[发明专利]一种同步减污降碳脱氮除磷三维电催化处理装置及工艺

权利要求书

1.一种同步减污降碳脱氮除磷三维电催化处理装置，包括电催化反应池(1)、沉淀池(2)、第一电源(7)、第二电源(5)、曝气管(6)、进水管(8)、溢流管(4)、出水管(3)，所述电催化反应池(1)的一端与进水管(8)连通，电催化反应池(1)的另一端通过溢流管(4)与沉淀池的一端连通，沉淀池(2)的另一端与出水管(3)连通，其特征在于，所述电催化反应池(1)内沿水流方向呈间距依次设置有碳毡电极(10)、铁电极(11)、泡沫铜电极(12)、钛基涂层电极(15)，所述第一电源(7)的阴极与碳毡电极(10)连接，第一电源(7)的阳极与铁电极(11)连接，所述第二电源(5)的阴极与泡沫铜电极(12)连接，第二电源(5)的阳极与钛基涂层电极(15)连接，所述泡沫铜电极(12)、钛基涂层电极(15)之间设置有三维粒子电极(13)和曝气盘(14)，所述曝气盘(14)与曝气管连通，其中，第一电源(7)控制系统控制铁电极(11)铁离子的溶出，铁离子流经泡沫铜电极(12)和三维粒子电极(13)功能区域，进入第二电源(5)控制的催化系统中的铁离子一部分用于完善泡沫铜电极(12)催化成分的构建，在泡沫铜电极(12)上以静电吸附形式原位沉积形成羟基氧化物，负责将水体中的硝态氮还原成氮气；还有一部分铁离子进入三维粒子电极(13)功能区域也会在三聚氰胺海绵颗粒上吸附沉积形成铁的羟基氧化物，构建出能进行原位产双氧水并进行异相芬顿反应的三维粒子电极(13)。

2. 根据权利要求1 所述的一种同步减污降碳脱氮除磷三维电催化处理装置，其特征在于，所述碳毡电极(10)和铁电极(11)的间距为3-5cm，所述泡沫铜电极(12)和钛基涂层电极(15)的间距为5-8cm，所述泡沫铜电极(12)和钛基涂层电极(15)之间底部有曝气盘(14)，中间投放有三维粒子电极( 13)。

3. 一种同步减污降碳脱氮除磷三维电催化处理工艺，根据权利要求1或2 所述的一种同步减污降碳脱氮除磷三维电催化处理装置，由催化处理构建期和正常处理期组成，其特征在于，所述催化处理构建期的具体步骤为：

S1、通过进水管(8)排入PH 值为3-4 的废水，进水量为设计进水量的1/5；

S2、启动第一电源(7)和第二电源(5)，第一电源(7)调解电流大小为50-200mA，第二电源(5)控制电流大小为300-1000mA；

S3、投放三维粒子电极( 13)，并开启底部曝气，时间为1-2 天；所述正常处理期的具体步骤为：

S1、PH 值为3-4 的废水由进水管(8)进入电催化反应池(1)，启动第一电源(7)和第二电源(5)，第一电源(7)调解电流大小为50-150mA，第二电源(5)控制电流大小为300-1000mA；

S2、电催化反应池(1)中处理的污水经溢流管(4)进入沉淀池(2)，调解出水pH 值6-8，再加入体积分数0.05‰的PAM 溶液加速沉淀分离形成上清液排出。

4. 根据权利要求3 所述的一种同步减污降碳脱氮除磷三维电催化处理工艺，其特征在于，所述三维粒子电极( 13)的初步合成是将三聚氰胺海绵粒浸泡在含有金离子和钯离子的水溶液中充分吸附，然后再依次加入稳定剂和还原剂，使得金离子和钯离子快速还原，在三聚氰胺海绵粒上负载钯金合金催化成分，负载钯金合金的三聚氰胺海绵粒60°C烘干备用。

5. 根据权利要求4 所述的一种同步减污降碳脱氮除磷三维电催化处理工艺，其特征在于，所述三聚氰胺海绵粒的大小为1-2cm3 的方体或球型。

6. 根据权利要求4 所述的一种同步减污降碳脱氮除磷三维电催化处理工艺，其特征在于，所述金离子和钯离子的来源为氯金酸和氯化钯，金离子和钯离子的摩尔比为1:1，钯金合金的负载量为三聚氰胺海绵粒干重质量的1‰-3‰。

7. 根据权利要求4 所述的一种同步减污降碳脱氮除磷三维电催化处理工艺，其特征在于，所述稳定剂为聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、硫酸铵中的一种或几种，稳定剂的投加量为金和钯总质量的50-200 倍。

8. 根据权利要求4 所述的一种同步减污降碳脱氮除磷三维电催化处理工艺，其特征在于，所述还原剂为抗坏血酸、水合肼、盐酸羟胺中的一种或两种，还原剂的投加量为金和钯总质量的1-10 倍。