一种太阳能驱动污水电化学集成处理设备及污水处理方法技术

本发明专利技术提出了一种太阳能驱动污水电化学集成处理设备及污水处理方法，包含H2O2电合成系统、电化学污水处理系统和光伏发电系统。该污水处理设备集成了多种电化学高级氧化技术：H2O2电合成系统采用了无曝气高效电合成H2O2技术；电化学污水处理系统耦合了改进型双阴极电芬顿、过氧絮凝和光电芬顿技术，集成了电氧化、电絮凝和UV/H2O2氧化作用，有效提高了H2O2的转化利用效率，高效去除污水中的有机物和细菌等污染物。太阳能驱动污水电化学集成处理设备及污水处理方法具有可移动、适用场景广泛、无需投加氧化剂和催化剂、污水处理成本低、运行效果稳定等优点，可以在分散式污水的处理中推广应用。应用。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能驱动污水电化学集成处理设备及污水处理方法


[0001]本专利技术涉及污水处理
，具体地，本专利技术涉及一种太阳能驱动电化学一体化污水处理设备及污水处理方法。

技术介绍

[0002]随着我国环境治理要求的提高，分散式污水的处理需求日益增多。分散式污水通常具有产生分散、水质水量变化大等特点，集中式的污水处理设施系统往往不具备经济可行性，因此需要发展小型化污水处理系统。传统的生物处理设备和方法如活性污泥法、接触氧化法、膜
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生物反应器、净化槽等在一定程度上减少了污水直排对环境造成的危害，但是也存在着处理效果不够、抗冲击负荷能力不强、低温下不能稳定运行和运行管理费用较高等问题。特别是在一些经济欠发达地区，由于采用电网供电、不易移动、缺乏人员管理维修，不少污水处理设备设施处于荒废状态，实际污水处理效果并未达到。
[0003]电化学高级氧化污水处理技术因其所需设备简单、操作环境和过程安全、易于自动化操作和控制、能同时高效去除多种污染物和细菌等优点，在污水处理领域受到关注。但是目前的电化学高级氧化污水处理技术和设备还存在着污水处理电耗高、活性物种转化利用效率低和集成化水平不足等问题。因此，构建一种由太阳能驱动的污水电化学集成处理设备及污水处理方法十分必要。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种太阳能驱动污水电化学集成处理设备及污水处理方法，该污水处理系统具有可移动、适用场景广泛、无需投加氧化剂和催化剂、污水处理成本低、能同时去除多种污染物和细菌、维护简单等优点。
[0005]一种太阳能驱动污水电化学集成处理设备，包括H2O2电合成系统、电化学污水处理系统和光伏发电系统；所述H2O2电合成系统为污水的电化学氧化处理过程提供H2O2，所述电化学污水处理系统用于处理污水，所述光伏发电系统用于向所述H2O2电合成系统和电化学污水处理系统提供电能；所述H2O2电合成系统包括H2O2电化学发生器、泵、直流电源和H2O2储存池；所述H2O2电化学发生器的阴极为空气主动扩散阴极，阳极为形稳电极，阴阳极通过导线与直流电源连接；所述电化学污水处理系统包括主体反应器、泵和直流电源；所述主体反应器包括电化学催化反应区和紫外光催化反应区；所述电化学催化反应区内设置电极组，所述电极组包括铁板阳极、形稳阳极和碳毡阴极，电极组通过导线与直流电源连接；所述紫外光催化反应区设置浸没式紫外灯；所述光伏发电系统包括光伏板和太阳能发电机；所述太阳能发电机包括负载接口、光伏电能接入口、市电接入口、蓄电池和信息显示模块。
[0006]H2O2电化学发生器内的空气主动扩散阴极能够在无曝气、高电流密度条件下高效
低耗电合成H2O2供给电化学污水处理系统；电化学污水处理系统耦合了改进型双阴极电芬顿、过氧絮凝和光电芬顿技术，有效提高了H2O2的转化利用效率，其中集成了电氧化、电絮凝和UV/ H2O2氧化作用，可以有效激发羟基自由基、超氧自由基等活性物质高效去除污水中的有机物和细菌等污染物。
[0007]在一个可选的实施方式中，所述电化学催化反应区内电极排布方式为铁板阳极和形稳阳极交替分布，形稳阳极也可以使用不锈钢板代替，阴极均为碳毡，所述阴阳极错位设置以形成折流板；所述电极均配合使用绝缘承托板固定。
[0008]在一个可选的实施方式中，所述主体反应器前后分别设置污水进水管和出水管；所述电化学催化反应区和紫外光催化反应区之间设置隔板，并以溢流孔相连；在一个可选的实施方式中，所述电化学催化反应区末端设置用于过滤拦截铁絮凝物的过滤棉；在一个可选的实施方式中，所述电化学催化反应区底部设置污泥排污口。
[0009]采用不锈钢板阳极和碳毡阴极可以降低设备成本，折流板设置可以增加污水停留时间，电极承托板可以减小污水流动对电极的冲击影响，溢流孔和过滤棉的设置可以污水中的铁絮凝物和浮渣拦截，避免影响后续处理的效果。
[0010]在一个可选的实施方式中，所述电气设备均与所述太阳能发电机负载接口连接；所述H2O2电合成系统、电化学污水处理系统和光伏发电系统均与电控模块电连接。
[0011]在一个可选的实施方式中，所述H2O2电合成系统、电化学污水处理系统和光伏发电系统均集成于一体化设备中，设备顶部放置太阳能光伏板，底部设置轮子。
[0012]采用太阳能发电驱动能够降低污水处理的电耗成本，并且有利于该污水处理设备的可移动性和多场景适用性，增强对分散式污水处理的经济效益；所述污水处理设备同时配备蓄电池和市电接口，可以保证在阴天和夜间的稳定运行。
[0013]按照本专利技术的另一个方面，一种处理污水的方法，使用所述的污水处理设备处理污水，所述方法包括：通过电控模块控制H2O2电合成系统产生H2O2于储存池中；通过配置简易过滤装置的泵将污水输入所述电化学污水处理系统，同时将H2O2储存池中的H2O2输入所述电化学污水处理系统，通过电控模块控制直流电源给电化学催化反应区内的电极组施加电流并开启紫外光催化反应区内的紫外灯；污水在电化学催化反应区处理后进入紫外光催化反应区，最后通过排水口流出；所述太阳能发电系统向所述电气设备供电，在发电量不足时可使用内置蓄电池或连接市电使用。
[0014]与现有技术相比，本专利技术具有以下突出特点：（1）不需要外加氧化剂和催化剂，不需要预先调节污水pH值和电导率，可以适应多种类型和不同水质的污水处理要求。
[0015]（2）集成了多种电化学高级氧化技术和太阳能发电系统，能同时去除污水中的有机物、细菌等，污水处理成本低，处理过程高效安全。
[0016]（3）设备可移动，不需要大规模铺设污水收集管网，不受水温限制，设备启动快，运行稳定，管理维护成本低。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对本专利技术范围的限定。
[0018]图1为实施例提供的太阳能驱动污水电化学集成处理设备的示意图；图2为实施例提供的电化学污水处理系统中主体反应器的示意图；图3为实施例提供的使用太阳能驱动污水电化学集成处理设备对不同类型分散式污水进行处理的COD去除结果；图4为实施例提供的使用太阳能驱动污水电化学集成处理设备对分散式厕所废水进行处理的杀菌效果；图5为实施例提供的使用太阳能驱动污水电化学集成处理设备对不同类型分散式污水进行处理的能耗图；附图标记：1—太阳能光伏板；2—H2O2电化学发生器和H2O2储存池；3—泵；4—泵；5—直流电源；6—主体反应器；7—轮子；8—太阳能发电机；9—进水管；10—铁板阳极；11—不锈钢板阳极；12—碳毡阴极；13—过滤棉；14—溢流孔；15—紫外灯；16—出水管。
实施方式
[0019]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0020]参考图1，一种太本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳能驱动污水电化学集成处理设备，其特征在于，包括H2O2电合成系统、电化学污水处理系统和光伏发电系统；所述H2O2电合成系统为污水的电化学氧化处理过程提供H2O2，所述电化学污水处理系统用于处理污水，所述光伏发电系统用于向所述H2O2电合成系统和电化学污水处理系统提供电能；所述H2O2电合成系统包括H2O2电化学发生器、泵、直流电源和H2O2储存池；所述H2O2电化学发生器的阴极为空气主动扩散阴极，阳极为形稳电极，阴阳极通过导线与直流电源连接；所述电化学污水处理系统包括主体反应器、泵和直流电源；所述主体反应器包括电化学催化反应区和紫外光催化反应区；所述电化学催化反应区内设置电极组，所述电极组包括铁板阳极、形稳阳极和碳毡阴极，电极组通过导线与直流电源连接；所述紫外光催化反应区设置浸没式紫外灯；所述光伏发电系统包括光伏板和太阳能发电机；所述太阳能发电机包括负载接口、光伏电能接入口、市电接入口、蓄电池和信息显示模块。2.根据权利要求1所述的太阳能驱动污水电化学集成处理设备，其特征在于，所述电化学催化反应区内电极排布方式为铁板阳极和形稳阳极交替分布，形稳阳极可以采用不锈钢板，阴极为碳毡或者硝酸改性后的碳毡电极，所述阴阳极错位设置以形成折流板；所述电极均配合使用绝缘承托板固定。3.根据权利要求1所述的太阳能驱动污水电化学集成处理设备，其特征在于，所述主体反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：周明华，张齐展，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：