一种气水异向流三维电催化同步去除重金属和难降解有机物的装置及其方法制造方法及图纸

一种气水异向流三维电催化同步去除重金属和难降解有机物的装置及其方法，本发明专利技术涉及一种气水异向流三维电催化同步去除重金属和难降解有机物的装置及其方法。本发明专利技术的目的是为了解决不能高效同步去除废水中重金属和难降解有机物以及负载金属或金属氧化物容易脱落的问题。本发明专利技术装置包括电解槽、电催化阳极板、电催化阴极板、粒子电极、电催化电源、空压机和高位水箱；方法包括废水处理过程和反冲洗再生过程。本发明专利技术能够更加高效、低耗同步去除重金属和难降解有机物；具有离子交换功能的粒子电极经过再生液能够连续再生；气水异向流提高了污染物和氧气的传质效率，进而提高了同步去除重金属和难降解有机物的效率。本发明专利技术应用于废水处理技术领域。

A device and method for simultaneous removal of heavy metals and refractory organic compounds by three dimensional electrocatalysis of gas water isostatic flow

A device and method for three-dimensional electro catalytic simultaneous removal of heavy metals and refractory organic matter by gas water heterogeneous flow and a method thereof are described. The invention relates to a device for three-dimensional electrocatalytic simultaneous removal of heavy metals and refractory organic matters from gas and water, and a method thereof. The aim of the invention is to solve the problem of not efficiently and simultaneously removing heavy metals and refractory organic matters in waste water and easy falling off of metal or metal oxides. The device comprises an electrolytic cell, an electrocatalytic anode plate, an electrocatalytic cathode plate, a particle electrode, an electrocatalytic power supply, an air compressor and a high level water tank. The method includes the process of wastewater treatment and the backwash regeneration process. The invention can be more efficient and low cost of simultaneous removal of heavy metals and refractory organic compounds; particle electrode with ion exchange function after regeneration liquid continuous regeneration; gas water flow to improve the mass transfer efficiency of pollutants and oxygen, and improve the efficiency of simultaneous removal of heavy metals and refractory organic compounds. The invention is applied to the technical field of wastewater treatment.

【技术实现步骤摘要】
一种气水异向流三维电催化同步去除重金属和难降解有机物的装置及其方法
本专利技术属于废水处理
，具体涉及一种气水异向流三维电催化同步去除重金属和难降解有机物的装置及其方法。
技术介绍
重金属和难降解有机物是目前水处理中比较难处理的两类物质，若不能得到妥善处理，极可能给人类和其它生物以及自然环境带来巨大的危害。一方面当前对废水的处理主要关注重金属去除或者难降解有机物的去除，往往只重视其中一种而忽略其它，例如电镀废水，其处理工艺主要采用化学沉淀，通过氢氧化物沉淀或硫化物沉淀，使各种重金属离子被最小化，然而，化学沉淀对于存在的难降解有机物几乎没有作用，需要额外的生物处理技术，但这些废水仍旧还有少量的金属和难生物降解有机物，从而提高了生物技术处理的难度。因此，需要一种新的适合我国国情且经济有效的同时去除重金属和难降解有机物的处理技术迫在眉睫。三维电极技术因其效率高、环境友好和通用性已越来越多的引起关注。三维电极技术在电催化的基础上能生成羟基自由基是难降解有机物降解的主要氧化剂，其中粒子电极中主要催化剂为金属或金属氧化物，是至关重要的产生羟基自由基的催化剂。然而，这些带有金属或金属氧化物的粒子电极也存在着负载金属或金属氧化物容易脱落的问题。因此，有必要开发或选择合适的粒子电极来克服上述问题。综上所述，开发一种既能去除废水中的金属离子，同时也能高效去除难生物降解有机物，又具有高效节能特点的废水处理方法迫在眉睫。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决不能高效同步去除废水中重金属和难降解有机物以及负载金属或金属氧化物容易脱落的问题，提供了一种气水异向流三维电催化同步去除重金属和难降解有机物的装置及其方法。本专利技术一种气水异向流三维电催化同步去除重金属和难降解有机物的装置，包括电解槽、电催化阳极板、电催化阴极板、粒子电极、电催化电源、空压机和高位水箱；电解槽内沿程自下而上设置曝气盘以及等距交替布置多个电催化阳极板和多个电催化阴极板，在电催化阳极板和电催化阴极板之间填充粒子电极，电催化阳极板均通过阳极线与电催化电源的正极相连，电催化阴极板均通过阴极线与电催化电源的负极相连，曝气盘与空压机通过进气管相连，电解槽底部设置反冲洗进水口，上端一侧设置进水口，另一侧设置反冲洗出水口，反冲洗出水口设置反冲洗出水管；高位水箱与进水口通过进水管相连，进水管上设有计量泵；反冲洗进水管与反冲洗进水口连通，反冲洗进水管上设有反冲洗计量泵和出水管。本专利技术利用一种气水异向流三维电催化同步去除重金属和难降解有机物的装置去除重金属和难降解有机物的方法，按以下步骤进行：一、废水处理过程：高位水箱中的废水经进水管流入电解槽，同时，空压机内的空气经进气管流入电解槽，气水异向同步流经电催化阳极板、电催化阴极板和粒子电极，处理后的水由出水管流出，在废水处理过程，反冲洗进水管上的阀门处于关闭状态；二、反冲洗再生过程：反冲洗再生液经反冲洗计量泵通过反冲洗进水管进入电解槽底部，流经交替布置电催化阳极板和电催化阴极板及其粒子电极，然后经过反冲洗出水管流出；出水管上的阀门处于关闭状态。本专利技术的有益效果是：本专利技术将具有离子交换功能的粒子电极直接加入到电催化氧化体系，具有离子交换功能的粒子电极一方面和废水中得重金属进行离子交换，将重金属交换到粒子电极上，另一方面，交换到粒子电极上的重金属作为电催化的催化剂，难降解有机物同羟基自由基发生氧化反应，生成CO2和H2O，能够更加高效、低耗同步去除重金属和难降解有机物；具有离子交换功能的粒子电极经过再生液能够连续再生，解决了粒子电极负载金属或金属氧化物容易脱落的问题，实现反应器的连续运行；气水异向流提高了污染物和氧气的传质效率，进而提高了整个方法同步去除重金属和难降解有机物的效率。电镀废水中COD、Cr、Pb和Cu平均去除率分别达为95.14％、98％、99.23％和90.58％。附图说明图1为本专利技术一种气水异向流三维电催化同步去除重金属和难降解有机物的装置示意图。具体实施方式本专利技术技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。具体实施方式一：本实施方式一种气水异向流三维电催化同步去除重金属和难降解有机物的装置包括电解槽7、电催化阳极板4、电催化阴极板5、粒子电极6、电催化电源1、空压机10和高位水箱17；电解槽7内沿程自下而上设置曝气盘8以及等距交替布置多个电催化阳极板4和多个电催化阴极板5，在电催化阳极板4和电催化阴极板5之间填充粒子电极6，电催化阳极板4均通过阳极线2与电催化电源1的正极相连，电催化阴极板5均通过阴极线3与电催化电源1的负极相连，曝气盘8与空压机10通过进气管9相连，电解槽7底部设置反冲洗进水口20，上端一侧设置进水口19，另一侧设置反冲洗出水口18，反冲洗出水口18设置反冲洗出水管16；高位水箱17与进水口19通过进水管12相连，进水管12上设有计量泵11；反冲洗进水管14与反冲洗进水口20连通，反冲洗进水管14上设有反冲洗计量泵13和出水管15。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：电解槽7为圆柱形有机玻璃容器，其他与具体实施方式一相同。具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：电催化阳极板4和电催化阴极板5均为多孔板，其他与具体实施方式一或二相同。具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：粒子电极6为强酸性阳离子交换树脂、弱酸性阳离子交换树脂或沸石，粒径为1～2mm，其他与具体实施方式一至三之一相同。具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：电催化阳极板4为碳电极、贵金属电极或金属氧化物电极，其他与具体实施方式一至四之一相同。具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：电催化阴极板5为不锈钢板，其他与具体实施方式一至五之一相同。具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：电催化电源1供电方式为直流恒压供电、直流恒流供电或直流脉冲供电，其他与具体实施方式一至六之一相同。具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：反冲洗进水管14和出水管15上均设有阀门，其他与具体实施方式一至七之一相同。具体实施方式九：本实施方式利用一种气水异向流三维电催化同步去除重金属和难降解有机物的装置去除重金属和难降解有机物的方法，按以下步骤进行：一、废水处理过程：高位水箱17中的废水经进水管12流入电解槽7，同时，空压机10内的空气经进气管9流入电解槽7，气水异向同步流经电催化阳极板4、电催化阴极板5和粒子电极6，处理后的水由出水管15流出，在废水处理过程，反冲洗进水管14上的阀门处于关闭状态；二、反冲洗再生过程：反冲洗再生液经反冲洗计量泵13通过反冲洗进水管14进入电解槽7底部，流经交替布置电催化阳极板4和电催化阴极板5及其粒子电极6，然后经过反冲洗出水管16流出；出水管15上的阀门处于关闭状态。具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式九不同的是：反冲洗再生液为质量浓度为10％的盐酸溶液，其它与具体实施方式九相同。采用以下实施例验证本专利技术的有益效果：实施例一：利用一种气水异向流三维电催化同步去除重金属和难降解有机物的装置去除重金属和难降解有机物的方法，按以下步骤进行：一、废水处理过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气水异向流三维电催化同步去除重金属和难降解有机物的装置，其特征在于该装置包括电解槽(7)、电催化阳极板(4)、电催化阴极板(5)、粒子电极(6)、电催化电源(1)、空压机(10)和高位水箱(17)；电解槽(7)内沿程自下而上设置曝气盘(8)以及等距交替布置多个电催化阳极板(4)和多个电催化阴极板(5)，在电催化阳极板(4)和电催化阴极板(5)之间填充粒子电极(6)，电催化阳极板(4)均通过阳极线(2)与电催化电源(1)的正极相连，电催化阴极板(5)均通过阴极线(3)与电催化电源(1)的负极相连，曝气盘(8)与空压机(10)通过进气管(9)相连，电解槽(7)底部设置反冲洗进水口(20)，上端一侧设置进水口(19)，另一侧设置反冲洗出水口(18)，反冲洗出水口(18)设置反冲洗出水管(16)；高位水箱(17)与进水口(19)通过进水管(12)相连，进水管(12)上设有计量泵(11)；反冲洗进水管(14)与反冲洗进水口(20)连通，反冲洗进水管(14)上设有反冲洗计量泵(13)和出水管(15)。

【技术特征摘要】
1.一种气水异向流三维电催化同步去除重金属和难降解有机物的装置，其特征在于该装置包括电解槽(7)、电催化阳极板(4)、电催化阴极板(5)、粒子电极(6)、电催化电源(1)、空压机(10)和高位水箱(17)；电解槽(7)内沿程自下而上设置曝气盘(8)以及等距交替布置多个电催化阳极板(4)和多个电催化阴极板(5)，在电催化阳极板(4)和电催化阴极板(5)之间填充粒子电极(6)，电催化阳极板(4)均通过阳极线(2)与电催化电源(1)的正极相连，电催化阴极板(5)均通过阴极线(3)与电催化电源(1)的负极相连，曝气盘(8)与空压机(10)通过进气管(9)相连，电解槽(7)底部设置反冲洗进水口(20)，上端一侧设置进水口(19)，另一侧设置反冲洗出水口(18)，反冲洗出水口(18)设置反冲洗出水管(16)；高位水箱(17)与进水口(19)通过进水管(12)相连，进水管(12)上设有计量泵(11)；反冲洗进水管(14)与反冲洗进水口(20)连通，反冲洗进水管(14)上设有反冲洗计量泵(13)和出水管(15)。2.根据权利要求1所述的一种气水异向流三维电催化同步去除重金属和难降解有机物的装置，其特征在于电解槽(7)为圆柱形有机玻璃容器。3.根据权利要求1所述的一种气水异向流三维电催化同步去除重金属和难降解有机物的装置，其特征在于电催化阳极板(4)和电催化阴极板(5)均为多孔板。4.根据权利要求1所述的一种气水异向流三维电催化同步去除重金属和难降解有机物的装置，其特征在于粒子电极(6)为强酸性阳离子交换树脂、弱酸性阳离子交换树脂或沸石，粒径为1～2mm。5.根据权利要求1所述的一种气水异向...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐晶瑶，冯岩，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23