[实用新型]一种低能耗的难降解有机废水电化学处理装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及环境保护领域水处理工业技术领域，尤其是涉及一种低能耗的难降解有机废水电化学处理装置及方法。

背景技术

水体污染日趋广泛，污染物的成分越来越复杂，性质多变，严重威胁生态环境和人类的健康与安全。众多工业废水，如焦化，染料，制药，有机化学品合成/造纸，钢铁，金属加工等行业废水及垃圾渗滤液，具有毒性高，浓度大且难生物降解的特点，治理难度很大，利用传统的水处理技术对此类污水难以获得满意的处理效果。电化学高级氧化技术是一种绿色的污水处理方法。电化学氧化利用电极表面产生的自由基(如羟基自由基)或生成的氧化剂(如次氯酸)，可有效氧化降解水中有机污染物。但目前电化学方法但存在诸多问题：水处理过程中废水的挥发量达，得水率低；电极间距大，导致电解槽压高，能耗大；废水处理同时，阴阳极分别会析氯析氧和析氢，传统电解槽两种气体容易出现混合，存在极大的安全隐患；废水处理过程中为了增加废水的电导率，降低电解槽压和能耗，往往需要在废水中加入支持电解质，这既增加了水处理的药剂成本，处理水需继续脱盐。最近，加拿大科技工作者PCT专利(WO2012/167375)设计了一种基于固态聚合物电解质(solid polymer electrolyte,SPE)燃料电池技术的污水处理电解槽，在无需添加支持电解质的情况下，大幅地降低污水处理的槽压和能耗，解决了电解过程析出的氧、氢混合的问题。但是该技术还存在诸多问题没有解决：

1.该实用新型所用碳/石墨基底的阳极非稳定阳极，在长期的电氧化过程会发生较为严重的碳腐蚀，降低电极寿命、稳定性和电流效率，并严重影响 电解槽的污水处理效率；

2.需要采用价格昂贵的Pt等作为阴极催化剂，增加了反应器的成本；

3.电解槽阴极为气体扩散电极，无水流过，极易发生阳离子Ca²⁺、Mg²⁺等产碱(如Ca(OH)₂、Mg(OH)₂等)结垢堵塞电极，长期运行带来阴极极化与能耗的增加，降低阴极寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的在于设计一种新型的低能耗的难降解有机废水电化学处理装置，解决上述问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种低能耗的难降解有机废水电化学处理装置，包括预处理装置和SPE电解槽组，所述SPE电解槽组包括至少一个SPE电解槽，当所述SPE电解槽组包括两个以上所述SPE电解槽时，所述SPE电解槽之间并列设置；所述预处理装置的进水口连通待处理废水源，所述预处理装置的出水口连通到每个所述SPE电解槽；

所述SPE电解槽包括离子交换膜和在所述离子交换膜两侧的阳极室和阴极室；

所述阳极室包括阳极端板、多孔阳极支撑材料和阳极催化层，所述阳极端板上面向所述离子交换膜的一侧设有阳极流场槽，所述阳极流场槽的进水端设有阳极进水口，所述阳极流场槽的出水端设有阳极出水口；所述阳极催化层和所述多孔阳极支撑材料密封设置在所述阳极端板与所述离子交换膜之间；所述阳极催化层位于所述离子交换膜与所述多孔阳极支撑材料之间，并且紧贴在所述多孔阳极支撑材料上；所述多孔阳极支撑材料上设有阳极集流体，所述阳极集流体密封伸 出所述阳极端板与所述离子交换膜之外；

所述阴极室包括阴极端板和多孔阴极催化材料，所述阴极端板上面向所述离子交换膜的一侧设有阴极流场槽，所述阴极流场槽的进水端设有阴极进水口，所述阴极流场槽的出水端设有阴极出水口；所述多孔阴极催化材料密封设置在所述阴极端板与所述离子交换膜之间；所述多孔阴极催化材料上设有阴极集流体，所述阴极集流体密封伸出所述阴极端板与所述离子交换膜之外；

所述预处理装置的出水口连通到每个所述SPE电解槽阳极进水口，每个所述SPE电解槽阳极出水口连通到处理水出口；

每个所述SPE电解槽的阴极进水口连通到自来水源或待处理废水源；每个所述SPE电解槽的阴极出水口连通到处理水集水槽或者循环至阴极进水。

所述多孔阳极支撑材料为耐腐蚀的金属丝编制网，目数为50-400目；金属丝的直径为10-500微米；所述金属丝编制网的厚度为100微米-1000微米，所述金属丝编制网为孔隙率>40％，孔径>1微米的多孔金属板或为孔径>1×2毫米的冲孔金属网；