一种新型三维电极水处理系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种新型三维电极水处理系统，经砂滤过滤器预处理的废水经第一水泵流入三维电极反应器，阳极竖立于三维电极反应器内，三维电极反应器侧壁为阴极，阳极与阴极分别与直流电源的正负极相连，粒子电极填充于阴、阳极之间，第一曝气装置设于三维电极反应器底部，紫外灯竖立于光催化反应器中，第二曝气装置设置于光催化反应器的底部，经电解处理的废水由过滤网流出并通过第二水泵流入光催化反应器，经紫外光催化降解的水由第三出水口流出。本实用新型专利技术的电能消耗较低、电流利用效率高，粒子电极选用按比例填充的绝缘粒子和导电粒子，绝缘粒子可解决三维电极反应器短路电流的问题，负载金属的石墨烯导电粒子可提高对废水的降解效果。

A new three-dimensional electrode water treatment system

【技术实现步骤摘要】
一种新型三维电极水处理系统
本技术涉及污水处理
，具体涉及一种新型三维电极水处理系统。
技术介绍
氯代有机物常用在除草剂、杀菌剂、染料的生产和使用过程中，处理氯代有机物的常规方法有生物降解、吸附以及高级氧化等，其中电化学氧化法由于反应设备简单、二次污染程度低等特点，在氯代有机物的处理降解中应用广泛，尤其三维电极技术具有传质效率高、处理效率高、能耗低等优点，已成为重要的电化学氧化技术。三维电极是在二维电极的阴、阳极之间填充粒子状或碎屑状的工作电极材料，并使其中的粒子表面带电。现有的三维电极反应器结构以立方体形为主，如授权公告号CN205616601U的技术专利公开了一种三维电极协同紫外光催化反应器，采用方形结构电解槽进行电化学法处理废水，电解槽尺寸为14cm×12cm×20cm；授权公告号CN103449563B的专利技术专利公开了可见光光电催化协同三维电极/电芬顿去除有机物方法，采用的也是长方体电解槽的三维电极构造，采用立方形结构的主要优点在于构造和加工方便，缺点是未考虑到水流动过程中的“死角”，从而导致电流效率和处理效果的降低。粒子电极的选择是三维电极技术研究的热点，如专利申请号201710035738.5公开了一种高岭土基三维电极的制备方法采用高岭土基粒子电极，CN103449563B专利中采用的是活性炭粒子电极，而与传统的粒子电极材料相比，石墨烯材料作为一种新型纳米材料，具有较大的比表面积、高导电、导热性以及丰富的孔隙结构等特征，与污染物的接触面积大，优异的导电性可降低能耗，可作为新型的三维粒子电极，但却未见应用。此外，授权公告号CN202508948U公开了用于水体杀菌的连续流过式三维电极和光催化联用反应装置，将三维电极和光催化联用进行杀菌，但是该专利未考虑到进水浊度对处理效果的影响，以及填充的粒子电极在曝气和水流条件下的损失问题。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种新型三维电极水处理系统，本新型三维电极水处理系统包含预处理系统、电解处理系统和有机污染物处理系统，污水处理系统较完善，净化效果显著，圆柱型三维电极反应器，使得反应更加均匀，提高处理效果和电流利用效率，粒子电极选用按比例填充的绝缘粒子和负载金属的石墨烯导电粒子，可解决三维电极反应器短路电流的问题，同时提高对废水的降解效果，阳极材料选用涂层钛电极，工作寿命长、电能消耗较低。为实现上述技术目的，本专利技术采取的技术方案为：一种新型三维电极水处理系统，包括预处理系统、电解处理系统和有机污染物处理系统，预处理系统包括砂滤过滤器，砂滤过滤器上设有第一进水口，废水由第一进水口流入砂滤过滤器，电解处理系统包括三维电极反应器、阳极、阴极、直流电源和粒子电极，经砂滤过滤器预处理的废水通过第一水泵流入三维电极反应器，阳极竖立于三维电极反应器内，三维电极反应器的侧壁为阴极，阳极与阴极分别与直流电源的正极和负极相连，粒子电极填充于阳极与阴极之间，有机污染物处理系统包括光催化反应器和紫外灯，紫外灯竖立于光催化反应器中，三维电极反应器上还设置有过滤网，经电解处理的废水由过滤网流出并通过第二水泵流入光催化反应器，光催化反应器上设置有第三出水口，经紫外光催化降解的水由第三出水口流出。进一步地，所述的三维电极反应器的底部设置有第一曝气装置，所述光催化反应器的底部设置有第二曝气装置，所述第一曝气装置和第二曝气装置分别用于向三维电极反应器和光催化反应器内通入空气，以增加水中溶解氧，提高电解和光催化有机物污染物的效率。进一步地，所述的砂滤过滤器为圆柱型过滤器，所述圆柱型过滤器的内腔中填充有滤料，所述第一进水口设置于所述圆柱型过滤器的下端，所述圆柱型过滤器的上端还设置有第一出水口，所述第一出水口与第一水泵的一端相连接。进一步地，所述的三维电极反应器为圆柱型电解槽，所述圆柱型电解槽的上下端分别设置有第二出水口和第二进水口，所述第二进水口与第一水泵的另一端相连接，所述过滤网安装于第二出水口，且所述过滤网、第一曝气装置及第二曝气装置的孔径均小于粒子电极的直径，可防止粒子电极流出，所述第二出水口与第二水泵的一端相连接。进一步地，所述的光催化反应器为圆柱型反应器，所述第三出水口设置于所述圆柱型反应器的上端，所述圆柱型反应器的下端还设置有第三进水口，所述第三进水口与第二水泵的另一端相连接。进一步地，所述的光催化反应器的内壁还设置有光催化层，所述光催化层为TiO2光催化层或TiO2/CdS复合光催化层。进一步地，所述的阳极采用涂层钛电极，所述的阴极为三维电极反应器的侧壁，采用不锈钢制作。进一步地，所述的粒子电极由绝缘颗粒和导电颗粒组成，所述绝缘颗粒采用玻璃珠或石英砂，所述导电颗粒采用负载金属的石墨烯，所述负载金属的石墨烯所负载的金属为铁或钴或镍或锰，所述绝缘颗粒和导电颗粒的填充比例为1：1～3：1。负载金属的石墨烯的制作方法，制作步骤为：1）氧化石墨水溶液的配制：将氧化石墨研磨细化为颗粒状氧化石墨，将所述颗粒状氧化石墨与去离子水混合配制成2-6mg/L氧化石墨水溶液；2）氧化石墨水溶液的分散处理：将一定量的醇加入步骤1）所述的氧化石墨水溶液中，以获得一级混合液，将所述一级混合液通过机械搅拌和超声波震荡进行分散处理，以获得二级混合液；3）石墨烯水凝胶的制备：将一定量的金属氧化物加入步骤2）所述的二级混合液中，以获得三级混合液，对所述三级混合液通过机械搅拌和超声波震荡进行分散处理，以获得四级混合液，将所述四级混合液置于反应釜中，并将反应釜置于温度t下保温T时间，待反应釜冷却后即可获得石墨烯水凝胶；4）负载金属的石墨烯的制备：将步骤3）中制得的石墨烯水凝胶进行冷冻干燥处理，以获得负载金属的石墨烯。进一步地，所述的金属氧化物为纳米四氧化三铁或纳米四氧化三钴或纳米氧化镍或纳米二氧化锰。进一步地，所述的温度t为200-300℃，所述的T时间为36-48h。本技术具有以下有益效果：1）本技术的三维电极反应器采用圆柱型结构相较于传统的立方型结构，可以克服水流动过程中的“死角”，使得反应更加均匀，提高处理效果和电流利用效率；2）本技术的阳极材料选用涂层钛电极，耐腐蚀性强，工作寿命长，电能消耗较低；3）本技术的粒子电极选用按比例填充的绝缘粒子和导电粒子，其中，绝缘粒子可解决三维电极反应器短路电流的问题，导电粒子采用高比表面积、高导电导热性的负载金属的石墨烯材料，相较于传统的粒子电极如活性炭、石墨和氧化铝等，对废水的降解效果有很大的提高；4）本技术包含三层水处理系统，首先通过砂滤过滤器进行砂滤预处理，降低进水浊度，通过电解处理系统进行电解处理，可有效降解污水中的有机污染物及吸附沉淀重金属，有机污染物处理系统可通过紫外光催化降解污水中的有机污染物，同时第一曝气装置和第二曝气装置分别向三维电极反应器和光催化反应器供氧，可提高电解和光催化有机物污染物的效率，污水处理系统较完善，净化效果显著。附图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型三维电极水处理系统，包括预处理系统、电解处理系统和有机污染物处理系统，其特征在于，所述预处理系统包括砂滤过滤器（1），所述砂滤过滤器（1）上设有第一进水口（1-1），废水由所述第一进水口（1-1）流入砂滤过滤器（1），所述电解处理系统包括三维电极反应器（2）、阳极（3）、阴极（4）、直流电源（5）和粒子电极（6），经砂滤过滤器（1）预处理的废水通过第一水泵（7）流入三维电极反应器（2），所述阳极（3）竖立于三维电极反应器（2）内，所述三维电极反应器（2）的侧壁为阴极（4），所述阳极（3）与阴极（4）分别与直流电源（5）的正极和负极相连，所述粒子电极（6）填充于阳极（3）与阴极（4）之间，所述有机污染物处理系统包括光催化反应器（8）和紫外灯（9），所述紫外灯（9）竖立于光催化反应器（8）中，所述三维电极反应器（2）上还设置有过滤网（10），经电解处理的废水由所述过滤网（10）流出并通过第二水泵（11）流入光催化反应器（8），所述光催化反应器（8）上设置有第三出水口（8-1），经紫外光催化降解的水由所述第三出水口（8-1）流出。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型三维电极水处理系统，包括预处理系统、电解处理系统和有机污染物处理系统，其特征在于，所述预处理系统包括砂滤过滤器（1），所述砂滤过滤器（1）上设有第一进水口（1-1），废水由所述第一进水口（1-1）流入砂滤过滤器（1），所述电解处理系统包括三维电极反应器（2）、阳极（3）、阴极（4）、直流电源（5）和粒子电极（6），经砂滤过滤器（1）预处理的废水通过第一水泵（7）流入三维电极反应器（2），所述阳极（3）竖立于三维电极反应器（2）内，所述三维电极反应器（2）的侧壁为阴极（4），所述阳极（3）与阴极（4）分别与直流电源（5）的正极和负极相连，所述粒子电极（6）填充于阳极（3）与阴极（4）之间，所述有机污染物处理系统包括光催化反应器（8）和紫外灯（9），所述紫外灯（9）竖立于光催化反应器（8）中，所述三维电极反应器（2）上还设置有过滤网（10），经电解处理的废水由所述过滤网（10）流出并通过第二水泵（11）流入光催化反应器（8），所述光催化反应器（8）上设置有第三出水口（8-1），经紫外光催化降解的水由所述第三出水口（8-1）流出。


2.根据权利要求1所述的一种新型三维电极水处理系统，其特征在于：所述的三维电极反应器（2）的底部设置有第一曝气装置（12），所述光催化反应器（8）的底部设置有第二曝气装置（13），所述第一曝气装置（12）和第二曝气装置（13）分别用于向三维电极反应器（2）和光催化反应器（8）内通入空气，以增加水中溶解氧，提高电解和光催化有机物污染物的效率。


3.根据权利要求1所述的一种新型三维电极水处理系统，其特征在于：所述的砂滤过滤器（1）为圆柱型过滤器，所述圆柱型过滤器的内腔中填充有滤料，所述第一进水口（1-1）设置于所述圆柱型过滤器的下端，所述圆柱型过滤器的上...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐斌，张毅敏，朱月明，张书陵，皋海岭，张志伟，吴文倩，
申请(专利权)人：生态环境部南京环境科学研究所，
类型：新型
国别省市：江苏;32