广东东莞市珠江海咸水淡化研究所

　　1. 一种电化学废水处理系统，它由电反应塔以及气浮塔组成，所述气浮塔设置于所述电反应塔的上部，其特征在于：所述电反应塔自下而上依次设置有分布区、FeC填料区、电极区、絮凝区以及导流区，所述分布区与FeC填料区之间设置有孔板，所述电极区的下方设置有电极支撑梁，所述絮凝区的两端均设置有旋流板，所述气浮塔自下而上依次设置有滤水区、砂滤层、气浮分离区以及渣斗，所述渣斗的开口位于气浮分离区的上方，所述分布区连接有用于提供废水的进水泵。

　　2. 根据权利要求1所述的电化学废水处理系统，其特征在于，所述渣斗的底部设置有用于排出浮渣的排渣管，所述滤水区设置有用于排出滤水的排水管。

　　3. 根据权利要求1所述的电化学废水处理系统，其特征在于，所述电反应塔呈立式圆筒状，所述气浮塔套设在电反应塔的上部，所述气浮分离区设置于导流区的上方。

　　4. 根据权利要求1所述的电化学废水处理系统，其特征在于，所述电极区设置有电极板，其中阳极板为Ti/Ru复合阳极板，阴极板为不锈钢板。

　　5. 根据权利要求4所述的电化学废水处理系统，其特征在于，所述阴极板与阳极板交替布置。

　　6. 根据权利要求1所述的电化学废水处理系统，其特征在于，所述FeC填料区填充有FeC填料，所述絮凝区填充有塑料球。

　　7. 根据权利要求1所述的电化学废水处理系统，其特征在于，还包括循环泵，所述循环泵的进水端通过管道连通导流区，循环泵的出水端通过管道连通分布区。

　　8. 根据权利要求1所述的电化学废水处理系统，其特征在于，所述分布区连接有用于向分布区提供压缩空气的空气支管。

　　9. 一种应用权利要求1～8任意一项所述的电化学废水处理系统进行废水处理的方法，其特征在于，它由以下步骤组成：

　　（1）将待处理的废水注入分布区，废水穿过所述孔板向上推动FeC填料区的FeC填料呈流态化上下翻滚并进入电极区，形成三维流化床电解槽；

　　（2）在电极区，阴极板产生的H2将废水中的部分污染物还原，阳极板产生O2将废水中的部分污染物氧化，FeC填料产生大量Fe3+以及Al3+，并在水中水解成Fe（OH）2絮凝体及AL（OH）3絮凝体，Fe（OH）2絮凝体及AL（OH）3絮凝体吸附废水中的污染物以及阴阳极板产生的气泡，上浮至絮凝区；

　　（3）在絮凝区，旋流板使得上升的水流进行旋转，塑料球在旋转水流以及气体的作用下不断翻滚、碰撞、叠加，使得絮凝体不断凝聚长大，水流以及絮凝体以旋流方式穿过导流区进入气浮分离区；

　　（4）在气浮分离区，絮凝体在气泡的作用下继续上浮，并被旋转水流挤向塔壁，清水向下穿过砂滤层后进入滤水区，完成絮凝体与水的分离；

　　（5）上浮的絮凝体在气浮分离区的上部不断累积，形成浮渣，当累积的浮渣高出渣斗的开口时落入渣斗，并排至系统外部。

　　10.根据权利要求9所述的废水处理的方法，其特征在于，在向分布区注入废水的同时，通过空气支管向分布区连续通入压缩空气。

　　一种电化学废水处理系统及应用其进行废水处理的方法

　　技术领域

　　本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种电化学废水处理系统及应用其进行废水处理的方法。

　　背景技术

　　改革开放以来，我国的工业经济取得了快速的发展，但是同时也造成了严重的环境污染，其中在工业、农业发展过程中产生的废水对环境的污染尤为严重，工业废水中往往含有大量难以降解的有机物、无机物、重金属和油污等杂质，严重影响着人类的健康和生存环境，同时也加剧了我国水资源的紧张局面。

　　为了对废水进行再处理，减少对环境以及人类健康的危害，人们一直致力于废水处理方法的研究，包括物理法、化学法以及生物法等，但是上述处理方法存在设备复杂、投资大、处理工艺长、处理成本高的缺点。在此基础上人们研究了采用电化学方法处理废水的工艺，该方法具有处理效率高、占地面积小、操作方便等优点，并且处理过程中有时可以无需添加化学试剂，是一种对环境无污染的绿色技术，已经成为了目前进行废水处理的主要方法。但是采用电化学处理系统及方法进行废水处理的过程中容易造成电极的钝化，需要定期进行电极的再生，增加了处理成本；同时在废水处理的过程中，废水中的污泥等杂质容易聚集粘附在电极的表面，因此，每隔一段时间需要中断对废水的处理过程而对电极进行清洗操作，这样就会导致废水处理效率的降低，运行成本偏高，不适于大流量连续的废水处理的场合。

　　发明内容

　　本发明的目的是针对现有技术的不足提供一种电化学废水处理系统，该设备结构简单、占地面积小，安装操作简便，所需投资少。

　　本发明的另一目的是提供一种应用上述处理系统进行废水处理的方法，可使得废水处理处于连续的运行状态，提高了废水处理的效率，有利于降低成本。

　　为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案。

　　一种电化学废水处理系统，它由电反应塔以及气浮塔组成，所述气浮塔设置于所述电反应塔的上部，所述电反应塔自下而上依次设置有分布区、FeC填料区、电极区、絮凝区以及导流区，所述分布区与FeC填料区之间设置有孔板，所述絮凝区的两端均设置有旋流板，所述气浮塔自下而上依次设置有滤水区、砂滤层、气浮分离区以及渣斗，所述渣斗的开口位于气浮分离区的上方，所述分布区连接有用于提供废水的进水泵。

　　其中，所述渣斗的底部设置有用于排出浮渣的排渣管，所述滤水区设置有用于排出滤水的排水管。

　　其中，所述电反应塔呈立式圆筒状，所述气浮塔套设在电反应塔的上部，所述气浮分离区设置于导流区的上方。

　　其中，所述电极区设置有电极板，优选的阳极板为Ti/Ru复合阳极板，Ti/Ru复合阳极板表面光滑，产生的气泡直径较小而且均匀集中，90％以上的气泡直径介于10～30µｍ之间，气浮效果好，另外Ti/Ru复合阳极板性能稳定，在强酸介质中不溶解，使用寿命长；所述阴极板为不锈钢板，产生的气泡的直径较小而且均匀集中。

　　其中，所述阴极板与阳极板交替布置，多组阴极板与阳极板交替布置，能够增大电极板与废水的接触面积，有利于提高废水处理效率，优选的，电极板采用同心圆式的布置方式，并通过框架悬挂在FeC填料区的上方。

　　其中，所述FeC填料区填充有FeC填料，所述FeC填料为一种包含Fe、AL、Mn等多种金属元素的混合物，所述FeC填料与废水接触之后发生内电解反应，分解产生大量的Fe3+以及Al3+，进而在水中水解成Fe（OH）2絮凝体及AL（OH）3絮凝体。

　　所述絮凝区填充有塑料球，优选的，所述塑料球为空心塑料球，质量较轻，在水流以及上升气体的冲击下，塑料球能够呈流态化多方向翻滚，有利于Fe3+以及Al3+快速水解成絮凝体，并吸附废水中的污染物，提高了废水处理效率。

　　其中，还包括循环泵，所述循环泵的进水端通过管道连通导流区，循环泵的出水端通过管道连通分布区。

　　其中，所述分布区连接有用于向分布区提供压缩空气的空气支管。

　　一种电化学废水处理的方法，它由以下步骤组成：

　　（1）将待处理的废水注入分布区，废水穿过所述孔板向上推动FeC填料区的FeC填料呈流态化上下翻滚并进入电极区，形成三维流化床电解槽；

　　（2）在电极区，阴极板产生的H2将废水中的部分污染物还原，阳极板产生O2将废水中的部分污染物氧化，FeC填料产生大量Fe3+以及Al3+，并在水中水解成Fe（OH）2絮凝体及AL（OH）3絮凝体，Fe（OH）2絮凝体及AL（OH）3絮凝体吸附废水中的污染物以及阴阳极板产生的气泡，上浮至絮凝区；

　　（3）在絮凝区，旋流板使得上升的水流进行旋转，塑料球在旋转水流以及气体的作用下不断翻滚、碰撞、叠加，使得絮凝体不断凝聚长大，水流以及絮凝体以旋流方式穿过导流区进入气浮分离区；

　　（4）在气浮分离区，絮凝体在气泡的作用下继续上浮，并被旋转水流挤向塔壁，清水向下穿过砂滤层后进入滤水区，完成絮凝体与水的分离；

　　（5）上浮的絮凝体在气浮分离区的上部不断累积，形成浮渣，当累积的浮渣高出渣斗的开口时落入渣斗，并通过渣斗排至系统外部。

　　优选的，在向分布区注入废水的同时，通过空气支管向分布区连续通入压缩空气。

　　与现有技术相比，本发明具有以下优点：

　　（1）本发明的电化学废水处理系统，设备结构简单、安装操作简便，由于气浮塔设置于所述电反应塔的上部，所以占地面积小，所需投资少；

　　（2）本发明的电化学废水处理方法，在进行废水处理的过程中，电极区下方的填料呈流态化的上下翻滚，填料膨胀到电极区，形成三维、三相流化床电解槽，在此过程中，电极板不断被擦洗，不仅有效杜绝了电极板钝化现象的发生，而且电极板不易聚集污泥及气泡，保证了废水处理过程的连续进行，处理效率高；

　　（3）本发明的电化学废水处理方法，在进行废水处理的过程中，FeC填料产生大量Fe3+以及Al3+能够水解成Fe（OH）2及Al（OH）3絮凝体吸附废水中的污染物，同时絮凝体能够吸附电极板产生的O2和H2而上浮，进入气浮分离区完成固液分离的过程；

　　（4）气浮塔的渣斗能够自动聚集浮渣并排出，省却了刮渣机利用，所需设备少、成本低。

　　附图说明

　　图1为本发明的一种电化学废水处理系统的结构示意图。

　　图2为本发明的电化学废水处理方法的工艺流程示意图。

　　附图标记包括：

　　1—电反应塔；2—气浮塔；3—分布区；4—FeC填料区；5—电极区；

　　6—絮凝区；7—导流区；8—孔板；9—旋流板；10—滤水区；11—砂滤层；12—气浮分离区；13—渣斗；14—进水泵；15—排渣管；16—排水管；17—电极板；18—FeC填料；19—塑料球；20—循环泵；21—空气支管；22—电极支撑梁。

　　具体实施方式

　　以下结合具体实施方式对本发明进行详细的描述。

　　如图1所示，一种电化学废水处理系统，它由电反应塔1以及气浮塔2组成，所述气浮塔2设置于所述电反应塔1的上部，所述电反应塔1自下而上依次设置有分布区3、FeC填料区4、电极区5、絮凝区6以及导流区，所述分布区3与FeC填料区4之间设置有孔板8，所述电极区5的下方设置有电极支撑梁22，所述絮凝区6的两端均设置有旋流板9，所述气浮塔2自下而上依次设置有滤水区10、砂滤层11、气浮分离区12以及渣斗13，所述渣斗13的开口位于气浮分离区12的上方，所述分布区3连接有用于提供废水的进水泵14；本发明的电化学废水处理系统，设备结构简单、安装操作简便，由于气浮塔2设置于所述电反应塔1的上部，所以占地面积小、所需投资少，有利于推广利用。

　　其中，所述渣斗13的底部设置有用于排出浮渣的排渣管15，所述滤水区10设置有用于排出滤水的排水管16，在进行废水处理的过程中，上浮的絮凝体在气浮分离区12的上部不断累积，形成浮渣，当累积的浮渣高出渣斗13的开口时落入渣斗13，并通过排渣管15排至系统外部，省却了刮渣机利用，所需设备少、成本低。

　　其中，所述电反应塔1呈立式圆筒状，所述气浮塔2套设在电反应塔1的上部，所述气浮分离区12设置于导流区的上方，所述气浮塔2的上部呈圆筒状且直径大于所述电反应塔1的直径，在进行污水处理的过程中，通过絮凝区6进行絮凝之后的污水经过导流区进入气浮分离区12，由于废水处理系统在此处的体积迅速扩大，使得夹带大量絮凝体和气泡的废水的流速突然减慢，絮凝体在气泡的作用下继续上浮到达气浮分离区12的上部，清水则经过砂滤层11进行过滤后进入滤水区10，完成固液分离过程。

　　其中，所述电极区5设置有电极板17，其中阳极板为Ti/Ru复合阳极板，阴极板为不锈钢板，在通电的状态下，阳极板产生大量O2将废水中的部分污染物氧化，阴极板产生的H2将废水中的部分污染物还原，这些直径介于0.2～0.4µｍ的气泡被絮凝体吸附之后带动絮凝体的上浮，进入气浮分离区1212完成固液分离。

　　其中，所述阴极板与阳极板交替布置，电极板17与废水的接触面积大，有利于提高废水处理效率。

　　其中，所述FeC填料区4填充有FeC填料18，FeC填料18产生大量Fe3+以及Al3+能够水解成Fe（OH）2及Al（OH）3絮凝体吸附废水中的污染物，所述絮凝区6填充有塑料球19，塑料球19在水流以及气体的作用下不断翻滚、碰撞、叠加，使得絮凝体不断凝聚长大，并通过导流区进入气浮分离区12，提高了絮凝的效率，增大了单位时间内污水处理量。

　　进一步的，还包括循环泵20，所述循环泵20的进水端通过管道连通导流区，循环泵20的出水端通过管道连通分布区3，根据不同的废水水质及对处理程度的要求，通过循环泵20将已经进入导流区的污水重新注入分布区3并对流量进行调节，能够延长污水与FeC填料18、电极板17、塑料球19的接触时间，提高污水的处理质量。

　　其中，所述分布区3连接有用于向分布区3提供压缩空气的空气支管21，通过空气支管21向分布区3通入压缩空气，更有利于FeC填料18的流态化上下翻滚，一方面能够产生更多的Fe3+以及Al3+，提高絮凝效率；另一方面有利于提高FeC填料18对电极板17的擦洗力度，防止电极板17因沉积大量的浮渣而引起的钝化现象，保证了废水处理的连续性以及处理质量。

　　如图2所示，一种电化学废水处理的方法，它由以下步骤组成：

　　（1）将待处理的废水注入分布区3，废水穿过所述孔板8向上推动FeC填料区4内填充的FeC填料18呈流态化上下翻滚并进入电极区5，形成三维三相流化床电解槽；

　　（2）在电极区5，阴极板产生的H2将废水中的部分污染物还原，阳极板产生O2将废水中的部分污染物氧化，FeC填料18产生大量Fe3+以及Al3+，所述Fe3+以及Al3+能够在水中水解成Fe（OH）2絮凝体及AL（OH）3絮凝体，Fe（OH）2絮凝体及AL（OH）3絮凝体吸附废水中的污染物以及阴阳极板产生的气泡，上浮至絮凝区6；

　　（3）在絮凝区6，旋流板9使得上升的水流进行旋转，塑料球19在旋转水流以及气体的作用下不断翻滚、碰撞、叠加，使得絮凝体不断凝聚长大，水流以及絮凝体以旋流方式穿过导流区7进入气浮分离区12；

　　（4）在气浮分离区12，絮凝体在气泡的作用下继续上浮，并被旋转水流挤向塔壁，清水向下穿过砂滤层11后进入滤水区10，完成絮凝体与水的分离；

　　（5）上浮的絮凝体在气浮分离区12的上部不断累积，形成浮渣，当累积的浮渣高出渣斗13的开口时落入渣斗13，并通过排渣管15排至系统外部。

　　优选的，在向分布区3注入废水的同时，通过空气支管21向分布区3连续通入压缩空气。

　　本发明的电化学废水处理方法与普通的溶气气浮法以及常规沉清法的处理效果对比记过如表1所示。

　　表1。

　　以上数据表明，通过本发明的电化学废水处理方法进行废水处理，不仅能够有效除去废水中的油污等杂质，而且处理效率高、能耗低，能够显著降低废水的处理成本。

　　应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

　　图1

　　图2

　　二：三相流化床反应器2013-4-25

　　三相流化床反应器

　　珠江海咸水淡化研究所

　　一、反应器原理

　　这是一个塔式反应器，原理图示如下

　　废水经流量计被动力泵吸入进入反应塔。反应塔由：分布段、气固液三相反应段、扩大段及气液两相反应段、分离段组成。

　　空气或者O3及其它催化剂，经射流器与废水混合后进入分布段，达到气—液两相均布并均匀进入填料层。在这里进行气—固—液三相反应，其中固相填料颗粒在废水及空气上升力的托举下会呈悬浮状态上下左右不规则运动，粒子适度相互摩擦，结果表面反应产物被及时剥离，反应表面不断更新，既加快了反应速度，也防止了粒子结块堵塞。

　　废水及气体上升离开填料层后进入扩大段，流速突然减慢，少量填料便会下沉重新返回填料层，不会流出塔外。

　　废水及气体上升离开扩大段后便进入气液两相反应段，反应继续进行直到气液分离段，由顶部环形槽出水，完成整个反应过程。

　　二、用途

　　1.微电解反应：填料在PH3~4条件下操作，采用MECM配方，形成铁碳基体，并加入微量Al-Mn-Ti-Mo组份，可以有效的破除电镀废水中的EDTA络合物，析出Cu-Ni-Zn，金属，并以纳米级微粒被水带出塔外，并使Cr6+还原为Cr3+，出水经中和沉淀后，重金属去除率达90%，COD及TDS去除率大于50%。

　　2.BAF：填料是生物陶粒，塔内进行好氧生化反应，不会发生生物陶粒堵塞，设备容积效率是常规生物填料池的2倍。

　　3.UV/O3反应：填料是活性炭或负载TiO2的氧化铝颗粒，在塔内进行废水—臭氧O3反应，此时，紫外灯UV是分段置于塔内各段，臭氧利用率可达90%以上，无需在塔顶另设O3消解器。

　　4.除油反应：填料是多孔陶粒或碳粒。

　　废水中溶解油被粒子吸附但不会被粘结堵塞。

　　三：专利一览表2013-4-25

　　四： 产品照片以及证书（附）