一种废水净化处理及制氢装置及一种印染废水处理方法与流程

本发明涉及一种废水净化处理及制氢装置及一种印染废水处理方法，此外，本发明还涉及一种废水处理及制氢装备。

背景技术：

1、一些领域会产生大量废水，这些废水中有含有大量污染物，不能直接排放，需要经过废水处理。例如，印染行业会产生大量印染废水，一般印染废水ph值为6-10，cod(化学需氧量)为400-1000mg/l，bod(生化需氧量)为100-400mg/l，ss(固体悬浮物浓度)为100-200mg/l，氨氮100-500mg/l，色度为100-400倍；当印染工艺及采用的纤维种类和加工工艺变化后，印染废水水质还将有较大变化，如当废水中含有涤纶仿真丝印染工序中产生的碱减量废水时，废水的cod将增大到2000-3000mg/l以上，bod增大到800mg/l以上，ph值达11.5-12，并且印染废水水质随涤纶仿真丝印染碱减量废水的加入量增大而恶化；印染行业公认最难处理的蜡染废水，主要污染物有皂化松香、浆料、染料、尿素、表面活性剂等，蜡染废水的cod、色度等指标比一般的印染废水更大。目前，针对印染废水(尤其是蜡染废水)的处理工艺较为复杂且处理效果差，特别是对cod和氨氮的处理效果不佳。又如，钢铁行业也会产生大量钢厂废水，厂废水尤其是轧钢废水通常以含油(包括乳化液)、含酸、含碱和含重金属离子为主，目前通常采用几级混凝沉淀来进行废水处理，容易出现氨氮排放超标等问题。上述废水产生量大，处理成本较高，往往成为生产企业的负担；但从另一个角度看，随着氢能源产业的发展，社会对氢的需求量逐渐增大，如果能够将上述废水用来制氢，则有望将负担变为动力。

2、另一方面，已知的废水处理用电化学反应器主要有电催化氧化(electro-catalytic oxidation,eco)反应器和电絮凝(electro-coagulation,ec)反应器。它们的基本结构是类似的，即都包含电解槽和直流电源，电解槽的阳极和阴极分别与直流电源的正负极相连。它们的主要区别为电极材料和工作机理有一定差异。电催化氧化(electro-catalytic oxidation,eo)是利用阳极(通常采用钛基金属氧化物涂层电极)的氧化作用，和/或利用电场作用产生自由基，促使污染物氧化分解，由此实现废水处理。可细分为直接氧化法和间接氧化法。直接氧化法是将阳极表面污染物直接氧化达到去除污染的目的。间接氧化法是通过电场对分水子进行分解使之产生羟基自由基等氧化剂，氧化与废水中的污染物进行反应以去除污染。电絮凝(electro-coagulation,ec)是通过将阳极(通常采用铝电极或铁电极)中的金属离子溶于废水中，经水解反应生成金属氢氧化物，金属氢氧化物作为絮凝剂对废水中的悬浮物及胶体起凝聚作用，从而实现去除污染的目的。同时，阴极的氢离子得到电子后被还原为氢气，以微细气泡方式溢出，可使废水中的絮状物及油类物质浮至水面。目前，电催化氧化技术和电絮凝技术功能都较为单一，未实现对氢气的回收利用。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种废水净化处理及制氢装置及一种废水处理及制氢装备，不仅能够对废水进行氧化处理，同时能够电解制氢。本发明的其他目的在于提供一种印染废水处理方法，应用上述的废水净化处理及制氢装置。

2、第一个方面，提供了一种废水净化处理及制氢装置，包括：主容器，所述主容器内具有电解区和紫外灯安装辐照区，所述主容器上分别设置有与所述电解区导通的废水输出口和废水输出口；电解装置，所述电解装置包含直流电源以及间隔布置在所述电解区中的阳极和阴极，所述阳极和所述阴极分别与所述直流电源的正负极相连，工作时，所述阳极通过阳极电化学反应对通过所述废水输入口进入所述电解区的废水进行氧化处理，所述阴极通过阴极电化学反应产生氢气；氢气回收装置，所述氢气回收装置包含与各阴极一一对应的气体隔离部件，所述气体隔离部件设置在对应的阴极外部并具有围绕该阴极设置的侧壁和位于该侧壁上端的收气结构，所述侧壁下端设有敞口和/或所述侧壁本身采用的可透过离子和水但不能透过气泡的膜材料，所述收气结构上设有排气口，所述排气口用于通过排气管与储氢罐相连；紫外灯，所述紫外灯安装在所述紫外灯安装辐照区并用于向所述电解区辐射紫外光；其中，所述阳极电化学反应具体包含了废水中的氯离子被转变为活性氯的过程，所述紫外灯向所述电解区辐射紫外光使得所述活性氯吸收紫外光后转变为羟基自由基和氯自由基。

3、可选的，所述主容器由筒体构成，所述筒体内具有由下往上依次设置的所述电解区和气浮区；所述阳极通过阳极电化学反应对通过所述废水输入口进入所述电解区的废水进行氧化处理时产生气体，所述电解装置的阳极与所述氢气回收装置之间的空间形成用于将所述阳极产生的气体向上导入所述气浮区的气体上浮通道。

4、可选的，所述主容器由筒体构成，所述筒体内具有由下往上依次设置的所述电解区和气浮区；所述电解区与所述气浮区之间设有曝气装置。

5、可选的，废水净化处理及制氢装置还包括浮沫清理机构，所述浮沫清理机构安装在所述气浮区的顶部，用于将所述气浮区的顶部产生的浮沫从所述筒体上的浮沫输出口排出。可选的，所述浮沫清理机构采用刮板机。

6、可选的，所述气浮区上部设有位于所述筒体内部并与所述筒体内壁间隔一定距离的侧向隔板以及连接在该侧向隔板底部与所述筒体内壁之间的底部隔板，所述侧向隔板与所述底部隔板构成一个位于所述气浮区侧面偏上位置的缺口，所述浮沫输出口设置在所述筒体侧壁上并与该缺口侧向导通；所述浮沫清理机构安装在所述气浮区的顶部并用于将所述气浮区的顶部产生的浮沫推向所述缺口。

7、可选的，所述紫外灯安装辐照区设置在所述气浮区下方。可选的，所述紫外灯安装辐照区设置在所述电解区的上方和/或下方。

8、可选的，所述电解区上部设有布水器，所述布水器将从所述废水输入口输入的待处理废水以在所述电解区的横截面上均匀分布的方式输入所述电解区；当所述电解区上部设有布水器时，所述曝气装置设置在所述布水器与所述电解装置之间。

9、可选的，所述布水器的输入管道上连接有混凝剂输入装置。可选的，所述电解装置包含多个所述阳极和多个所述阴极，这些阳极与这些阴极沿水平方向交错间隔排列在所述电解区中。

10、第二个方面，提供了一种印染废水处理方法，包括：通过废水预净化处理系统对印染废水进行预净化处理获得预净化处理后印染废水；通过废水深度净化处理及制氢系统对所述预净化处理后印染废水进行深度净化处理及电解制氢获得深度净化处理废水；其中，所述废水深度净化处理及制氢系统采用上述第一个方面的废水净化处理及制氢装置。

11、上述第一个方面的废水净化处理及制氢装置以及上述第二个方面的印染废水处理方法通过将电解装置的阳极电化学反应与紫外光辐照相耦合，产生具有更强氧化性的羟基自由基和氯自由基，加速废水中氨氮等污染物的分解，提高废水氧化处理效果。同时，能够将电解装置的阴极产生的氢气回收，实现对废水的氧化处理和电解制氢。

12、第三个方面，提供了一种废水处理及制氢装备，包括：废水预净化处理系统，所述废水预净化处理系统用于对废水(根据本发明实施例，所述废水可以是钢厂废水)进行预净化处理获得预净化处理后废水；以及废水深度净化处理及制氢系统，所述废水深度净化处理及制氢系统用于对所述预净化处理后废水进行深度净化处理及电解制氢获得深度净化处理废水；其中，所述废水深度净化处理及制氢系统包含电解槽、直流电源和储氢罐，所述电解槽的阳极和阴极分别与直流电源的正负极相连，所述阳极通过阳极电化学反应对所述预净化处理后废水进行氧化处理，所述阴极通过阴极电化学反应析氢，所述电解槽的进水结构与所述废水预净化处理系统相连，所述电解槽的排气结构与所述储氢罐相连；其中，所述废水预净化处理系统包含前后依次设置的混凝沉淀装置，所述混凝沉淀装置与所述电解槽之间还设有气浮装置。

13、可选的，所述废水深度净化处理及制氢系统采用了一种废水净化处理及制氢装置；该废水净化处理及制氢装置包含：筒体，所述筒体内具有由下往上依次设置的电解区和气浮区，所述筒体上分别设置有与所述电解区导通的废水输出口和废水输出口；电解装置，所述电解装置包含所述直流电源以及间隔布置在所述电解区中的所述阳极和所述阴极，所述阳极和所述阴极分别与所述直流电源的正负极相连，工作时，所述阳极通过阳极电化学反应对通过所述输入口进入所述电解区的废水进行氧化处理并产生气体，所述阴极通过阴极电化学反应产生氢气；氢气回收装置，所述氢气回收装置包含与各阴极一一对应的气体隔离部件，所述气体隔离部件设置在对应的阴极外部并具有围绕该阴极设置的侧壁和位于该侧壁上端的收气结构，所述侧壁下端设有敞口和/或所述侧壁本身采用的可透过离子和水但不能透过气泡的膜材料，所述收气结构上设有排气口，所述排气口用于通过排气管与储氢罐相连；气体上浮通道，所述气体上浮通道由位于所述电解装置的阳极与所述氢气回收装置之间的空间形成，用于将所述阳极产生的气体向上导入气浮区。

14、可选的，所述废水深度净化处理及制氢系统采用了一种废水净化处理及制氢装置；该废水净化处理及制氢装置包含：筒体，所述筒体内具有由下往上依次设置的电解区和气浮区，所述筒体上分别设置有与所述电解区导通的废水输出口和废水输出口；电解装置，所述电解装置包含所述直流电源以及间隔布置在所述电解区中的所述阳极和所述阴极，所述阳极和所述阴极分别与所述直流电源的正负极相连，工作时，所述阳极通过阳极电化学反应对通过所述输入口进入所述电解区的废水进行氧化处理，所述阴极通过阴极电化学反应产生氢气；氢气回收装置，所述氢气回收装置包含与各阴极一一对应的气体隔离部件，所述气体隔离部件设置在对应的阴极外部并具有围绕该阴极设置的侧壁和位于该侧壁上端的收气结构，所述侧壁下端设有敞口和/或所述侧壁本身采用的可透过离子和水但不能透过气泡的膜材料，所述收气结构上设有排气口，所述排气口用于通过排气管与储氢罐相连；曝气装置，所述曝气装置设置在所述电解区与所述气浮区之间，用于所述筒体内进行曝气。

15、可选的，所述筒体内设有紫外灯安装辐照区，所述紫外灯安装辐照区中安装有紫外灯，所述紫外灯用于向所述电解区辐射紫外光。可选的，所述紫外灯安装辐照区设置在所述气浮区下方。可选的，所述紫外灯安装辐照区设置在所述电解区的上方和/或下方。

16、可选的，所述废水净化处理及制氢装置包括浮沫清理机构，所述浮沫清理机构安装在所述气浮区的顶部，用于将所述气浮区的顶部产生的浮沫从所述筒体上的浮沫输出口排出。可选的，所述浮沫清理机构采用刮板机。

17、可选的，所述气浮区上部设有位于所述筒体内部并与所述筒体内壁间隔一定距离的侧向隔板以及连接在该侧向隔板底部与所述筒体内壁之间的底部隔板，所述侧向隔板与所述底部隔板构成一个位于所述气浮区侧面偏上位置的缺口，所述浮沫输出口设置在所述筒体侧壁上并与该缺口侧向导通；所述浮沫清理机构安装在所述气浮区的顶部并用于将所述气浮区的顶部产生的浮沫推向所述缺口。

18、可选的，所述电解区上部设有布水器，所述布水器将从所述废水输入口输入的待处理废水以在所述电解区的横截面上均匀分布的方式输入所述电解区；当所述电解区与所述气浮区之间设有曝气装置时，所述曝气装置设置在所述布水器与所述电解装置之间。

19、上述第三个方面的废水处理及制氢装备基于对电化学反应器进行了改进，获得了上述废水深度净化处理及制氢系统。上述废水深度净化处理及制氢系统的阳极能够类似电催化氧化反应器的阳极那样对废水进行氧化处理，阴极能够类似电絮凝反应器的阴极那样析氢，由此，就同时实现了废水深度净化处理与产氢。所述废水预净化处理系统包含前后依次设置的混凝沉淀装置，所述混凝沉淀装置与所述电解槽之间还设有气浮装置，气浮装置能够将混凝沉淀处理后残留在预净化处理后废水中的细微颗粒和油类等进一步去除，从而进一步提高废水处理效果。

20、下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。本发明的附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过实践了解到。