申请日2005.06.28
公开(公告)日2006.01.25
IPC分类号C02F1/461; C02F1/46
摘要
一种电化学催化氧化污水处理器，在罐体的上端设上盖，在上盖上设卸压阀、正极接线柱和负极接线柱，负极接线柱通过导线与罐体相连接，在罐体内轴向设绝缘套，在绝缘套的顶端设格网，在绝缘套的内壁设通过导线与正极接线柱相连接的内阳极板、在罐体内壁设通过导线与正极接线柱相连接的外阳极，在罐体侧壁底部设进水管、侧壁上部设出水管，在罐体内放置有催化剂。催化剂是金矿石粉1份、银矿石粉1～5份、锰矿石粉1～5份按体积份配制成混合料，高岭土与混合料与水的体积比为1∶1∶0.5，按常规方法冲压制成。本发明具有设计合理、结构简单、体积小、占地面积小、易于控制、效率高等优点，可用于工业废水以及油田污水处理。
权利要求书
1、一种电化学催化氧化污水处理器，其特征在于：在罐体(1)的上端设置有 上盖(2)，在上盖(2)上设置有卸压阀(3)、正极接线柱(7)和负极接线柱(8)， 负极接线柱(8)通过导线与罐体(1)相连接，在罐体(1)内轴向设置有绝缘 套(4)，在绝缘套(4)的顶端设置有格网(5)，在绝缘套(4)的内壁设置有通过 导线与正极接线柱(7)相连接的内阳极板(6)，在罐体(1)内壁设置有通过导线 与正极接线柱(7)相连接的外阳极(10)，在罐体(1)侧壁底部设置有与罐体(1) 内相联通的进水管(13)、侧壁上部设置有与罐体(1)内相联通的出水管(9)，在 罐体(1)内放置有催化剂(12)。
2、按照权利要求1所述的电化学催化氧化污水处理器，其特征在于：所说的 内阳极板(6)至少有20块;所说的外阳极(10)至少有30个。
3、按照权利要求1或2所述的电化学催化氧化污水处理器，其特征在于：所 说的内阳极板(6)是石墨板或渡钌的钛网;所说的外阳极(10)为铝或铁或锌材 棒状体。
4、按照权利要求1或2所述的电化学催化氧化污水处理器，其特征在于：所 说的一块内阳极板(6)与相邻一块内阳极板(6)之间的距离为6～20cm，一个外 阳极(10)与相邻一个外阳极(10)之间的距离为6～20cm。
5、按照权利要求3所述的电化学催化氧化污水处理器，其特征在于：所说的 一块内阳极板(6)与相邻一块内阳极板(6)之间的距离为6～20cm，一个外阳 极(10)与相邻一个外阳极(10)之间的距离为6～20cm。
6、按照权利要求1所述的电化学催化氧化污水处理器，其特征在于：所说的 催化剂(12)为蜂窝煤形结构。
7、一种权利要求1或6中的催化剂(12)，其特征在于它是由下述体积份的原 料制成混合料：
金矿石粉 1份
银矿石粉 1～5份
锰矿石粉 1～5份
高岭土与上述混合料与水的体积比为1∶1∶0.5，按常规方法冲压制成。
说明书
电化学催化氧化污水处理器
技术领域
本发明属于水、废水、或污水的处理技术领域，具体涉及到电解法。
背景技术
随着工业的发展，水源受各种有机物的污染增加，供水系统传统的加氯消毒方 法已被发现会形成对人体有害的物质。于是，研究新的替代杀菌手段日益成为国内 外研究的热点和重要发展方向。从30年代起就有用电杀菌的报道，但作用机理至 今仍不清楚。由于理论上的欠缺，在实际中表现为设备效果不稳定和耗电量过大等 问题，阻碍了它的推广应用。现有的各种电消毒水处理器，多是在添加了氯化钠等 电解质后，电解产生二氧化氯和次氯酸钠等杀菌剂。
油田废水产量大，据报道，开采1吨原油大约有9吨污水产出并需要处理，而 且成分复杂，除了含有可溶性盐类和重金属、悬浮的乳化的原油、固体颗粒、硫化 氢等天然的杂质外，还含有一些用来改变采出水性质的化学添加剂，以及注入地层 的酸类、除氧剂、润滑剂、杀菌剂、防垢剂等，水处理系统的细菌和结垢是两大难 题，严重地制约了正常生产。目前人们采用漂白粉、次氯酸钠、臭氧等方法来杀菌 消毒。漂白粉和次氯酸钠用于杀菌消毒时，由于它们所含有的有效氯成分低，杀菌 消毒效果差，难以实现自动化。臭氧和二氧化氯具有较高的杀菌消毒效果，因其生 产成本太高，在生产实际中难以实现。在处理结垢方面则主要采用添加防垢剂以防 止结垢，成本高、效果不显著。
目前最有代表型的污水处理设备，以油田水处理为例，其主要设备包括缓冲罐、 混合罐(又称反应罐)、沉降罐、过滤罐以及加药系统，该设备有3～5个加药罐、 3～5台柱塞泵、独立的输送管线以及控制仪表等。日处理10000方的污水处理站设 备投资不低于8000万元。在水处理过程中需要添加的药剂多达5种，包括絮凝剂、 混凝剂、杀菌剂、阻垢剂和缓蚀剂等，使污水处理的药剂费用每立方米方在0.8元 以上，加上设备折旧，处理污水每立方米的综合成本为5～10元。经这种设备处理 过的水存在成本高、腐蚀严重、水质不稳定、易结垢和细菌超标等缺点。
近年来，电化学在绿色工艺方面极具潜力，在环境污染治理方面越来越受到人 们的重视，特别是在废水中生物难降解有机物去除方面。电化学方法因其所具有的 功能多、操作简单、易于自动化并且具有环境兼容性等特点而倍受人们重视。用电 化学方法来清除水中的污染有直接电解法和间接电解法。
直接电解法是指污染物在电极上直接被氧化或还原而从废水中去除，直接电解 法可分为阴极过程和阳极过程，阳极过程指污染物在阳极表面氧化而转化成毒性较 低的物质或易生物降解物质，甚至发生有机物无机化，从而达到削减污染的目的， 如苯胺染料进行直接电氧化，去除率达97.5%，其中72.5%转化为CO2，阴极过程是 指污染物在阴极表面还原而得以去除，主要用于卤代烃的还原脱卤和重金属的同收， 从而提高了有机物可生化性。在这种情况下，电化学过程作为生物处理过程的前处 理手段是有效的。
间接电解法指利用电化学产生的氧化还原物质作为反应剂或催化剂，使污染物 转化成毒性更小的物质，间接电解可分为可逆过程和不可逆过程。可逆过程(媒介 电化学氧化)指的是氧化还原物质在电解过程中可电化学再生和循环使用，如悬浮 于溶液中的Fe2O3和MnOx等金属氧化物，在电化学过程中被氧化成高价态，然后这 些高价态物质去氧化有机物。此时，高价态氧化物被还原成原价态的物质，这样周 而复始达到氧化去除污染物的目的。同样也可以将氧化还原物质固定在电极的表 面，可以避免繁琐的分离过程。不可逆过程指利用不可逆电化学反应产生的物质， 如具有氧化性能的氯酸盐、次氯酸盐、过氧化氢及臭氧等氧化有机物的过程;还可 以利用电化学反应产生。
发明内容
本发明所要解决的一个技术问题在于克服上述污水处理设备的缺点，为污水处 理提供一种设计合理、结构简单、使用方便、除污效果好的电化学催化氧化污水处 理器。
本发明所要解决的另一个技术问题在于为电化学催化氧化污水处理器提供一 种使用效果好的催化剂。
解决上述技术问题所采用的技术方案是：在罐体的上端设置有上盖，在上盖上 设置有卸压阀、正极接线柱和负极接线柱，负极接线柱通过导线与罐体相连接，在 罐体内轴向设置有绝缘套，在绝缘套的顶端设置有格网，在绝缘套的内壁设置有通 过导线与正极接线柱相连接的内阳极板，在罐体内壁设置有通过导线与正极接线柱 相连接的外阳极，在罐体侧壁底部设置有与罐体内相联通的进水管、侧壁上部设置 有与罐体内相联通的出水管，在罐体内放置有催化剂。
本发明的内阳极板至少有20块。本发明的外阳极至少有30个。
本发明的内阳极板是石墨板或渡钌的钛网。本发明的外阳极为铝或铁或锌材棒 状体。
本发明的一块内阳极板与相邻一块内阳极板之间的距离为6～20cm，一个外阳 极与相邻一个外阳极之间的距离为6～20cm。
本发明的催化剂为蜂窝煤形结构。
上述的催化剂是由下述体积份的原料制成混合料：
金矿石粉 1份
银矿石粉 1～5份
锰矿石粉 1～5份
将金矿石、银矿石、锰矿石、高领土用粉碎机粉碎，过200目筛，金矿石、银 矿石、锰矿石粉按体积比混合后再与高领土混合，然后加入水，高岭土与上述混合 料与水的体积比为1∶1∶0.5，用搅拌机搅拌，用模具压制成蜂窝煤块状结构。
本发明在外加电场的作用下，通过一系列化学反应、电化学过程或物理过程， 产生大量的自由基、O2、Cl2，利用自由基、O2、Cl2的强氧化性对污水中的污染物进 行降解，使难降解的有机物或生物毒性污染物转化为可生物降解物质。在催化氧化 污水处理过程中产生的OH，直接与污水中的有机污染物反应，将其降解为二氧化碳、 水和简单的有机物，使污水中的污物以及漂浮物进行絮凝、并对有毒物质进行杀菌 消毒。在污水处理过程中，不需添加氧化剂、还原剂，避免了由于添加化学药剂而 引起的二次污染，还可通过控制电位，使电极反应具有高度的选择性，防止副反应 发生。发明人用本发明对油田污水、含铬电镀废水、染色废水、城市工业废水进行 了对比除污实验，实验证明，采用本发明处理过的污水，经检测其主要技术指标达 到国家部颁标准。本发明与目前使用的污水处理装置相比，具有设计合理、结构简 单、体积小、占地面积小、易于控制、效率高、能耗低、使用方便、除污效果显著、 无二次污染等优点，可用于工业废水以及油田污水处理。
