高盐废水的光电催化处理系统及方法与流程

本发明涉及一种废水处理技术领域，且特别涉及一种高盐废水的光电催化处理系统及方法。

背景技术：

随着我国工业化水平的不断提高，工业用水量不断增加，工业生产过程如石油炼制、化工产品生产等产生大量工业废水，废水中常含有大量人工合成类难降解有机污染物如苯类、联苯类、酚类等，该类物质一般具有结构稳定、毒性大、生物降解周期长等特点，一经排入水体对地表水环境造成严重污染。光电催化氧化技术作为一种高级氧化处理技术，它通过极板表面光催化作用，使系统内产生大量强氧化基团，如羟基自由基，从而使废水中污染物分解为二氧化碳和水，实现污染物的快速有效去除，将光电催化氧化技术用于工业废水深度处理具有氧化性强、对污染物无选择性、反应时间短等特点，但同时也存在一些技术问题，主要表现为：系统污染物去除能力较低，无法有效调节广电催化反应速率，光电催化氧化体系容易产生“浓差极化”现象，尤其当污染物底物浓度较低时，污染物不能及时扩散，造成光电催化氧化效率显著下降，能耗增大，处理成本增加；极板抗污染性较差，极板表面易结垢，长时间运行后，造成涂层脱落，极板使用寿命降低，并影响出水水质和系统运行稳定性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高盐废水的光电催化处理系统，实现光催化系统与电催化氧化系统的有机结合，有效调节提高光电催化氧化效率，强化系统污染物去除能力和抗染污能力，同时延长电极板使用周期。

本发明的另一目的在于提供一种高盐废水的光电催化处理方法，有效降解高盐废水的有机物，使高盐废水快速达到合格排放标准。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出一种高盐废水的光电催化处理系统，包括光电催化处理设备，光电催化处理设备开设有进水口与出水口，光电催化处理设备连通有曝气装置。

其中，光电催化处理设备开设有电解槽，电解槽内间隔设置有阳极电极板与阴极电极板，光电催化处理设备包括与电解槽可拆卸配合的盖体，盖体开设有开口，盖体包括罩覆于开口的保护壳，以及滑动嵌设于开口的第一滑块与第二滑块，第一滑块、第二滑块分别与阳极电极板、阴极电极板连接并带动阳极电极板、阴极电极板沿开口的延伸方向滑动，保护壳连通有抽气泵，阳极电极板与阴极电极板分别穿过保护壳电连接有电源，电解槽内填充有光电催化剂，电解槽位于阳极电极板远离阴极电极板的一侧设有多个紫外灯。

本发明提出一种高盐废水的光电催化处理方法，将高盐废水经上述光电催化处理系统处理。

本发明较佳实施例的提供的高盐废水的光电催化处理系统及方法的有益效果是：通过对阳极电极板、阴极电极板以及紫外灯管之间距离的调节，有效调控光催化反应效率，通过调节阴极电极板相对于阳极电极板之间的距离，搅动水流，有效促进废水内氧气的含量，促进光电催化反应效率，同时搅动的水流有效避免了发生“浓差极化”现象，使污染物及时扩散，增强电催化氧化效率，且由于催化电解产生的阴极电极板和光电催化剂表面的气液两相流，增大了二者表面湍流程度，减缓二者表面结垢的趋势，延长使用时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明第一实施例提供的高盐废水的光电催化处理系统的结构示意图；

图2为本发明第一实施例提供的光电催化处理设备的结构示意图；

图3为本发明第一实施例提供的第一滑块的结构示意图；

图4为本发明第一实施例提供的第一安装孔的剖面结构示意图。

图标：100-高盐废水的光电催化处理系统；200-光电催化处理设备；210-电解槽；211-进水口；220-盖体；221-盖体本体；222-开口；223-滑槽；224-第一滑块；225-第一推杆；226-第一滑块本体；227-第二滑块；228-第二推杆；229-第二滑块本体；230-保护壳；231-第一安装孔；232-密封圈；240-阳极电极板；241-导线；250-阴极电极板；260-电源；270-光电催化剂；280-紫外灯；290-抽气泵；300-尾气处理设备；400-曝气装置；500-固液分离设备；510-排污口；520-出液口。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

第一实施例

请参阅图1，本实施例提供一种高盐废水的光电催化处理系统100，包括光电催化处理设备200、曝气装置400以及固液分离设备500。

请参阅图2，光电催化处理设备200开设有电解槽210，以及与电解槽210连通的进气口(图未示)、进水口211以及排水口(图未示)，其中进水口211以及排水口均连通有阀门进行控制水流量。

光电催化处理设备200包括盖体220、阳极电极板240、阴极电极板250、紫外灯280、电源260、光电催化剂270以及抽气泵290。

具体地，盖体220包括盖体本体221、第一滑块224、第二滑块227以及保护壳230。

其中，盖体本体221与电解槽210可拆卸配合，从而便于清洗电解槽210内部以及更换电解槽210内零部件。盖体本体221开设有贯穿盖体本体221的开口222，该开口222优选为狭长形开口222。

本实施例中，盖体本体221沿开口222的长度方向的两侧沿开口222设置有滑槽223，其中，第一滑块224与第二滑块227分别滑动嵌设于滑槽223内。

具体地，请参阅图3，第一滑块224包括相互连接的第一推杆225和第一滑块本体226，通过外力推动第一推杆225带动第一滑块本体226沿开口222的长度方向滑动。优选地，第一推杆225沿开口222的宽度方向的长度小于开口222的宽度方向，即第一推杆225与开口222留有间隙，便于降解产生的废气从电解槽210中溢出。

其中第二滑块227与第一滑块224对称设置，且第二滑块227的结构与第一滑块224的结构相同，即第二滑块227包括相互连接的第二推杆228、第二滑块本体229，在此不做赘述。

保护壳230罩覆于开口222的上端，用于防止气体直接溢出至大气污染环境。优选地，保护壳230开设有通孔(图未示)以及与第一推杆225配合的第一安装孔231、与第二推杆228配合的第二安装孔(图未示)。

请一并参阅图3以及图4，第一安装孔231沿其轴向的两端设置有台阶，台阶处设置有密封圈232，用于防止废气从第一安装孔231与第一推杆225的间隙处溢出，污染环境。第二安装孔结构与第一安装孔231的结构相同，也安装有密封圈232，在此不做赘述。

阳极电极板240设置于电解槽210内且与第一滑动块本体的中心连接，从而第一滑块224滑动时带动阳极电极板240滑动，本实施例中，即阳极电极板240沿垂直于阳极电极板240的延伸方向运动。

阳极电极板240为钛基材表面固载锡铱系氧化物以及贵金属制备而成的网状贵金属阳极电极板，贵金属物质为铂、钌、铷和锆中的至少一种，本实施例中，优选为阳极电极板240为钛基材表面固载锡铱系氧化物以及贵金属锆制备而成的网状贵金属阳极电极板，其光催化活性高，效果佳。

阴极电极板250设置于电解槽210内且与第二滑动块本体的中心连接，从而第二滑块227滑动时带动阴极电极板250滑动，且当第一滑动块本体与第二滑动块本体互相抵触时，阴极电极板250与阳极电极板240之间留有间隙，防止阴极电极板250与阳极电极板240之间距离过近导致的二者之间的电容过高，击穿阴极电极板250与阳极电极板240，导致的维修成本增加；并且，阴极电极板250与阳极电极板240之间的距离过近时，还会导致二者之间不易分布光电催化剂270。

阴极电极板250的材质可以为钛、不锈钢、活性炭纤维、多孔石墨等，本实施例中优选为钛，其在催化电解产生时，会在表面产生气液两相流，增大了表面湍流程度，减缓其表面结垢的趋势，延长使用时间。

本实施例中，阴极电极板250沿垂直于阴极电极板250的延伸方向运动。

优选地，阳极电极板240远离电解槽210的一端与阴极电极板250远离电解槽210的一端均通过穿设于通孔内的导线241与电源260电连接，优选地，导线241呈螺旋状，从而在线长不变的基础上满足阳极电极板240与阴极电极板250的相对滑动导致的距离变化，节省制作成本。

通过上述阴极电极板250与阳极电极板240与电源260电连接，具体地，电源260为低压直流电源，从而使离子定向运动，其电流大小可根据实际情况进行调节。且高盐废水可以有效降低槽电压，降低耗电，减少耗能，并有效沉淀高盐废水中的Ca²⁺、Mg²⁺等。

反应进行过程中，由于污染物不断降解，浓度变低不能及时扩散，会造成光电催化氧化效率显著下降，通过移动阳极电极板240与阴极电极板250之间的位置，带动水流波动，既使污染物扩散，消除或降低“浓差极化”现象，也使光电催化剂270扩散，以及增大溶氧量，提高光电催化氧化效率。还可以针对不同类型的高盐废水，根据实际情况在反应开始前调整阳极电极板240与阴极电极板250之间的距离，在最优化的槽电压范围内进行高盐废水的处理，提升催化氧化效率。

光电催化剂270以多孔三氧化二铝或多孔二氧化硅为载体，表面负载有二氧化钛、二氧化锆中的至少一种活性物质，光电催化效果佳，优选地，光电催化剂270的粒径为1-9cm，催化效率较佳的基础上便于分离。

紫外灯280设置于电解槽210位于阳极电极板240远离阴极电极板250的一侧，用于与光电催化剂270、阳极电极板240、阴极电极板250配合，形成光催化系统，有效降解高盐废水内的有机物。紫外灯280与电源260电连接。

抽气泵290与出气口连通，用于抽离电解槽210产生的废气，优选地，抽气泵290远离出气口的一端连通有尾气处理设备300。

曝气装置400与进气口连通，优选地，曝气装置400采用氧气、空气或臭氧作为曝气介质，提高废水中氧气含量，提高光电催化氧化效率，有效降解有机物。

固液分离设备500与排水口连通，具有排污口510以及出液口520，其中，光电催化反应后得到的液体经出液口520流出，进入下一级废水处理系统，而经降解产生的固体沉淀则经排污口510排出。

本发明还提供了一种由上述光电催化处理系统处理的高盐废水的光电催化处理方法，具体地，将高盐废水通过进水口211进入电解槽210内，打开电源260，进行光电催化氧化，期间，曝气装置400不断进行压缩空气并输入至电解槽210内，还可调整阴极电极板250、阳极电极板240以及紫外灯280三者之间的距离，调整光电催化氧化进程，同时带动高盐废水流动，增大溶氧量以及避免发生“浓差极化”现象。反应期间，产生的废气经由抽气泵290抽出输入至尾气处理设备300中，进行处理，反应完成后，产生的固体沉淀经固液分离设备500的排污口510排出，经光电催化氧化处理后的废水经固液分离设备500的出液口520输出。

综上所述，本发明较佳的实施例提供的高盐废水的光电催化处理系统及方法，操作工方便，耗能地，能够有效促进光电催化氧化效率，节省成本。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。