一种太阳能供电的高盐有机废水处理装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种太阳能供电的高盐有机废水处理装置，其特征在于包括：至少一个电化学氧化电解槽105；电容去离子脱盐装置110；太阳能供电装置103，其中，每个所述电解槽105包括电化学阳极202、电化学阴极206及槽体，所述电容去离子脱盐装置110包括至少一组电容去离子单元301，太阳能供电装置103，用于向电解槽105和电容去离子脱盐装置110提供电力，作为电解槽和电容去离子脱盐装置的直流电源。

Solar energy supply high salt organic waste water treatment device

The utility model provides a high salt organic wastewater treatment device of a solar power supply, which comprises at least one electrochemical oxidation electrolytic cell 105; capacitive deionization desalination device 110; solar power supply device 103, wherein each of the electrolytic cell includes 105 electrochemical anode 202, electrochemical cathode 206 and the tank capacitor 110 deionized desalting device comprises at least one group of capacitive deionization unit 301, a solar power supply device for 105 to 103, and 110 cell capacitive deionization desalination device to provide power, as the electrolyzer and capacitive deionization desalting device for DC power supply.

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能供电的高盐有机废水处理装置
本技术涉及一种太阳能供电的高盐有机废水处理装置，属于环境保护领域的水处理技术。
技术介绍
高含盐难降解有机废水，如焦化、制革、造纸、化工、食品和氯碱工业的废水及垃圾渗滤液，含有大量有毒害难降解有机污染物和无机盐,如Cl-,SO42-,Na+,Ca2+等离子,若未经处理或仅去除有机物，高盐有机物废水势必会对水体生物、工农业生产用水水质产生极大的影响。在水资源日益紧张、含盐废水排放量日益增多，寻求经济、高效的高盐有机废水处理技术极为重要。利用传统的生化处理技术对高含盐难降解有机废水难以获得满意的处理效果。高盐度有机废水具有良好的电导率,因而采用电化学方法处理是一个合适的选择。利用电化学氧化过程所产生的自由基(如羟基自由基)或生成的氧化剂(如次氯酸)，可有效氧化降解水中有机污染物。此外，废水脱盐是高盐废水回用的必不可少环节，含盐量是工业废水回用主要限定指标之一，仅去除有机物不能满足高含盐有机废水的回用与排放标准。多效蒸发和基于膜的渗透技术的脱盐技术的高能耗限制其广泛应用。近年来发展的电容去离子(capacitivedeionization，CDI)脱盐是一种新型水处理脱盐技术，具有高除盐率、低能耗、无需化学再生及抗污染能力强等优点。电容去离子技术的工作原理是建立在双电层电容理论之上，在电场作用下,溶液中的阳离子被吸附在负极表面,同时阴离子被吸附在正极表面,随着离子不断被吸附,溶液的离子浓度逐渐降低,从而实现溶液脱盐。但电化学技术的主要问题是需要耗费大量电能，这成了制约相关技术开发的一个关键因素。此外，高含盐难降解有机废水的处理常常需要在野外进行，现场往往并不具备电力供应条件。再者，装置的紧凑化、便携化也是迫切的实际要求。
技术实现思路
根据本技术的一个方面，提供了一种太阳能供电的高盐有机废水处理装置，其特征在于包括：至少一个电化学氧化电解槽，电容去离子脱盐装置，太阳能供电装置，其中，每个所述电解槽包括电化学阳极、电化学阴极及槽体，所述电容去离子脱盐装置包括至少一组电容去离子单元，所述太阳能供电装置用于向电解槽和电容去离子脱盐装置提供直流电力，作为电解槽和电容去离子脱盐装置的直流电源。附图说明图1是根据本技术的一个实施例的太阳能供电的电化学氧化-电容去离子脱盐耦合装置图。图2是根据本技术的一个实施例的“零极距”的固态电解质电解槽装置示意图。图3是根据本技术的一个实施例的电容去离子装置示意图。具体实施方式针对现有技术的问题，本专利技术人通过深入研究认识到，利用太阳能供电装置为电容去离子(CDI)脱盐装置提供电力支持，并把废水电氧化技术与电容去离子脱盐技术联用，即太阳能供电的电化学氧化-电容去离子脱盐耦合技术，可同时实现对高盐难降解有机废水的有机物去除和脱盐。本技术的该技术方案能够大幅降低高盐难降解有机废水的处理成本、缩短处理时间以及减少二次污染，其尤其适用于缺乏电力供应的现场环境，并在装置的紧凑化和便携化方面有了实质的改进。本技术的目的在于设计一种新型的低能耗的高盐难降解有机废水电化学处理装置，解决难降解有机物的有效去除与脱盐的同步处理问题。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案如下：如图1所示，根据本技术的一个实施例的太阳能供电的高盐有机废水处理装置包括废水预处理装置、一个或多个电化学氧化电解槽105、电容去离子装置110和太阳能供电装置103。太阳能供电装置103作为电化学氧化电解槽和电容去离子脱盐装置的直流电源，其电力输出端连接到电化学氧化电解槽105和电容去离子脱盐装置110，以提供电化学氧化电解槽105和电容去离子脱盐装置110的运行所需的电力。在一个具体实施例中，所述废水预处理装置是一个预处理水槽101，其用于处理水中不溶解性悬浮颗粒物，避免对后续处理装置的污损；所述预处理装置的进水100是待处理废水，所述预处理装置的出水连通到电化学氧化电解槽105。在一个具体实施例中，集水槽101与电化学氧化电解槽105之间设置有第一水泵102，如图1所示。所述废水预处理装置的下游设置有至少一个电化学氧化电解槽105；当设置有两个或更多电解槽105时，电解槽105彼此并联设置。电解槽105可以为开放式电解槽或封闭式电解槽。根据本技术的一个实施例，每个电解槽105包括电化学阳极202、电化学阴极206及槽体(未显示)。根据本技术的一个实施例，电化学阳极202是钛、钼基耐电化学腐蚀的尺寸稳定阳极。在本技术的一个具体实施例中，电化学阳极202包括：基底，其以钛或钼基材料的多孔(或无孔)板和/或(拉)丝网制成；以及，覆盖在基底上的金属氧化物电催化涂层。在根据本技术的实施例中，所述金属氧化物电催化涂层是从Ti/RuO2，Ti/SnO2-Sb2O3，Ti/Nb2O5-SnO2，Ti/PbO2，Ti/IrO2中选出的一种的涂层，且该涂层采用热解、电沉积、溶胶-凝胶等制备方法中选出的一种方法制备而成。在本技术的一个具体实施例中，电化学阴极206包括以镍或不锈钢作为基材的多孔板、无孔板、金属网，或者为碳布、碳纸、石墨纤维膜或碳膜等碳基底材料的多孔板、无孔板、网，并负载Pt/C、碳纳米管、或Ni、RaneyNi、Ni-S、Ni-Mo、或者Ni-Mo-S的纳米粉体催化剂。根据本技术的一个实施例，在电解槽105的电化学阳极202与电化学阴极206之间设置有离子交换膜，如图2所示。如图2所示，当电解槽105中设置有离子交换膜205时，在本技术的一个实施例中，利用第一和第二电解槽端板201、231将电化学阳极202、离子交换膜205和电化学阴极206压紧，形成“零极距”的固态电解质电解槽。其中，在第一电解槽端板201与电化学阳极202之间形成有阳极室104，其具有阳极进水口211和阳极出水口212。在第二电解槽端板231与电化学阴极206之间形成有阴极室207，其具有阴极进水口213和阴极出水口214。在本技术的实施例中，所述离子交换膜205可以是质子交换膜(如Nafion膜)或阴离子交换膜。在根据本技术的一个实施例的、基于上述太阳能供电的高盐有机废水处理装置的废水处理过程中，预处理过的废水以0.01-0.20ml/cm2·min的流速，通过阳极进水口211和阴极进水口213连续分别进入所述电解槽105的阳极室202和阴极室207，在通过阳极集流体208和阴极集流体209施加的外接直流电(2-4V)作用下以恒流充电模式进行电解；电化学阳极202在5-50mA/cm2的电流密度下，阳极202上的金属氧化物电催化覆层的表面产生包括羟基自由基、氯气和臭氧的氧化剂，废水中溶解性有机污染物及氨氮在所述电化学阳极表面发生氧化，使难降解有机物得到矿化降解，氨氮得到硝化。废水经所述电解槽105的电化学氧化处理后，分别经阳极出水口212和阴极出水口214流出电解槽105，进入电容去离子脱盐装置110。根据本技术的一个实施例的电容去离子脱盐装置110包括多组电容去离子单元301，每个电容去离子单元并联运行。根据如图3所示的本技术的实施例，每个电容去离子单元301包括依次设置的第一端板302、第一垫片303、第一集流体304、碳基电容第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能供电的高盐有机废水处理装置，其特征在于包括：至少一个电化学氧化电解槽(105)，电容去离子脱盐装置(110)，太阳能供电装置(103)，其中，每个所述电化学氧化电解槽(105)包括电化学阳极(202)、电化学阴极(206)及槽体，所述电容去离子脱盐装置(110)包括至少一组电容去离子单元(301)，所述太阳能供电装置(103)作为电化学氧化电解槽和电容去离子脱盐装置的直流电源，其电力输出端连接到电化学氧化电解槽(105)和电容去离子脱盐装置(110)。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能供电的高盐有机废水处理装置，其特征在于包括：至少一个电化学氧化电解槽(105)，电容去离子脱盐装置(110)，太阳能供电装置(103)，其中，每个所述电化学氧化电解槽(105)包括电化学阳极(202)、电化学阴极(206)及槽体，所述电容去离子脱盐装置(110)包括至少一组电容去离子单元(301)，所述太阳能供电装置(103)作为电化学氧化电解槽和电容去离子脱盐装置的直流电源，其电力输出端连接到电化学氧化电解槽(105)和电容去离子脱盐装置(110)。2.根据权利要求1所述的太阳能供电的高盐有机废水处理装置，其特征在于：每个所述电容去离子单元(301)包括依次设置的用于起支撑作用的第一端板(302)、第一垫片(303)、用于汇集电流的第一集流体(304)、碳基电容第一电极(305)、第一隔膜(306)、带有脱盐室的第三垫片(307)、第二隔膜(316)、碳基电容第二电极(315)、用于汇集电流的第二集流体(314)、第二垫片(313)、起支撑作用的第二端板(312)，每个所述电化学氧化电解槽(105)进一步包括：设置在所述电化学阳极(202)和所述电化学阴极(206)之间的离子交换膜(205)，第一电解槽端板(201)和第二电解槽端板(231)，用于将电化学阳极(202)、第一硅胶密封圈(203)、离子交换膜(205)、第二硅胶密封圈(204)和电化学阴极(206)压紧，形成紧凑型的固态电解质电解槽，形成在第一电解槽端板(201)与电化学阳极(202)之间的阳极室(104)，其具有阳极进水口(211)和阳极出水口(212)，形成在第二电解槽端板(231)与电化学阴极(206)之间的阴极室(106)，其具有阴极进水口(213)和阴极出水口(214)。3.根据权利要求2所述的太阳能供电的高盐有机废水处理装置，其特征在于：电化学阳极(202)包括：以从钛和钼基材料中选出的一种材料制成的基底，其具有从多孔板、无孔板、丝网中选出的一种形式；以及覆盖在基底上的金属氧化物电催化涂层，电化学阴极(206)具有从以下形式中选出的一种形式：以从镍和...

【专利技术属性】
技术研发人员：相艳，梁大为，卢善富，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：新型
国别省市：北京,11