一种高效节能控温水处理系统及其处理水的方法技术方案

本发明专利技术公开了一种高效节能控温水处理系统及其处理水的方法，包括水加压模块，颗粒过滤模块，电化学降解模块，微生物除盐模块、相变储热模块、冷凝回流模块、太阳能模块；所述相变储热模块包含相变储热板，所述相变储热板作为电化学降解模块的墙体，维持电化学降解模块中的水温度为40℃‑80℃，所述有冷凝回流模块设置于电化学降解模块的尾气出口，将尾气中的水蒸气和有机挥发物冷凝回流至电化学降解模块；所述电化学降解模块包括阳极和阴极，所述阳极和阴极通过导线与直流电源连接，所述直流电源与太阳能发电模块连接；本发明专利技术所得供的系统能源自己，无需消耗外部电能，并可维持电化学降解模块，微生物除盐模块均处于最适宜的温度。

【技术实现步骤摘要】
一种高效节能控温水处理系统及其处理水的方法
本专利技术涉及一种高效节能控温水处理系统及其处理水的方法，属于水处理

技术介绍
电化学高级氧化技术(EAOPs)是在电场作用下，具有催化活性的电极表面直接发生电化学反应或产生以羟基自由基为主的活性基团氧化废水中有机物的过程。羟基自由基具有很高的氧化还原电位，氧化性仅次于氟，可以将水中有机污染物直接氧化为无毒小分子物质甚至CO2和H2O，环保清洁地降解有机废水。在降解过程中，适当的提高水温度，可以提高分子运动速率，加快反应速度，提升降解效率。然后实际工业生产中处理污水都是常温处理，其主要原因为：1.高温时，水中的有机物容易蒸发挥发，污染大气；2.工业生产中，给水加热保温需要耗费大量的能量，得不偿失。现如今，应用工业余热加热水体已是很成熟的技术，然而都难以应用到污水处理领域，其主要原因是，污水处理系统需要污水循环运动，这会使水体快速降温，影响降解效果。因此现有的电化学水处理系统仍然存在成本高、耗能高、降解效率低的缺陷，从而限制了电化学氧化降解技术在水处理中的实际应用。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供了一种高效节能控温水处理系统及其处理水的方法。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术一种高效节能控温水处理系统，包括水加压模块，颗粒过滤模块，电化学降解模块，微生物除盐模块、相变储热模块、冷凝回流模块、太阳能模块；所述水加压模块出口连接至颗粒过滤模块，颗粒过滤模块出口连接至电化学降解模块，电化学降解模块出口连接至微生物除盐模块；所述相变储热模块包含相变储热板，所述相变储热板作为电化学降解模块的墙体，维持电化学降解模块中的水温度为40℃-80℃，所述太阳能模块包含太阳能发电模块；所述有冷凝回流模块设置于电化学降解模块的尾气出口，将尾气中的水蒸气和有机挥发物冷凝回流至电化学降解模块；所述电化学降解模块由若干个处理单元组成，任意一个处理单元均包括阳极和阴极，所述阳极和阴极通过导线与直流电源连接，所述直流电源与太阳能发电模块连接。本专利技术一种高效节能控温水处理系统，所述阳极和阴极由中心同轴但互不接触的圆柱状电极与圆筒状电极配合组成，或者由两组不同直径的同轴圆筒状电极阵列配合组成，或者由蜂窝煤结构和圆柱状阵列配合组成，或者由三维连续网络结构和二维连续网状结构配合组成，或者由二维封闭平板结构和二维连续网状结构配合组成；本专利技术一种高效节能控温水处理系统，所述水加压模块用于对水加压。通过对水加压，可增加水的混乱度。本专利技术一种高效节能控温水处理系统，所述颗粒过滤模块中的滤料选自石英砂、PP棉、活性碳、孔隙率大于35PPI的微孔泡沫陶瓷中的至少一种。本专利技术一种高效节能控温水处理系统，所述阳极为硼掺杂金刚石电极，所述的硼掺杂金刚石电极包括衬底、电极工作层；所述电极工作层包裹在衬底表面，所述衬底为高比表面积多晶硅；所述电极工作层为硼掺杂金刚石层；所述高比表面积多晶硅是对多晶硅表面进行各向异性刻蚀或/和各向同性刻蚀得到。作为优选，所述高比表面积多晶硅是对多晶硅表面进行各向同性刻蚀得到。作为优选，所述硼掺杂金刚石层包括不同含硼量的硼掺杂金刚石高导电层、硼掺杂金刚石耐腐蚀层、硼掺杂金刚石强电催化活性层，所述硼掺杂金刚石高导电层、硼掺杂金刚石耐腐蚀层、硼掺杂金刚石强电催化活性层依次沉积在衬底表面。作为优选，所述硼掺杂金刚石高导电层中，按原子比计，B/C为20000-33333ppm；所述硼掺杂金刚石耐腐蚀层中，按原子比计，B/C为0-10000ppm；优选为3333-10000ppm。所述硼掺杂金刚石强电催化活性层中，按原子比计，B/C为10000-20000ppm。作为优选，所述硼掺杂金刚石层的厚度为5μm-2mm，所述硼掺杂金刚石强电催化活性层占硼掺杂金刚石层厚度的40-60％；所述硼掺杂金刚石层表面分布有微孔和/或尖锥。作为优选，所述的硼掺杂金刚石电极的制备方法如下：步骤一，衬底的预处理对多晶硅衬底材料表面进行各向异性刻蚀或/和各向同性刻蚀，得到高比表面积多晶硅；步骤二、衬底表面种植籽晶处理将步骤一所得高比表面积多晶硅；置于含纳米晶和/或微米晶金刚石混合颗粒的悬浊液中；超声处理，烘干；获得表面吸附纳米晶和/或微米晶金刚石的高比表面积多晶硅；步骤三，硼掺杂金刚石层的沉积将步骤二中所得高比表面积多晶硅置于化学气相沉积炉中，通入含碳气体，含硼气体；依次进行三段沉积，获得硼掺杂金刚石层，控制第一段沉积过程中，含硼气体占炉内全部气体质量流量百分比为0.03％-0.05％；控制第二段沉积过程中，含硼气体占炉内全部气体质量流量百分比为0％-0.015％；控制第三段沉积过程中，含硼气体占炉内全部气体质量流量百分比为0.015％-0.03％；步骤四、高温处理将己沉积硼掺杂金刚石层的高比表面积多晶硅或高比表面积单晶硅进行热处理，所述热处理温度为400-1200℃，处理时间为5-110min；炉内压强为10Pa-105Pa。进一步的优选，步骤一中，对多晶硅衬底材料表面进行各向异性刻蚀的具体过程为：将多晶硅衬底材料置于各向异性刻蚀液中，于20-90℃，浸泡10-180min；清洗、烘干；所述各向异性刻蚀液为：氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化纳和次氯酸钠的混合溶液、四甲基氢氧化铵溶液、四甲基氢氧化铵与异丙醇的混合溶液、四甲基氢氧化铵与聚乙二醇辛基苯基醚的混合溶液、四甲基氢氧化铵与过硫酸铵的混合溶液、四甲基氢氧化铵与聚乙二醇辛基苯基醚及异丙醇的混合溶液、乙二胺与邻苯二酚及水的混合溶液、乙二胺磷苯二酚中的一种。进一步的优选，步骤一中，对多晶硅衬底材料表面进行各向同性刻蚀的具体过程为：将多晶硅衬底材料置于各向同性刻蚀液中，于0-90℃，浸泡10s-130min；清洗、烘干；所述各向同性刻蚀液为氢氟酸与硝酸的混合溶液、氢氟酸与硝酸及醋酸的混合溶液、氢氟酸与醋酸的混合溶液中的一种。更进一步的优选，所述各向同性刻蚀液为氢氟酸与硝酸的混合溶液，所述混合溶液中，按体积比计；氢氟酸：硝酸＝1-6:1；优选为2-4:1。进一步的优选，步骤三中，所述含碳气体在三段沉积过程中均占炉内全部气体质量流量百分比为0.5-10.0％，步骤三中；第一段沉积的温度为600-1000℃，气压为103-104Pa，时间≤18h；第二段沉积的温度为600-1000℃，气压为103-104Pa，时间为≤18h；第三段沉积的温度为600-1000℃，气压为103-104Pa；时间为≤18h。进一步的优选，步骤三中；第一段沉积时，通入气体流速比为氢气：含碳气体：含硼气体＝97sccm:3sccm:0.6-1.0sccm；第二段沉积时，通入气体流速比为氢气：含碳气体：含硼气体＝97sccm:3sccm:0.2-0.5sccm；第三段沉积时，通入气体流速比为氢气：含碳气体：含硼气体＝97sccm:3sccm本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效节能控温水处理系统，其特征在于：包括水加压模块，颗粒过滤模块，电化学降解模块，微生物除盐模块、相变储热模块、冷凝回流模块、太阳能模块；/n所述水加压模块出口连接至颗粒过滤模块，颗粒过滤模块出口连接至电化学降解模块，电化学降解模块出口连接至微生物除盐模块；/n所述相变储热模块包含相变储热板，所述相变储热板作为电化学降解模块的墙体，维持电化学降解模块中的水温度为40℃-80℃，/n所述太阳能模块包含太阳能发电模块；/n所述冷凝回流模块设置于电化学降解模块的尾气出口，将尾气中的水蒸气和有机挥发物冷凝回流至电化学降解模块；/n所述电化学降解模块由若干个处理单元组成，任意一个处理单元均包括阳极和阴极，所述阳极和阴极通过导线与直流电源连接，所述直流电源与太阳能发电模块连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种高效节能控温水处理系统，其特征在于：包括水加压模块，颗粒过滤模块，电化学降解模块，微生物除盐模块、相变储热模块、冷凝回流模块、太阳能模块；
所述水加压模块出口连接至颗粒过滤模块，颗粒过滤模块出口连接至电化学降解模块，电化学降解模块出口连接至微生物除盐模块；
所述相变储热模块包含相变储热板，所述相变储热板作为电化学降解模块的墙体，维持电化学降解模块中的水温度为40℃-80℃，
所述太阳能模块包含太阳能发电模块；
所述冷凝回流模块设置于电化学降解模块的尾气出口，将尾气中的水蒸气和有机挥发物冷凝回流至电化学降解模块；
所述电化学降解模块由若干个处理单元组成，任意一个处理单元均包括阳极和阴极，所述阳极和阴极通过导线与直流电源连接，所述直流电源与太阳能发电模块连接。


2.根据权利要求1所述的一种高效节能控温水处理系统，其特征在于：所述阳极和阴极由中心同轴但互不接触的圆柱状电极与圆筒状电极配合组成，或者由两组不同直径的同轴圆筒状电极阵列配合组成，或者由蜂窝煤结构和圆柱状阵列配合组成，或者由三维连续网络结构和二维连续网状结构配合组成，或者由二维封闭平板结构和二维连续网状结构配合组成；
所述阳极为硼掺杂金刚石电极，所述的硼掺杂金刚石电极包括衬底、电极工作层；所述电极工作层包裹在衬底表面，所述衬底为高比表面积多晶硅；所述电极工作层为硼掺杂金刚石层；所述高比表面积多晶硅是对多晶硅表面进行各向异性刻蚀或/和各向同性刻蚀得到。


3.根据权利要求2所述的一种高效节能控温水处理系统，其特征在于：所述硼掺杂金刚石层包括不同含硼量的硼掺杂金刚石高导电层、硼掺杂金刚石耐腐蚀层、硼掺杂金刚石强电催化活性层，所述硼掺杂金刚石高导电层、硼掺杂金刚石耐腐蚀层、硼掺杂金刚石强电催化活性层依次沉积在衬底表面；
所述硼掺杂金刚石高导电层中，按原子比计，B/C为20000-33333ppm；所述硼掺杂金刚石耐腐蚀层中，按原子比计，B/C为0-10000ppm；所述硼掺杂金刚石强电催化活性层中，按原子比计，B/C为10000-20000ppm；
所述硼掺杂金刚石层的厚度为5μm-2mm，所述硼掺杂金刚石强电催化活性层占硼掺杂金刚石层厚度的40-60％；所述硼掺杂金刚石层表面分布有微孔和/或尖锥。


4.根据权利要求2或3所述的一种高效节能控温水处理系统，其特征在于：所述的硼掺杂金刚石电极的制备方法如下：
步骤一，衬底的预处理
对多晶硅衬底材料表面进行各向异性刻蚀或/和各向同性刻蚀，得到高比表面积多晶硅；
步骤二、衬底表面种植籽晶处理
将步骤一所得高比表面积多晶硅；置于含纳米晶和/或微米晶金刚石混合颗粒的悬浊液中；超声处理，烘干；获得表面吸附纳米晶和/或微米晶金刚石的高比表面积多晶硅；
步骤三，硼掺杂金刚石层的沉积
将步骤二中所得高比表面积多晶硅置于化学气相沉积炉中，通入含碳气体，含硼气体；依次进行三段沉积，获得硼掺杂金刚石层，控制第一段沉积过程中，含硼气体占炉内全部气体质量流量百分比为0.03％-0.05％；控制第二段沉积过程中，含硼气体占炉内全部气体质量流量百分比为0％-0.015％；...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏秋平，周科朝，马莉，王宝峰，王立峰，施海平，李志伸，
申请(专利权)人：南京岱蒙特科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32