[发明专利]一种基于电化学的废气废水耦合净化系统及其净化方法

权利要求书

1.一种基于电化学的废气废水耦合净化系统，包括光电处理塔、气相氧化塔、液相氧化塔、瀑气风机和喷淋水泵；其特征在于：所述的光电处理塔包括设置在前的等离子体催化模组和设置在后的光催化模组；所述的等离子体催化模组包括交替布置的多级等离子体发生器和等离子体催化网；所述的光催化模组包括交替布置的多级紫外灯管和紫外线催化网；所述的气相氧化塔包括汇气集箱、一号电解槽、二号电解槽、一号过滤层、二号过滤层和喷淋管；一号电解槽由格栅板、设置在格栅板上的微电解填料和埋在微电解填料中的一号电极组构成；二号电解槽由格栅板、设置在格栅板上的微电解填料和埋在微电解填料中的二号电极组构成；汇气集箱分隔为一号箱室、二号箱室和三号箱室，一号箱室与二号箱室只有顶部相通，二号箱室与三号箱室只有底部相通；一号箱室由一号电解槽的格栅板分成上下两部分，二号箱室由二号电解槽的格栅板分成上下两部分；一号过滤层和二号过滤层上下间隔布置在三号箱室；所述的液相氧化塔包括三号电解槽、四号电解槽和瀑气管；三号电解槽布置三号电极组；四号电解槽布置四号电极组和参比电极；

所述的光电处理塔的出口和一号箱室底部的一号接口通过烟风管路连通；所述的瀑气风机进风口由烟风管路连通一号箱室的一号接口烟风管路，出风口连通三号电解槽的十二号接口并连通瀑气管；所述的喷淋水泵由水管路连通三号电解槽的十三号接口和气相氧化塔的六号接口并连通喷淋管；三号箱室顶部的五号接口为净化气排放口；

所述的一号箱室底部的三号接口为排水口与三号电解槽的十号接口由水管路连通；三号电解槽和四号电解槽以十一号接口为排气口与一号箱室的二号接口由气管路连通；二号箱室底部的四号接口为排水口分别与三号电解槽的八号接口和四号电解槽的七号接口由水管路连通；三号电解槽的九号接口为废水进水口；四号电解槽底部的十四号接口为净化水排放口。

2.根据权利要求1所述的一种基于电化学的废气废水耦合净化系统，其特征在于：所述的等离子体催化网为双层铁丝网，内填充TiO₂、铂基催化剂、质子沸石、Y沸石、NaX沸石、NaY沸石、LaCoO₃、Ag/CeO₂、MnO₂和γ-Al₂O₃催化剂中的一种或几种组合。

3.根据权利要求1所述的一种基于电化学的废气废水耦合净化系统，其特征在于：所述的紫外线催化网为双层铁丝网，内填充TiO₂、活性碳及氧化铁混合物制成的催化剂。

4.根据权利要求1所述的一种基于电化学的废气废水耦合净化系统，其特征在于：所述的微电解填料为铁-碳合金。

5.根据权利要求1所述的一种基于电化学的废气废水耦合净化系统，其特征在于：所述的一号电极组和二号电极组材质为铁板或不锈钢板；所述的三号电极组和四号电极组的阳极为DSA阳极，阴极为铂、Cu—Zn合金或Ti中的一种；所述的参比电极为氯化银电极或甘汞电极。

6.根据权利要求1所述的一种基于电化学的废气废水耦合净化系统，其特征在于：所述的各电极组均与直流电源的对应接线端子连接，各电极组的极板间距1～10cm；直流电源的电压为0～20V。

7.根据权利要求1所述的一种基于电化学的废气废水耦合净化系统，其特征在于：所述的三号电解槽和四号电解槽也添加微电解填料。

8.根据权利要求1所述的一种基于电化学的废气废水耦合净化系统，其特征在于：所述的净化气排放口处设有监测SOx、NOx和VOCs浓度的检测器，且检测器通过反馈的SOx、NOx和VOCs浓度来控制等离子体发生器的启停、电压和频率，控制紫外灯管的启停，控制一号电极组和二号电极组的启停、电压和电流，以及控制三号电极组和四号电极组的启停、电压和电流。

9.一种基于电化学的废气废水耦合净化方法，其特征在于：将废气引入光电处理塔，经多级等离子体发生器和等离子体催化网构成的等离子体催化模组的分解和氧化，废气被部分净化，再通入由多级紫外灯管和紫外线催化网构成的光催化模组，再次被净化后沿烟风管路一部分由一号接口进入气相氧化塔净化，另一部分沿烟风管路经瀑气风机引入液相氧化塔的十二号接口并连通瀑气管作为瀑气；

气相氧化塔中，将汇气集箱分隔成一号箱室、二号箱室和三号箱室，一号箱室与二号箱室只有顶部相通，二号箱室与三号箱室只有底部相通；一号箱室和二号箱室均由格栅板分成上下两部分；一号过滤层和二号过滤层上下间隔布置在三号箱室；引入气相氧化塔的废气，经汇气集箱的匀气后经格栅板进入一号电解槽，在一号电解槽和二号电解槽内的微电解填料上方布置喷淋管喷淋水；喷淋水来自三号电解槽，经十三号接口由喷淋水泵通过水管路加压输送到气相氧化塔的六号接口并连通喷淋管；废气经一号电解槽净化后再进入汇气集箱的顶部，匀气后进入二号电解槽再次净化后再进入汇气集箱的二号箱室底部，经一号电解槽和二号电解槽的基于Fe-C微电解和电-Fenton反应的电化学耦合氧化-絮凝反应，以及与来自三号电解槽的带有活性基团的喷淋水共同作用，光电处理塔遗留的有机物被分解净化；汇气集箱的二号箱室底部匀气后的气体进入一号过滤层和二号过滤层脱除水雾，净化气出五号接口完成废气的净化达标排放；

将废水由九号接口送入液相氧化塔的三号电解槽；一号电解槽的喷淋水流出三号接口由水管路经十号接口流入三号电解槽，二号电解槽的喷淋水流出四号接口一部分由水管路经八号接口流入三号电解槽，另一部分由水管路经七号接口流入四号电解槽；三号电解槽中布置有三号电极组，三号电解槽和四号电解槽的槽底布置有瀑气管接十二号接口并连通瀑气风机出口；三号电解槽和四号电解槽瀑气结束后的废气，经十一号接口通过烟风管路到达二号接口并进入汇气集箱的一号箱室底部，由气相氧化塔净化；三号电极组通电后，三号电解槽中的废水与气相氧化塔的喷淋水带入的铁离子发生电化学耦合氧化-絮凝反应，产生的部分·OH和H₂O₂经十三号接口流出，沿水管路经喷淋水泵加压后送往气相氧化塔作为喷淋水，再次经基于Fe-C微电解和电-Fenton反应的电化学耦合氧化-絮凝反应，一部分回到液相氧化塔的三号电解槽继续氧化分解，另一部分送往四号电解槽氧化；四号电解槽布置有四号电极组和参比电极，其中四号电极组为工作电极组；经七号接口流入四号电解槽的喷淋水，由参比电极电位差判断净化程度，净化水出十四号接口完成废水的净化达标排放。