[发明专利]一种废水处理同时制氢的装置和方法

摘要

本发明属于电化学和废水制氢领域，涉及一种利用电化学法处理难降解废水同时制氢的装置和方法。本发明利用隔板(带孔隔板、隔膜或阳离子交换膜)将电解槽分为阳极区和阴极区，在阳极区电化学氧化处理难降解废水，同时在阴极区制氢，阳极气体和阴极气体氢气分别进行收集。本发明的装置采用双区域或多区域电催化，利用多孔隔板、隔膜或阳离子交换膜隔离阳极区和阴极区；根据水质特性选取不同的循环系统和电极结构的电解装置。在阳极区添加电气石类多金属或非金属氧化物作为填料构成三维电解强化阳极区有机物的降解。

主权项

一种利用电化学法处理难降解废水同时制氢的装置，其特征在于，电解装置包括电源、电解槽、循环系统三部分；电解槽包括阳极电极、阴极电极、阳极区、阴极区、阳极气体出口、阴极气体出口、阳极气体淋洗装置、气体净化装置以及带孔隔板或隔膜；电解槽通过带孔隔板或隔膜(或阳离子交换膜)分为阳极区和阴极区，阳极电极和阴极电极分别在阳极区和阴极区中，电解槽中的阳极电极和阴极电极通过导线和电源相连，电解过程中阳极产生的阳极气体通过阳极区上部的阳极气体出口进入阳极气体淋洗装置后收集处理，阴极产生的氢气经过阴极区上部的阴极气体出口，经过气体净化装置后收集；循环系统采用下述中的一种：(1)外循环系统：在电解槽的每个阳极区和阴极区分别进行循环，每个阳极区的上部都有一个阳极液进水口，下部都有一个阳极液出水口，每个阴极区的上部都有一个阴极液进水口，下部都有一个阴极液出水口；阳极区和阴极区之间可以用带孔隔板、隔膜或阳离子交换膜隔开；(2)内循环系统：电解槽的阳极区和阴极区通过带孔隔板隔开，孔在水位以下保证废水通过孔而气体不会进入其他区域；在电解槽一侧的阳极区上部有一个阳极液进水口，另一侧的阴极区下部有一个阴极液出水口；(3)处理含氨氮废水的外循环系统：电解槽的阳极区和阴极区通过阳离子交换膜隔开，废水在阳极区和阴极区分别进行循环；每个阳极区的上部都有一个阳极液进水口，下部都有一个阳极液出水口，每个阴极区的上部都有一个阴极液进水口，下部都有一个阴极液出水口；阴极液出水口通过给水泵输送至真空降膜鼓泡脱氨装置流程中，给水泵前有脱氨流量调节阀和阴极液流量调节阀，根据氨氮浓度是否符合要求选择通过真空降膜鼓泡脱氨装置脱氨后进入废水收集槽或直接进入废水收集槽；所述的空降膜鼓泡脱氨装置，包括降膜加热器、水收集罐、吸收装置和真空装置。降膜加热器由溶液分配室、两层筛板、筛孔、列管式加热室、蒸汽入口、冷凝水出口和排气口组成；降膜加热器顶部是溶液分配室，设两层筛板，筛板上有筛孔交错布置，进行溶液分布；溶液分配室的上部是排气口，排气口与吸收装置和真空装置相连；降膜加热器中部为列管式加热室，由列管组成，管程为溶液降液管，壳程为加热蒸汽空间并收集冷凝液；降膜加热器底部为水收集罐，水收集罐的上部有空气入口和曝气入口，下部有曝气盘，水收集罐的底部是溶液出口；在空气入口处直接接通大气或连接鼓风机阀门控制进气量；吸收装置是由一级吸收装置和氨吸收装置两部分组成；吸收装置采用多板折流吸收槽或填料塔吸收器；真空装置采用真空泵、风机或大气腿；(4)柱状电极内循环系统：电解槽中的电极采用柱状电极，阳极区和阴极区通过柱状带孔隔板隔开，阳极电极、阴极电极为圆柱形，且和带孔隔板为同心圆；阴极电极直接插在带孔圆柱中，产生的氢气自圆柱上部的阴极气体出口，经过气体净化装置后收集，阳极产生的阳极气体通过阳极区上部的阳极气体出口进入阳极气体淋洗装置后收集处理；电解槽的上部为阳极液进水口，下部为阳极液出水口，出水口与废水收集槽相连。