一种光电催化耦合过硫酸盐氧化深度处理难降解废水装置论文和设计

全文摘要

本实用新型公开了一种光电催化耦合过硫酸盐氧化深度处理难降解废水装置，其中包括壳体、光电感应电极、电催化阳极和阴极、电动搅拌装置，其特征在于所述壳体为绝缘材料；所述电催化阴极为不锈钢板；电催化阳极为钛棒，钛棒表面涂有贵金属氧化物；所述光电感应电极为开孔的钛基掺稀土贵金属氧化物网状电极，电极板上面的孔内安装紫外LED灯，电催化阳极和阴极、LED灯以及电动机分别接入外接电源；本实用新型装置集电催化、光电催化以及过硫酸盐氧化于一体，具有绿色环保、经济高效以及应用范围广等特点，在难降解有机废水的深度处理方面具有良好的应用前景。

主设计要求

1.一种光电催化耦合过硫酸盐氧化深度处理难降解废水装置，其中包括壳体、阴极、阳极、传动轴、光电感应电极、紫外LED灯、废水进水管、出水管、阀门、过硫酸盐溶液进水管、叶片、电动机；其特征在于：所述壳体是封闭的倒锥形容器，壳体最底部连接带有阀门的废水进水管，壳体下部连接有带阀门的过硫酸盐溶液进水管，壳体上部侧壁连通有出水管；所述阴极贴着壳体内壁贯穿固定在壳体顶部并连接电源；所述阳极在阴极内侧且贯穿固定壳体顶部并连接电源；所述传动轴可旋转的安装在壳体顶部，传动轴顶端连接电动机，底端延伸至壳体下部且安装有叶片；所述光电感应电极在阴极和阳极之间，且光电感应电极贯穿固定在壳体顶部并连接电源；所述紫外LED灯均匀安装在光电感应电极表面的网状孔内并连接电源。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种光电催化耦合过硫酸盐氧化深度处理难降解废水装置，其特征在于所述壳体为PVC或混凝土或经过绝缘处理后的金属材料。

3.根据权利要求1所述的一种光电催化耦合过硫酸盐氧化深度处理难降解废水装置，其特征在于所述阴极为不锈钢板，阳极为表面涂有贵金属氧化物的钛棒。

4.根据权利要求1所述的一种光电催化耦合过硫酸盐氧化深度处理难降解废水装置，其特征在于所述光电感应电极为钛基掺稀土纳米贵金属氧化物。

5.根据权利要求4所述的一种光电催化耦合过硫酸盐氧化深度处理难降解废水装置，其特征在于所述稀土为铈、镧等；贵金属氧化物为二氧化钌、二氧化铱、二氧化锆及五氧化二钽中的一种或几种相结合。

6.根据权利要求1所述的一种光电催化耦合过硫酸盐氧化深度处理难降解废水装置，其特征在于所述过硫酸盐溶液可以替换为过硫酸钾溶液或过硫酸钠溶液。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及难降解废水处理领域，具体为一种光电催化耦合过硫酸盐氧化深度处理难降解废水装置。

背景技术

随着近年来经济的高速发展，工业化进程的加快，每年将产生大量的难生化降解有机物废水，如焦化废水、新型煤化工废水、印染废水、制药废水以及垃圾渗滤液等。这些废水若得不到有效处理将会引起严重的环境污染，从而给人类的健康和动植物的生长构成威胁。生物处理作为难降解废水处理厂的主体技术，被广泛应用于难生化降解的有机废水处理中，但存在处理效果不稳定，难以达标排放等问题。因此，近几十年来寻找经济、高效的难降解废水深度处理新技术已成为水处理领域中的难点和热点。

在诸多难降解废水的处理技术中，高级氧化技术的实用性已被国内外相关研究领域专家学者所证实，显示出了广泛的应用前景。目前，高级氧化技术主要包括Fenton和类Fenton氧化、臭氧氧化、光催化氧化、电催化氧化及光电催化氧化等。与传统的水处理工艺相比，高级氧化技术在污染物降解应用中具有反应速率快、应用范围广及二次污染少等优点，但单一的高级氧化技术有其各自弊端。为了能使高级氧化技术用于难生化降解有机物的产业化中，研制高级氧化技术的组合反应器，使其互补不足是高级氧化技术工业化应用的前提。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种光电催化耦合过硫酸盐氧化深度处理难降解废水装置，该装置集电催化氧化、光电催化氧化以及过硫酸盐氧化于一体，能够高效的降解废水中的难生化降解有机物，解决难降解有机废水生化出水不达标的问题。

一种光电催化耦合过硫酸盐氧化深度处理难降解废水装置，其中包括壳体、阴极、阳极、传动轴、光电感应电极、紫外LED灯、废水进水管、出水管、阀门、过硫酸盐溶液进水管、叶片、电动机；其特征在于所述壳体是封闭的倒锥形容器，壳体最底部连接带有阀门的废水进水管，壳体下部连接有带阀门的过硫酸盐溶液进水管，壳体上部侧壁连通有出水管；所述阴极贴着壳体内壁贯穿固定在壳体顶部并连接电源；所述阳极在阴极内侧且贯穿固定壳体顶部并连接电源；所述传动轴可旋转的安装在壳体顶部，传动轴顶端连接电动机，底端延伸至壳体下部且安装有叶片；所述光电感应电极在阴极和阳极之间，且光电感应电极贯穿固定在壳体顶部并连接电源；所述紫外LED灯均匀安装在光电感应电极表面的网状孔内并连接电源。

优选的，所述壳体为PVC或混凝土或经过绝缘处理后的金属材料。

优选的，所述阴极为不锈钢板，阳极为表面涂有贵金属氧化物的钛棒。

优选的，所述光电感应电极为钛基掺稀土纳米贵金属氧化物。

优选的，所述稀土为铈、镧等；贵金属氧化物为二氧化钌、二氧化铱、二氧化锆及五氧化二钽中的一种或几种相结合。

优选的，所述过硫酸盐溶液可以替换为过硫酸钾溶液或过硫酸钠溶液。

本实用新型的有益效果在于提供一种光电催化耦合过硫酸盐氧化深度处理难降解废水装置，该装置能够高效的降解废水中的难生化降解有机物，解决难降解有机废水生化出水不达标的问题，同时设有电动机带动的搅拌叶片，增加了废水流动性，使废水与阴极、阳极、光电感应电机的接触充分，增加废水的处理速度。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图。

图2是本实用新型的顶部结构示意图。

图中，壳体1、阴极2、阳极3、传动轴4、光电感应电极5、紫外LED灯6、废水进水管7、出水管8、阀门9、过硫酸盐溶液进水管10、叶片11、电动机12。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和有益的效果有更加清楚的理解，现对本实用新型的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本实用新型的可实施范围的限定。

如图所示，壳体1、阴极2、阳极3、传动轴4、光电感应电极5、紫外LED灯6、废水进水管7、出水管8、阀门9、过硫酸盐溶液进水管10、叶片11、电动机12；其特征在于所述壳体1是由PVC或经过绝缘处理后的贵重金属材料制成的封闭的倒锥形容器，壳体1最底部连接带有阀门9的废水进水管7，壳体1下部连接有带阀门9的过硫酸盐溶液进水管10，壳体1上部侧壁连通有出水管8；所述阴极2是不锈钢板，阴极2贴着壳体1内壁贯穿固定在壳体1顶部并连接电源；所述阳极3是表面涂有贵重金属氧化物的钛棒，阳极3在阴极2内侧且贯穿固定壳体1顶部并连接电源；所述传动轴4使用轴承可旋转的安装在壳体1顶部，传动轴4顶端连接电动机12，底端延伸至壳体1下部且安装有叶片11，电动机12通过传动轴4带动叶片11旋转，带动壳体1内的溶液向上流动，可以使溶液充分融合还能使溶液充分与阴极2、阳极3、光电感应电极5接触，增加废水的处理速度；所述光电感应电极5在阴极2和阳极3之间，且光电感应电极5贯穿固定在壳体1顶部并连接电源；所述紫外LED灯6均匀安装在光电感应电极5表面的网状孔内并连接电源。

优选的，所述壳体1为PVC或混凝土或经过绝缘处理后的金属材料。

优选的，所述阴极2为不锈钢板，阳极3为表面涂有贵金属氧化物的钛棒。

优选的，所述光电感应电极5为钛基掺稀土纳米贵金属氧化物。

优选的，所述稀土为铈、镧等；贵金属氧化物为二氧化钌、二氧化铱、二氧化锆及五氧化二钽中的一种或几种相结合。

实施例，阳极3采用钛基贵金属氧化物图层电极、光电感应电极5采用钛基铲稀土贵金属氧化物图层电极，二者均采用溶胶凝胶法制备。该装置工作时，废水由底部废水进水管7进入，过硫酸盐由底部的过硫酸盐溶液进水管10进入，在叶片11的搅拌下，过硫酸盐溶液与废水充分混合，混合过硫酸盐后的废水由于废水进水管7和过硫酸盐溶液进水管10的水压逐渐向上流动，与装置内阴极2、光电感应电极5以及阳极3接触，在阴极2附近，由于电极反应产生氢氧根形成强碱性环境，并协同紫外LED灯6产生的紫外光的作用，过硫酸盐受到激发，产生强的氧化反应；在阳极3附近由于电极表面涂有贵重金属氧化物，在紫外LED灯6产生的紫外光的作用下产生光电催化氧化反应；阳极3棒表面发生电催化氧化反应，在电极表面的催化下形成羟基自由基或次氯酸盐实现对难降解有机物的氧化。通过控制水力停留时间实现对难降解废水中有机物的有效去除，处理后的废水由出水口排出。

尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行和修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

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