-5mm。

在本实用新型较佳的实施例中，上述第一电吸附模块的双电层厚度为1-100nm，电场强度为105-108V/m。

本实用新型实施例提供的光电催化氧化-电吸附协同处理高盐废水的设备的有益效果是：通过光电催化氧化装置、第一电吸附模块与第二电吸附模块的协同配合，有效降解高盐废水中的有机物以及去除盐分，通过第一电吸附模块与第二电吸附模块交替进行对高盐废水的电吸附处理和再生处理，保证对高盐废水进行光电催化氧化-电吸附协同处理的稳定性，通过阳极电极板、阴极电极板以及紫外灯之间的距离可调节，消除因反应过程中有机物降解产生的污染物分散不均，提高光电催化氧化-电吸附协同处理高盐废水的效率以及保证其运行的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例2提供的光电催化氧化-电吸附协同处理高盐废水的设备的结构示意图；

图2为本实用新型实施例2提供的电吸附装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例2提供的光电催化氧化装置的结构示意图；

图4为本实用新型实施例2提供的第一滑块的结构示意图；

图5为本实用新型实施例2提供的第一安装孔的剖面结构示意图。

图标：100-光电催化氧化-电吸附协同处理高盐废水的设备；101-电吸附装置；110-第一电吸附模块；111-第一电吸附模块本体；112-第一进水管；113-第一电磁阀；114-第一出液管；115-第二电磁阀；116-产水池；117-第一循环泵；118-第三电磁阀；119-第四电磁阀；120-储水箱；121-进酸管；123-第五电磁阀；125-酸液存储箱；126-出酸管；127-第六电磁阀；128-酸液回收装置；129-第二循环泵；130-第二电吸附模块；200-光电催化氧化装置；210-电解槽；211-第二进水管；220-盖体；221-盖体本体；222-开口；223-滑槽；224-第一滑块；225-第一推杆；226-第一滑块本体；227-第二滑块；228-第二推杆；229-第二滑块本体；230-保护壳；231-第一安装孔；232-密封圈；233-第二出水管；240-阳极电极板；241-导线；250-阴极电极板；260-电源；270-光电催化剂；280-紫外灯；290-抽气泵；291-尾气处理设备；292-曝气装置；293-固液分离设备；294-出液口。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

实施例1

一种光电催化氧化-电吸附协同处理高盐废水的方法，首先将高盐废水充入到电解槽中，将阴极电极板和阳极电极板与高盐废水接触，通电后，使阴极电极板与阳极电极板相互靠近或远离。

由于光电催化过程中，污染物及离子浓度逐渐降低，不能及时扩散，会造成光电催化氧化效率显著下降，因此优选地，每间隔10-20min完成一个阴极电极板与阳极电极板相互靠近再相互远离的周期，即每当反应进行10-20min后，例如每当反应进行10min、12min、15min或20min后，完成一个阴极电极板与阳极电极板相互靠近再相互远离的周期，即给予阴极电极板与阳极电极板一定的光电催化反应时间，又通过移动阴极电极板与阳极电极板之间的位置，带动水流波动，既使污染物扩散，消除或降低“浓差极化”现象，也使光电催化剂扩散，以及增大溶氧量，提高光电催化氧化效率。

具体地，每个周期包括一个阴极电极板与阳极电极板相互靠近至最近点以及一个阴极电极板与阳极电极板相互远离至最远点，每次阴极电极板与阳极电极板相互靠近至最近点后，间隔5-10min，例如间隔5min、6min、7.5min或10min，使其进行反应，然后控制阴极电极板与阳极电极板相对运动以使两者相互远离至最远点，此处所述的最近点是指阴极电极板与阳极电极板之间的距离最小时，阴极电极板与阳极电极板所处的位置，优选地，阴极电极板与阳极电极板之间的最小距离大于1cm。此处所述的最远点指当阴极电极板与阳极电极板之间的距离最大时，二者所处的位置。更优选地，阴极电极板与阳极电极板从相互远离的最远点运动至相互靠近的最近点的时间1-2min，有效带动水流运动。

具体地，待光电催化氧化完成后，将光电催化氧化后的高盐废水排入电吸附装置，进行电吸附去除盐离子等杂质。

优选地，电吸附装置内设置有可独立运行的第一电吸附模块和第二电吸附模块，第一电吸附模块和第二电吸附模块交替进行对高盐废水的电吸附处理和再生处理，保持电吸附处理高盐废水的稳定性。

具体地，再生处理按以下方式进行：依次用光电催化氧化后的高盐废水、电吸附产水以及酸液冲洗；其中，电吸附产水为经电吸附处理后的高盐废水，具体地，当第一电吸附模块进行再生处理时，电吸附产水来源于第二电吸附模块进行电吸附处理后得到的水。而当第二电吸附模块进行再生处理时，电吸附产水来源于第一电吸附模块进行电吸附处理后得到的水。

进行再生处理时，优选对第一电吸附模块或第二电吸附模块断电后，静置20-50min，例如静置20min、30min、40min或50min，使第一电吸附模块或第二电吸附模块的电极表面富集的带电粒子便于脱落。

优选地，酸液为质量比为2-5：1的工业盐酸与磷酸，例如，酸液为质量比为2：1或5:1或4:1的工业盐酸与磷酸，其除垢效果佳，且部分氢离子会残留于第一电吸附模块或第二电吸附模块，在进行通电进行电吸附时，中和碱性高盐废水以及交换残留于第一电吸附模块或第二电吸附模块上的部分离子。

优选地，回收再生处理后的酸液，经除杂后循环使用，节省酸液，节省成本。

优选地，再生处理中，使用电吸附产水连续冲洗两次，使其冲洗的更为干净。

实施例2

请参阅图1以及图3，本实用新型提供一种与上述光电催化氧化-电吸附协同处理高盐废水的方法配合对高盐废水进行光电催化氧化-电吸附协同处理的设备100，具体地，光电催化氧化-电吸附协同处理的设备100包括电源260、电吸附装置101、光电催化氧化装置200以及控制系统(图未示)，控制系统与电源260电连接。

请参阅图2，电吸附装置101包括第一电吸附模块110、酸液存储箱125、储水箱120、计时器(图未示)、动力机构(图未示)以及第二电吸附模块130。

请继续参阅图2，第一电吸附模块110包括第一电吸附模块本体111、以及与第一电吸附模块本体111连通的第一进水管112、进酸管121、出酸管126以及第一出液管114。

具体地，第一电吸附模块本体111与控制系统电连接，由于电吸附为利用电场力的作用将阴、阳离子分别吸附到不同的电极表面形成双电层，也即是使水中溶解盐类及其它带电物质在电极的表面富集浓缩而实现水的净化，因此，通过控制系统控制第一电吸附模块110停止通电，可以使富集于电极表面的盐类及其它带电物质从电极表面离开。具体地，此处所述的电源260为低压直流电源，从而使离子定向运动，其电流大小可根据实际情况进行调节。

第一电吸附模块本体111具有通道式结构(图未示)，优选地，通道的宽度为2-5mm，便于吸附废水中离子及带电粒子，更优选地，第一电吸附模块本体111的工作电压为1.4-1.8V，第一电吸附模块本体111的双电层厚度为1-100nm，电场强度为105-108V/m，电吸附效果佳。

第一进水管112通过第一电磁阀113与光电催化氧化装置200连通，将经光电催化氧化装置200处理的废水进入第一电吸附模块本体111进行电吸附。

第一出液管114通过第二电磁阀115连通有产水池116，即经第一电吸附模块本体111处理后的水进入产水池116，优选地，第一出液管114通过第一循环泵117与产水池116连通，用于冲洗第一电吸附模块本体111，使其再生。

第一出液管114通过第三电磁阀118连通有排水池(图未示)，即在第一电吸附模块本体111进行再生处理时，将经光电催化氧化装置200处理的高盐废水对第一电吸附模块本体111进行冲洗后，输出至排水池，进行后续操作。

第一出液管114通过第四电磁阀119连通有储水箱120，回收第一电吸附模块本体111进行再生处理时，对第一电吸附模块本体111进行冲洗后的电吸附产水，优选地，储水箱120与第一出液管114通过水泵(图未示)连通，在本实用新型其他实施例中，储水箱120中的水可以作为再生处理时的冲洗液，节省水资源。

进酸管121通过第五电磁阀123连通有酸液存储箱125，用于在第一电吸附模块本体111进行再生处理时，对其进行除垢，增强再生后电吸附效果。第五电磁阀123与控制系统电连接。

出酸管126通过第六电磁阀127连通有酸液回收装置128，第六电磁阀127与控制系统电连接，优选地，酸液回收装置128与酸液存储箱125通过第二循环泵129连通，即酸液回收装置128将处理后的酸液继续输出至酸液存储箱125，第二循环泵129与控制系统电连接，控制添加酸液，提高处理效率。

第二电吸附模块130与第一电吸附模块110结构相同，例如第二电吸附模块130也具有通道式结构，通道的宽度为2-5mm等，二者可独立运行，在此不作赘述。具体地，第二电吸附模块130与第一电吸附模块110对称设置且通过酸液存储箱125连通，第二电吸附模块130与控制系统电连接。

优选地，第二电吸附模块130与第一电吸附模块110通过控制系统控制，可同时进行工作，还可以进行交替工作，优选地，第二电吸附模块130与第一电吸附模块110交替进行对高盐废水的电吸附处理和再生处理，例如，第二电吸附模块130进行吸附处理废水，第一电吸附模块110进行再生处理，从而保证电吸附装置101工作的稳定性。

因此，电吸附产水为当第一电吸附模块本体111进行再生处理时，第二电吸附模块130进行电吸附处理后得到的水，或当第二电吸附模块130进行再生处理时，第一电吸附模块本体111进行电吸附处理后得到的水。

光电催化氧化装置200开设有电解槽210，以及与电解槽210连通的进气口(图未示)、第二进水管211以及第二出水管233，其中第二进水管211以及第二出水管233均连通有阀门(图未示)进行控制水流量。

请参阅图3，光电催化氧化装置200包括盖体220、阳极电极板240、阴极电极板250、紫外灯280、电源260、光电催化剂270以及抽气泵290。

具体地，盖体220包括盖体本体221、第一滑块224、第二滑块227以及保护壳230。

其中，盖体本体221与电解槽210可拆卸配合，从而便于清洗电解槽210内部以及更换电解槽210内零部件。盖体本体221开设有贯穿盖体本体221的开口222，该开口222优选为狭长形开口，本实施例中，开口222为矩形。盖体本体221设置有计时器(图未示)，计时器与控制系统电连接。

本实施例中，盖体本体221沿开口222的长度方向的两侧沿开口222设置有滑槽223，其中，第一滑块224与第二滑块227分别滑动嵌设于滑槽223内。

具体地，请参阅图4，第一滑块224包括相互连接的第一推杆225和第一滑块本体226，通过外力推动第一推杆225带动第一滑块本体226沿开口222的长度方向滑动。优选地，第一推杆225沿开口222的宽度方向的长度小于开口222的宽度方向，即第一推杆225与开口222留有间隙，便于降解产生的废气从电解槽210中溢出。具体地，本实施例中，第一滑块本体226为长方体结构。第一推杆225与动力机构传动连接，动力机构与控制系统电连接，用于控制第一推杆225的运动。

其中，第二滑块227与第一滑块224对称设置，且第二滑块227的结构与第一滑块224的结构相同，即第二滑块227包括相互连接的第二推杆228、第二滑块本体229，第二推杆228与动力机构传动连接等，在此不做赘述。

保护壳230罩覆于开口222的上端，用于防止气体直接溢出至大气污染环境。优选地，保护壳230开设有通孔(图未示)以及与第一推杆225配合的第一安装孔231、与第二推杆228配合的第二安装孔(图未示)。

请一并参阅图4以及图5，第一安装孔231沿其轴向的两端设置有台阶，台阶处设置有密封圈232，用于防止废气从第一安装孔231与第一推杆225的间隙处溢出，污染环境。第二安装孔结构与第一安装孔231的结构相同，也安装有密封圈232，在此不做赘述。

阳极电极板240设置于电解槽210内且与第一滑动块本体的中心连接，从而第一滑块224滑动时带动阳极电极板240滑动，本实施例中，即阳极电极板240与阴极电极板250并排设置并沿垂直于阳极电极板的方向运动。

阳极电极板240为钛基材表面固载锡铱系氧化物以及贵金属制备而成的网状贵金属阳极板，贵金属物质为铂、钌、铷和锆中的至少一种，本实施例中，优选为阳极电极板240为钛基材表面固载锡铱系氧化物以及贵金属锆制备而成的网状贵金属阳极板，其光催化活性高，效果佳。

阴极电极板250设置于电解槽210内且与第二滑动块本体的中心连接，从而第二滑块227滑动时带动阴极电极板250滑动，且当第一滑动块本体与第二滑动块本体互相抵触时，阴极电极板250与阳极电极板240之间留有间隙，防止阴极电极板250与阳极电极板240之间距离过近导致的二者之间的电容过高，击穿阴极电极板250与阳极电极板240，导致的维修成本增加；并且，阴极电极板250与阳极电极板240之间的距离过近时，还会导致二者之间不易分布光电催化剂270。

阴极电极板250的材质可以为钛、不锈钢、活性炭纤维、多孔石墨等，本实施例中优选为钛，其在催化电解产生时，会在表面产生气液两相流，增大了表面湍流程度，减缓其表面结垢的趋势，延长使用时间。本实施例中，阴极电极板250与阳极电极板240并排设置并沿垂直于阴极电极板250的方向运动。

优选地，阳极电极板240远离电解槽210的一端与阴极电极板250远离电解槽210的一端均通过穿设于通孔内的导线241与电源260电连接。

反应进行过程中，由于污染物不断降解，浓度变低不能及时扩散，会造成光电催化氧化效率显著下降，因此优选地，每隔10-20min使阴极电极板250与阳极电极板240相互靠近或远离，通过移动阳极电极板240与阴极电极板250之间的位置，带动水流波动，既使污染物扩散，消除或降低“浓差极化”现象，也使光电催化剂270扩散，以及增大溶氧量，提高光电催化氧化效率。在本实用新型其他实施例中，还可以针对不同类型的高盐废水，根据实际情况在反应开始前调整阳极电极板240与阴极电极板250之间的距离，在最优化的槽电压范围内进行高盐废水的处理，提升光电催化氧化效率。

光电催化剂270以多孔三氧化二铝或多孔二氧化硅为载体，表面负载有二氧化钛、二氧化锆中的至少一种活性物质，光电催化效果佳，优选地，光电催化剂270的粒径为1-9cm，催化效率较佳的基础上便于分离。

紫外灯280设置于电解槽210位于阳极电极板240远离阴极电极板250的一侧，用于与光电催化剂270、阳极电极板240、阴极电极板250配合，形成光催化系统，有效降解高盐废水内的有机物。紫外灯280与电源260电连接。

抽气泵290与出气口连通，用于抽离电解槽210产生的废气，优选地，抽气泵290远离出气口的一端连通有尾气处理设备291。

进气口连通有曝气装置292，优选地，曝气装置292采用氧气、空气或臭氧作为曝气介质，提高废水中氧气含量，提高光电催化氧化效率，有效降解有机物。

第二出水管233连通有固液分离设备293，固液分离设备293具有出液口294，出液口294与第一进水管112连通。

利用上述光电催化氧化-电吸附协同处理高盐废水的设备100处理废水的方法，首先，将高盐废水通过第二进水管211进入电解槽210内，将阴极电极板250和阳极电极板240与高盐废水接触，通电后进行光电催化氧化，曝气装置292不断进行压缩空气并输入至电解槽210内，反应期间每次阴极电极板250和阳极电极板240经过1min相互靠近至最近点后，间隔9min，然后控制阴极电极板250和阳极电极板240经过1min的相对运动以使两者相互远离至最远点，间隔9min，进行下一个周期运动，即每隔20min完成一个阴极电极板250和阳极电极板240相互靠近再相互远离的周期，从而促进光电催化反应效率，反应期间产生的废气经由抽气泵290抽出输入至尾气处理设备291中，进行处理，反应完成后，将经光电催化氧化处理后的高盐废水经固液分离设备293的出液口294排入至电吸附装置101内。

然后，将经光电催化氧化处理后的废水经固液分离设备293的出液口294排入至第二电吸附模块130进行电吸附，将经第二电吸附模块130电吸附完成后的高盐废水，即电吸附产水排入产水池116。

同时，控制系统关闭第一电吸附模块本体111的电源260，静置40min，使第一电吸附模块本体111的电极表面富集的带电粒子便于脱落，接着依次用光电催化氧化后的高盐废水、电吸附产水以及质量比为3：1的工业盐酸与磷酸混合而成的酸液对第一电吸附模块本体111进行冲洗，其中，利用电吸附产水冲洗两遍，同时利用排水池、储水箱120、以及酸液回收装置128对上述冲洗第一电吸附模块本体111后的光电催化氧化后的高盐废水、电吸附产水以及酸液依次进行回收。第一电吸附模块110完成再生处理后，进行通电，开始进行电吸附处理，同时第二电吸附模块130断电，进行再生处理，二者交替进行对高盐废水的电吸附处理和再生处理，维持对高盐废水处理的稳定性。

综上所述，本实用新型较佳的实施例提供的对高盐废水进行光电催化氧化-电吸附协同处理的设备100，操作方便，有效节水，能够有效促进光电催化氧化效率以及电吸附再生效果。

以上所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。