基于变电位控制的废水电氧化处理方法
【专利摘要】基于变电位控制的废水电氧化处理方法，属于废水处理技术领域。其处理过程为：废水进入柱塞流电氧化装置，由导流板向前推进，依次通过不同电位控制的反应单元，实现废水中污染物的电氧化处理。本发明通过变电位控制技术，提高电流效率，降低废水电氧化过程的能耗，经本发明处理后的各项水质指标达到国家相关标准要求。
【专利说明】
基于变电位控制的废水电氧化处理方法
技术领域
[0001]本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种节能、高效的基于变电位控制的废水电氧化处理方法。
【背景技术】
[0002]工业废水处理是水污染控制领域的一个难题。研究和工程实践表明，电分解是去除制药、化工、印染等行业废水中有毒有害物质的一种有效方法。各种活性电极材料和新型反应器被不断开发，但电流效率低、能耗高的问题始终得不到有效解决。受恒电位控制主导技术的影响，析氧析氢等副反应比例高，电能利用率低。
[0003]众多研究显示，污染物浓度和电流效率随处理时间延长而呈下降变化。根据能斯特方程和But Ier-Volmer方程，电极电位和极限电流密度受反应物或产物浓度、溶液温度等因素影响。因此，发明一种优化电氧化过程控制、降低能耗的技术，对电氧化在废水处理推广应用中具有十分重要的意义。
【发明内容】
[0004]本发明目的是针对废水电氧化处理过程能耗大、电流效率低的瓶颈，提出一种节能、高效的基于变电位控制的废水电氧化处理方法。
[0005]所述的基于变电位控制的废水电氧化处理方法，包括电氧化装置、电位监测仪、脉冲直流电源，其特征在于电氧化装置内设有电位监测仪，电位监测仪与脉冲直流电源信号连接，电位监测仪监测电氧化装置反应单元内的实际电位值，并将实际电位值通过信号线反馈至脉冲直流电源，由脉冲直流电源控制该电氧化装置反应单元的输出电流密度值，采用变电位控制进行电氧化装置内废水电氧化处理过程。
[0006]所述的基于变电位控制的废水电氧化处理方法，其特征在于所述电氧化装置为柱塞流电氧化装置，废水由导流板向串联连接的各个反应单元推进，前后反应单元不发生返混。
[0007]所述的基于变电位控制的废水电氧化处理方法，其特征在于所述电氧化装置包括2?5个反应单元，优选3个反应单元，每个反应单元进水口一侧设有导流板，每个反应单元内置电极组件和电位监测仪，电极组件独立连接脉冲直流电源。
[0008]所述的基于变电位控制的废水电氧化处理方法，其特征在于所述电极组件采用网状钛基金属氧化物作阳极、钛网板为阴极，阳极和阴极交替排列，阴极个数比阳极多一个，相邻阴阳极的极间距为I?3cm。
[0009]所述的基于变电位控制的废水电氧化处理方法，其特征在于所述变电位控制为根据反应单元内污染物浓度与氧化还原电位的对应关系，设定该反应单元控制电位值，由电位监测仪将实际电位值反馈至脉冲直流电源，脉冲直流电源根据设定控制电位值与实际电位值的差值控制输出电流密度大小，实现变电位控制该反应单元内废水电氧化过程；
所述的基于变电位控制的废水电氧化处理方法，其特征在于所述反应单元为沟渠形，其制作材料使用聚丙烯或混凝土环氧树脂内衬。
[0010]所述的基于变电位控制的废水电氧化处理方法，其特征在于每个反应单元的电氧化条件为:电流密度5?20mA/cm2，前后单元电流密度递减梯度为2?5mA/cm2，各单元水力停留时间为5?20min。
[0011]与现有电氧化技术比较，本发明有益效果主要体现在:通过变电位控制，提高电流效率，降低能耗，节约电氧化过程的成本。
【附图说明】
[0012]图1为本发的实施例的结构示意图。
[0013]图中:1_进水口，2_电氧化装置本体，3-第一反应单元，4-第二反应单元，5-导流板，6-第三反应单元，7-出水口，8-电位监测仪，9-脉冲直流电源，I O-电极组件。
【具体实施方式】
[0014]下面结合说明书附图及实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此:
如图1所示，本发明的变电位控制的废水电氧化处理装置，为柱塞流电氧化装置，它包括电氧化装置本体2，所述电氧化装置本体2左端为进水口 1、右端为出水口 7，电氧化装置本体2内依次设置的多个反应单元，每个反应单元的进水口一侧均设有导流板5，废水通过导流板5进入每个反应单元，使相邻两个反应单元不发生返混;每个反应单元包括电极组件10及电位监测仪8，电极组件10采用网状钛基金属氧化物作阳极、钛网板为阴极，阳极和阴极交替排列设置在电氧化装置本体2内，且阴极个数比阳极多一个，相邻阴阳极的极间距为I?3cm，每个反应单元内的电极组件10独立连接对应的脉冲直流电源9，每个工作单元上的电位监测仪8与对应的脉冲直流电源9信号连接。
[0015]如图1所示，本发明实施例选用3个反应单元:第一反应单元3、第二反应单元4及第三反应单元6，且三个反应单元依次串联连接，每个反应单元为沟渠形，第一反应单元3、第二反应单元4及第三反应单元6中每个反应单元的进水口一侧设有导流板5，废水通过导流板5进入对应的每个反应单元，防止返混。
[0016]本发明基于所述废水电氧化处理装置的废水电氧化处理方法方法，待处理的废水经栗提升送入电氧化装置本体2的进水口 1，由导流板12依次向前推流进入每个反应单元进行电氧化反应，每个反应单元为变电位控制，即每个反应单元根据污染物浓度和氧化还原电位变化，设定控制电位值，由电位监测仪8将实际电位值反馈至直流电源9，控制输出电流密度大小。最后电氧化装置本体2的出水口 7流出，完成电解过程，每个反应单元的电氧化条件为:电流密度5?20mA/cm2，水力停留时间为5?20min，前后相邻两个单元电流密度递减梯度为2?5mA/cm2o
[0017]如图1所示，本发明的基于变电位控制的废水电氧化处理方法，具体包括如下步骤:废水经栗提升送入柱塞流电氧化装置第一反应单元的入口，由导流板依次向前推流进入后续反应单元，从最后一个单元出口流出，完成电解过程。
[0018]其工作原理是，水电解产生.0Η，
H2O^.0H +-Ho
[0019]形成的.0H基团具有强氧化性，氧化电极电位高达2.80V，比03(2.07V)高35%;另夕卜，该基团具有高电负性(亲电性)，其电子亲和能为569.3kJ，容易进攻高电子云密度点。因此，.0Η基团可以起到对污染物的深度氧化分解，进而达到处理目的。
[0020]每个反应单元根据污染物浓度和氧化还原电位(ORP)变化，设定控制电位值，由电位监测仪将实际电位值反馈至直流电源，控制各反应单元对应电源输出电流密度大小。
[0021]实施例1:
利用此方法处理某制药实际生产废水，操作参数为:废水⑶D平均浓度值128.75mg/L，氨氮平均浓度值69.18 mg/L，电流密度5?15 mA/cm2，设计3个反应单元，每个单元有效容积
0.6m3，水力停留时间为lOmin，三个反应单元实际ORP控制值(经电位监测仪信号反馈)分别为+90mV、+11 OmV、+13OmV，对应输入电流密度为15mA/cm2、1mA/cm2、5mA/cm2，前后单元电流密度递减梯度5mA/cm2。出水COD平均浓度值小于50.0mg/L，氨氮平均浓度值小于5.0mg/L，出水水质满足国家直接排入环境的相关标准，电流效率为69.05%，与原来恒电位控制技术相比，提尚19.8%ο
【主权项】
1.基于变电位控制的废水电氧化处理方法，包括电氧化装置(2)、电位监测仪(8)、脉冲直流电源(10)，其特征在于电氧化装置(2)内设有电位监测仪(8)，电位监测仪(8)与脉冲直流电源(9)信号连接，电位监测仪(8)监测电氧化装置反应单元内的实际电位值，并将实际电位值通过信号线反馈至脉冲直流电源(9)，由脉冲直流电源(9)控制该电氧化装置反应单元的输出电流密度值，实现变电位控制进行电氧化装置内废水电氧化处理过程。2.根据权利要求1所述的基于变电位控制的废水电氧化处理方法，其特征在于所述电氧化装置(2)为柱塞流电氧化装置，废水由导流板向串联连接的各个反应单元推进，前后反应单元不发生返混。3.根据权利要求1所述的基于变电位控制的废水电氧化处理方法，其特征在于所述电氧化装置(2)包括2?5个反应单元，每个反应单元进水口一侧设有导流板(5)，每个反应单元内置电极组件(10)和电位监测仪(8)，电极组件(10)独立连接脉冲直流电源(9)。4.根据权利要求1所述的基于变电位控制的废水电氧化处理方法，其特征在于所述电极组件(10)采用网状钛基金属氧化物作阳极、钛网板为阴极，阳极和阴极交替排列，阴极个数比阳极多一个，相邻阴阳极的极间距为I?3cm。5.根据权利要求1所述的基于变电位控制的废水电氧化处理方法，其特征在于所述变电位控制为根据反应单元内污染物浓度与氧化还原电位的对应关系，设定该反应单元控制电位值，由电位监测仪(8)将实际电位值反馈至脉冲直流电源(9)，脉冲直流电源(9)根据设定控制电位值与实际电位值的差值控制输出电流密度大小，实现变电位控制该反应单元内废水电氧化过程。6.根据权利要求1所述的基于变电位控制的废水电氧化处理方法，其特征在于所述反应单元为沟渠形，其制作材料使用聚丙烯或混凝土环氧树脂内衬。7.根据权利要求1-6任一所述的基于变电位控制的废水电氧化处理方法，其特征在于每个反应单元的电氧化条件为:电流密度5?20mA/cm2，前后单元电流密度递减梯度为2?5mA/cm2，各单元水力停留时间为5?20min。
【文档编号】C02F1/467GK106006866SQ201610501871
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月30日
【发明人】王家德, 姚佳超, 甘永平
【申请人】浙江工业大学