一种降低电催化氧化处理有机废水能耗的联合装置及方法与流程

本发明属于电化学催化氧化法处理污水技术和清洁能源技术领域，具体涉及一种降低电催化氧化处理有机废水能耗的联合装置及方法。

背景技术：

水资源的短缺已经成为21世纪人类发展面临的重大挑战之一。水污染进一步加剧水资源的短缺，尤其是化工、制药、印染、石化等行业产生的废水呈现出毒性大、浓度高、新型污染物层出不穷的特点，严重威胁了生态循环和人类生命安全。水短缺和水污染双重压力对于水处理技术提出了越来越高的要求和期望。

传统水处理中的生物法虽然成本较低，但对于一些难降解有机污染物却显得无能为力；化学处理需要外加化学试剂，具有高成本的同时还存在二次污染的风险。废水中蕴藏着许多可以利用的能量和水资源，传统的水处理技术难以满足对上述资源能源的回收。因此，能够强化污染物去除，同时实现能量和资源回收的水处理技术成为本行业发展的迫切要求。

新兴的电解法处理水具有无须添加化学药剂、设备体积小、占地不大、不产生二次污染等优点而备受关注，已被用于处理含醇、醛、酚及染料等有机污染物的废水，但不足之处在于该方法电能消耗较高，因此降低能耗成为我们急需解决的核心问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种降低电催化氧化处理有机废水能耗的联合装置及方法，通过将电催化氧化处理有机废水中阴极产物氢气进行处理、收集，为氢氧燃料电池源源不断的提供燃料，通过氢气的燃烧实现化学能到电能的转化，最终将电能用于电催化氧化装置，实现减小电能消耗的目的。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种降低电催化氧化处理有机废水能耗的联合装置，包括：与待处理有机废水相连的有机废水调节池；

所述有机废水调节池通过第一管道与电催化氧化系统相连，所述电催化氧化系统通过第二管道与储备池相连，所述第一管道上安装有耐腐蚀磁力泵，用于将难降解有机废水引入到电催化氧化系统中；

所述电催化氧化系统的阴极通过第一导气管与洗气瓶的内部空间相连通，所述第一导气管上安装有抽气泵；

所述洗气瓶还通过第二导气管与气体收集装置相连，所述第二导气管上安装有冷干机；

所述气体收集装置通过第三导气管与燃料发电装置的进气口相连，所述燃料发电装置与储能装置相连，所述电容器与电催化氧化系统连接。

进一步地，所述电催化氧化系统包括一组电催化氧化装置或者多组串联的电催化氧化装置。

进一步地，所述电催化氧化装置的阴极与阳极平行分布，且所述阴极与阳极之间设置有隔膜。

进一步地，所述阴极采用钛阴极或不锈钢材料制成，所述阳极为dsa阳极或钛基二氧化铅阳极或镀铂阳极。

进一步地，所述电催化氧化装置的底部设置曝气装置。

进一步地，所述气体收集装置设置有气压传感器和报警装置。

进一步地，所述燃料发电装置为氢氧燃料电池，所述储能装置为电容器。

进一步地，所述第一管道、第二管道上还分别安装有控制阀门。

另一方面，本发明还提供了一种降低电催化氧化处理有机废水能耗的方法，具体包括以下步骤：

1)生物难降解有机废水由耐腐蚀磁力泵引入到电催化氧化系统进行处理；

2)电催化氧化系统对有机废水进行处理得到净水；

3)净水进入储备池；

4)阴极氢气经抽气泵输入到洗气瓶中处理，获得处理后的氢气；

5)步骤4)处理后得到的氢气经冷干机处理，继续储存在气体收集装置；

6)将氢气通入到燃料发电装置中用于燃烧发电，并采用储能装置存储电能，供电催化氧化系统正常工作。

进一步地，所述燃料发电装置为氢氧燃料电池，所述储能装置为电容器。

与现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下有益效果：生物难降解有机废水进入电催化氧化装置，通过控制有机废水在电催化氧化装置内的停留时间，电催化氧化装置处理后得到的净水进入储备池；阴极氢气经抽气泵输入到洗气瓶中处理，获得纯度较高的氢气，再经冷干机处理，接着将氢气储存在配备有气压传感器和报警装置的气体收集装置；将氢气通入到氢氧燃料电池中用于燃烧发电，并采用电容器存储电能，供电催化氧化装置正常工作。本发明主要解决电催化氧化法处理污水高能耗的问题，通过阴极产物氢气的收集、燃烧、转化可以为设备提供一部分电能，减小电能消耗，降低工业化成本。

附图说明

图1为本发明提供的一种降低电催化氧化处理有机废水能耗的联合装置的结构示意图：

图2为本发明提供的电催化氧化装置及阴阳极的结构图；

图3为本发明提供的氢氧燃料电池装置的结构示意图。

其中：1为有机废水调节池；2为耐腐蚀磁力泵；3为控制阀门；4为电催化氧化系统；5为储备池；6为隔膜；7为抽气泵；8为洗气瓶；9为冷干机；10为气体收集装置；11为燃料发电装置；12为储能装置；13为阴极；14为阳极。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置、方法的例子。

燃料电池是很有发展前途的新的动力电源，一般以氢气、碳、甲醇、硼氢化物、煤气或天然气为燃料，作为负极，用空气中的氧作为正极。和一般电池的主要区别在于一般电池的活性物质是预先放在电池内部的，因而电池容量取决于贮存的活性物质的量；而燃料电池的活性物质是在反应的同时源源不断地输入的，因此，这类电池实际上只是一个能量转换装置。这类电池具有转换效率高、容量大、比能量高、功率范围广、不用充电等优点。

因此，我们可以将电催化氧化处理有机废水中阴极产物氢气进行处理、收集，为氢氧燃料电池源源不断的提供燃料，通过氢气的燃烧实现化学能到电能的转化，最终将电能用于电催化氧化装置，减小电能消耗。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例

参见图1所示，本发明提供了一种降低电催化氧化处理有机废水能耗的联合装置，包括：与待处理有机废水相连的有机废水调节池1；

有机废水调节池1通过第一管道与电催化氧化系统4相连，电催化氧化系统4通过第二管道与储备池5相连，第一管道上安装有耐腐蚀磁力泵2，用于将难降解有机废水引入到电催化氧化系统中；

电催化氧化系统4的阴极通过第一导气管与洗气瓶8的内部空间相连通，第一导气管上安装有抽气泵7；

洗气瓶8还通过第二导气管与气体收集装置10相连，第二导气管上安装有冷干机9；

气体收集装置10通过第三导气管与燃料发电装置11的进气口相连，燃料发电装置11与储能装置12相连，电容器12与电催化氧化系统4连接。

进一步地，参见图2所示，电催化氧化系统4包括一组电催化氧化装置或者多组串联的电催化氧化装置。

进一步地，参见图2所示，电催化氧化装置的阴极13与阳极14平行分布，且阴极13与阳极14之间设置有隔膜6。

进一步地，阴极13采用钛阴极或不锈钢材料制成，阳极14为dsa阳极或钛基二氧化铅阳极或镀铂阳极。

进一步地，电催化氧化装置的底部设置曝气装置。

进一步地，气体收集装置10设置有气压传感器和报警装置。

进一步地，所述燃料发电装置11为氢氧燃料电池(参见图3)，储能装置12为电容器。

进一步地，所述第一管道、第二管道上还分别安装有控制阀门3。

该降低电催化氧化处理有机废水能耗的联合装置，具体的工作原理如下：生物难降解有机废水由耐腐蚀磁力泵2引入到电催化氧化系统4，控制有机废水在电催化氧化系统4内的停留时间，电催化氧化系统4处理后得到的净水进入储备池5；阴极氢气经抽气泵7输入到洗气瓶8中处理，获得纯度较高的氢气，再经冷干机9处理，接着将氢气储存在配备有气压传感器和报警装置的气体收集装置10中；将氢气通入到氢氧燃料电池中用于燃烧发电，并采用电容器存储电能，供电催化氧化系统正常工作。

另一方面，本发明还提供了一种降低电催化氧化处理有机废水能耗的方法，具体包括以下步骤：

1)生物难降解有机废水由耐腐蚀磁力泵2引入到电催化氧化系统4进行处理；

2)电催化氧化系统4对有机废水进行处理得到净水；

3)净水进入储备池5；

4)阴极氢气经抽气泵7输入到洗气瓶8中处理，获得纯度较高的氢气；

5)纯度较高的氢气经冷干机9处理，继续储存在气体收集装置10；

6)将氢气通入到燃料发电装置11中用于燃烧发电，并采用储能装置12存储电能，供电催化氧化系统4正常工作。

进一步地，燃料发电装置11为工艺成熟的氢氧燃料电池，储能装置12为电容器。

综上，本发明提供的技术方案，主要解决电催化氧化法处理污水高能耗的问题，通过阴极产物氢气的收集、燃烧、转化可以为设备提供一部分电能，减小电能消耗，降低工业化成本，具有良好的应用前景。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。

应当理解的是，本发明并不局限于上述内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。