申请日2017.06.28
公开(公告)日2017.11.24
IPC分类号C02F9/08
摘要
本发明涉及一种超声协同臭氧处理废水的电化学装置，其包括第一反应器和第二反应器，第一反应器内部为污水处理腔，在污水处理腔内设有电化学装置，第一反应器的底部设有超声发射头阵列，第一反应器的底部连通蠕动泵管道，蠕动泵管道上设有蠕动泵，蠕动泵管道连接至第二反应器上，第二反应器中设有臭氧发生装置。本发明的废水处理装置结合了超声、臭氧、电化学三种处理方法，超声的空化效应与臭氧协同，更易在气‑液表面发生氧化反应，加强对有害物的降解，稳定提高废水处理能力，缩短处理时间，节约成本。
权利要求书
1.一种超声协同臭氧处理废水的电化学装置，其特征在于：其包括第一反应器和第二反应器，所述第一反应器内部为污水处理腔，在所述污水处理腔内设有电化学装置，所述第一反应器的底部设有超声发射头阵列，所述第一反应器的底部连通蠕动泵管道，所述蠕动泵管道上设有蠕动泵，所述蠕动泵管道连接至所述第二反应器上，所述第二反应器中设有臭氧发生装置;
废水进入所述污水处理腔中，所述超声发射头阵列发射超声与所述电化学装置协同对污水进行初步处理，初步处理后的废水通过所述蠕动泵泵入至所述第二反应器中，所述臭氧发生装置对废水进行二次处理后，废水带有臭氧气泡返回至所述第一反应器中，废水在所述第一反应器中再次超声降解和电化学降解。
2.根据权利要求1所述的超声协同臭氧处理废水的电化学装置，其特征在于：所述电化学装置的电极为纳米纤维修饰的掺硼金刚石电极。
3.根据权利要求2所述的超声协同臭氧处理废水的电化学装置，其特征在于：所述纳米纤维为聚醚砜树脂制成的纳米纤维。
4.根据权利要求1所述的超声协同臭氧处理废水的电化学装置，其特征在于：所述臭氧发生装置的材料为聚氯乙烯。
5.根据权利要求1所述的超声协同臭氧处理废水的电化学装置，其特征在于：还包括加热装置，所述加热装置设置在所述第一反应器中。
6.根据权利要求5所述的超声协同臭氧处理废水的电化学装置，其特征在于：所述加热装置为带有温度传感器的加热棒。
7.根据权利要求1所述的超声协同臭氧处理废水的电化学装置，其特征在于：还包括脉冲控制单元，所述脉冲控制单元设置在所述超声发射头阵列的一侧，所述脉冲控制单元控制所述超声发射头阵列的超声频率和时间。
8.根据权利要求1所述的超声协同臭氧处理废水的电化学装置，其特征在于：所述第一反应器内侧设有液位控制装置。
9.根据权利要求1所述的超声协同臭氧处理废水的电化学装置，其特征在于：所述第一反应器的上部设有废水入水口，所述废水入水口的下侧设有出水口，废水通过所述废水入水口进入所述第一反应器中，经过至少两级净化后的水从所述出水口排出所述第一反应器。
10.根据权利要求1所述的超声协同臭氧处理废水的电化学装置，其特征在于：所述第一反应器上还设有第一循环口和第二循环口，所述第一循环口连接所述蠕动泵管道的一自由端，所述第二循环口连接所述蠕动泵管道的另一自由端，在所述第一反应器中进行初步处理后的废水由所述第一循环口输入至所述第二反应器中，在所述第二反应器中进行臭氧处理，然后经过所述第二循环口循环回到所述第一反应器中。
说明书
一种超声协同臭氧处理废水的电化学装置
技术领域
本发明涉及废水处理领域，具体涉及一种超声协同臭氧处理废水的电化学装置。
背景技术
水体污染已引起全球范围内的广泛关注，我国的各种自然水资源水质恶化严重，污水处理势在必行。目前废水处理的方法很多，但问题也很突出：投资较大，效率低，运行费用高、操作不稳定等缺点。
当液体受到一定强度的超声波辐射后，溶液中会产生微小的空化气泡，寿命约为0.1μs，溶液中的空化气泡核在超声波作用下被激化，表现为空化气泡核的振荡、生长、收缩及崩溃等一系列动力学过程，在这一过程中，声场能量被高度集中在极小的空化气泡内，并在空化气泡快速闭合的瞬间产生高压、高温、冲击波、微射流、高能量密度及微聚变等物理、化学效应)。这样的超声效果导致空化气泡气-液膜界而区不仅存在高浓度自由基，而且还存在超临界水，废水中污染物的降解途径也可以是自由基氧化或者超临界水氧化。利用超声的空化现象可在气-液膜界面区使废水污染物发生降解反应。
臭氧的氧化性强，对水体中的污染物有一定的去除能力，具有在处理过程中不会产生三卤甲烷等致突变、致癌物质的优势。
随着工业发展的突飞猛进，许多工业废水中出现越来越多的人工合成有机物，而且这些有机物往往是生物难以降解的，此时利用电化学催化氧化处理是一个较好的选择。用一定材料制成的纳米纤维膜具有机械强度好、稳定性好、比表面积大、吸附能力强等特点，其在修饰电极后能有效的提高电极的比表面积，吸附更多的物质，在废水降解领域中，即可吸附更多的有害物质在电极表面发生氧化反应。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种超声协同臭氧处理废水的电化学装置，该装置稳定提高废水处理能力，缩短处理时间，节约成本。
一种超声协同臭氧处理废水的电化学装置，其包括第一反应器和第二反应器，所述第一反应器内部为污水处理腔，在所述污水处理腔内设有电化学装置，所述第一反应器的底部设有超声发射头阵列，所述第一反应器的底部连通蠕动泵管道，所述蠕动泵管道上设有蠕动泵，所述蠕动泵管道连接至所述第二反应器上，所述第二反应器中设有臭氧发生装置;
废水进入所述污水处理腔中，所述超声发射头阵列发射超声与所述电化学装置协同对污水进行初步处理，初步处理后的废水通过所述蠕动泵泵入至所述第二反应器中，所述臭氧发生装置对废水进行二次处理后，废水带有臭氧气泡返回至所述第一反应器中，废水在所述第一反应器中再次超声降解和电化学降解。
进一步包括，所述电化学装置的电极为纳米纤维修饰的掺硼金刚石电极。采用纳米纤维修饰的BDD电极，更能有效富集污水中的有害物质，提高降解效率。
进一步包括，所述纳米纤维为聚醚砜树脂制成的纳米纤维。电化学反应装置的掺硼金刚石电极的修饰材料采用了聚醚砜树脂制得的纳米纤维膜，纳米纤维膜具有机械强度好、稳定性好、比表面积大、吸附能力强等特点，修饰掺硼金刚电极后，能有效的提高电极的比表面积，吸附更多有害物质物质，电极表面更易发生氧化反应，促进废水中有害物质的降解。
进一步包括，所述臭氧发生装置的材料为聚氯乙烯。
进一步包括，还包括加热装置，所述加热装置设置在所述第一反应器中。
进一步包括，所述加热装置为带有温度传感器的加热棒。
进一步包括，还包括脉冲控制单元，所述脉冲控制单元设置在所述超声发射头阵列的一侧，所述脉冲控制单元控制所述超声发射头阵列的超声频率和时间。本发明采用智能脉冲单元控制超声发射阵列的工作时间和频率，根据不同对象自动调节，更加智能方便，循环处理设计也能够提高降解效率，减少降解成本，并且可以处理不同类型的废水。
进一步包括，所述第一反应器内侧设有液位控制装置。
进一步包括，所述第一反应器的上部设有废水入水口，所述废水入水口的下侧设有出水口，废水通过所述废水入水口进入所述第一反应器中，经过至少两级净化后的水从所述出水口排出所述第一反应器。
进一步包括，所述第一反应器上还设有第一循环口和第二循环口，所述第一循环口连接所述蠕动泵管道的一自由端，所述第二循环口连接所述蠕动泵管道的另一自由端，在所述第一反应器中进行初步处理后的废水由所述第一循环口输入至所述第二反应器中，在所述第二反应器中进行臭氧处理，然后经过所述第二循环口循环回到所述第一反应器中。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
本发明的废水处理装置结合了超声、臭氧、电化学三种处理方法，超声的空化效应与臭氧协同，更易在气-液表面发生氧化反应，加强对有害物的降解，稳定提高废水处理能力，缩短处理时间，节约成本。
本发明的第二反应器是带有臭氧发生装置的粗口径管道，臭氧本身具有强化性，循环废水经过带有臭氧发生装置的管道再次流入反应器1内时，带有大量臭氧微小气泡，结合超声产生的空化效应，空化气泡内部存在高压高温的环境，在空化气泡内部发生反应，产生的具有强氧化能力的·OH、·H、HO2·等自由基以及H2O2。这些具有高氧化活性的自由基和强氧化剂可以将溶液中的高分子有机污染物氧化降解成简单的、环境友好的小分子脂肪酸类化合物，或是最终氧化生成二氧化碳和水。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
