一种电能驱动的微电极-离子膜耦合的水处理设备的制作方法

1.本实用新型属于污水处理技术领域，具体涉及一种电能驱动的微电极-离子膜耦合的水处理设备。


背景技术：

2.随着我国工业化水平逐渐提高，各行各业产生了大量的高有机物高盐分的废水，如印染、纺织、电镀、医药等。这类废水如果处理不当，不但会严重污染环境，还会浪费可回收的盐分资源。现有的高盐有机废水，常常采用预处理、生化、膜过滤、高级氧化、蒸发等工艺进行处理，但存在以下问题：盐度高会抑制微生物生长、高有机物会堵塞膜孔引起膜污染或蒸发设备结垢、芬顿氧化产生大量污泥、电催化氧化技术极板容易结垢且传质效率有限等。工业废水组分复杂，有机物含量高，多为杂环类、腐殖酸类大分子有机物，且部分有机物带一定电荷，因此无论是压力驱动型还是电力驱动型膜均容易产生膜污染，影响设备连续运行的稳定性。
3.在公开号为cn202110183224.0的专利申请文本中公开了一种电催化氧化-电渗析耦合处理系统及应用，其通过构建多组电催化电极和电渗析膜堆交替组合的符合电化学耦合处理系统，对工业废水进行处理。但是由于羟基自由基仅能产生于阳极附近，且稳定性较差，所以此申请中反应仅能在电极区附近发生，其他部位有机物降解效率较差，大大限制了氧化效率。且原水直接通入极板，高浓度有机物会使极板结垢，增加极板更换频率，提高运行费用。


技术实现要素：

4.针对上述所提到的技术问题，本实用新型提供了一种电能驱动的微电极-离子膜耦合的水处理设备，解决了上述膜容易受到有机物污染以及电催化氧化效率低的技术问题。
5.本实用新型的技术方案如下：
6.一种电能驱动的微电极-离子膜耦合的水处理设备，包括反应室，所述反应室内设置有阴极电极板、阳极电极板、阴离子交换膜、阳离子交换膜以及颗粒电极，所述阴离子交换膜、阳离子交换膜均具有若干个，所述阳离子交换膜与所述阴离子交换膜交替设置于所述阴极电极板与阳极电极板之间，并且所述的若干个阳离子交换膜与阴离子交换膜将反应室内部空间分隔为若干个浓水室与原水室，所述浓水室与所述原水室交替分布，所述浓水室连接有浓水进水管与浓水出水管，所述原水室连接有原水进水管与产水管，所述颗粒电极填充于所述浓水室与原水室内，并且所述颗粒电极与阳离子交换膜之间以及与阴离子交换膜之间均设置有隔网；所述阳极电极板与阴极电极板连接至电源上。
7.进一步的，所述阳极电极板为钛基涂层电极或碳基电极或金属电极。
8.进一步的，所述阴极电极板为碳基电极或金属电极。
9.进一步的，所述阴离子交换膜与所述阳离子交换膜为均相膜或选择性离子交换
膜。
10.进一步的，所述电源为直流电源或脉冲电源。
11.进一步的，所述颗粒电极为金属颗粒或复合氧化物颗粒或活性炭颗粒。
12.进一步的，所述颗粒电极的密度不大于1*103kg/m3。
13.进一步的，所述隔网为编织型塑料网，所述隔网的孔径小于颗粒电极的直径。
14.与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果为：
15.1、通过在同一电源的供电下同步进行除盐和除有机物的反应，能够节省电耗等运行费用，节约反应装置占地面积。
16.2、通过利用颗粒电极将有机物进行氧化分解，可以降低有机物对离子膜的污染，延长膜的清洗周期、使用寿命，而且分散于膜间的颗粒电极可以形成无数个微型电解槽，增大与有机物的接触面积，较之于传统的仅依靠电极反应降解有机物效率得到显著提升。
附图说明
17.图1是本实用新型实施例的结构示意图。
18.图中：1阴极电极板，2阳极电极板，3阴离子交换膜，4阳离子交换膜，5电源，6颗粒电极，7隔网，8浓水室，80浓水进水管，81浓水出水管，9原水室，90原水进水管，91产水管，10反应室。
具体实施方式
19.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
20.参照图1所示，本实用新型提供了一种电能驱动的微电极-离子膜耦合的水处理设备，包括反应室10，反应室10内部设置有阴极电极板1、阳极电极板2、阴离子交换膜3、阳离子交换膜4以及颗粒电极6，阴极电极板1可以采用碳基电极或者金属电极，阳极电极板2可以采用钛基涂层电极、碳基电极以及金属电极其中的一种；阴离子交换膜3、阳离子交换膜4均具有若干个，阴离子交换膜3与阳离子交换膜4可采用均相膜或选择性离子交换膜，阳离子交换膜4与阴离子交换膜3交替设置于阴极电极板1与阳极电极板2之间，并且若干个阳离子交换膜4与阴离子交换膜3将反应室10分隔为若干个浓水室8与原水室9，浓水室8与原水室9交替分布，浓水室8连接有浓水进水管80与浓水出水管81，原水室9连接有原水进水管90与产水管91，颗粒电极6填充于浓水室8与原水室9内，并且颗粒电极6与阳离子交换膜4之间以及与阴离子交换膜3之间设置有隔网7，隔网7可以防止颗粒电极6在流动时与膜片产生摩擦，对离子膜片造成损坏；颗粒电极6可以采用金属颗粒或者复合氧化物颗粒或者活性炭颗粒，这些填充于浓水室8或原水室9内的颗粒物能够在电能的驱动下激发为微小电极；阳极电极板2、阴极电极板1连接至电源5上，从而在阳极电极板2与阴极电机板1之间形成电场；电源5可以采用直流电源或者脉冲电源。
21.为了保证在进出水的过程中所有颗粒电极6能够保持流化状态，加强固液之间的接触，提高氧化效率，颗粒电极6的密度不大于1*103kg/m3；隔网7为编织型塑料网，同时为了
防止颗粒电极6穿过隔网7与膜片进行接触，隔网7的孔径需要小于颗粒电极6的直径。
22.本实用新型提供的电能驱动的微电子-离子膜耦合的水处理设备在具体使用时，分别将浓水与原水通过浓水进水管80与原水进水管90通入浓水室8与原水室9内，在电场力的作用下，原水室9内的阴阳离子分别从原水室9透过阴离子交换膜3和阳离子交换膜4进入浓水室8，原水室9内有机物浓度较高，随着离子迁移，部分小分子有机物也会通过膜进入到浓水室8内，由于各反应室内的颗粒电极6的存在，原水和浓水内的有机物在微电极上进行氧化还原反应，原水室9内的大分子有机物分解为小分子有机物或直接产生二氧化碳和水，浓水室8内由原水室9迁移过来的的小分子也被逐步分解。在此体系下，盐分和有机物同步得到高效去除，形成一股低有机物高盐浓水和一股低有机物低盐产水。浓水经浓水室8排出后可进一步蒸发处理且不会出现有机物使蒸发器结垢的现象，原水室9排出的产水根据排放标准直接达标排放或进一步膜处理。
23.以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。


技术特征：
1.一种电能驱动的微电极-离子膜耦合的水处理设备，包括反应室(10)，其特征在于：所述反应室(10)内部设置有阴极电极板(1)、阳极电极板(2)、阴离子交换膜(3)、阳离子交换膜(4)以及颗粒电极(6)，所述阴离子交换膜(3)、阳离子交换膜(4)均具有若干个，所述阳离子交换膜(4)与所述阴离子交换膜(3)交替设置于所述阴极电极板(1)与阳极电极板(2)之间，并且所述的若干个阳离子交换膜(4)与阴离子交换膜(3)将反应室(10)内部空间分隔为若干个浓水室(8)与原水室(9)，所述浓水室(8)与所述原水室(9)交替分布，所述浓水室(8)连接有浓水进水管(80)与浓水出水管(81)，所述原水室(9)连接有原水进水管(90)与产水管(91)，所述颗粒电极(6)填充于所述浓水室(8)与原水室(9)内，并且所述颗粒电极(6)与阳离子交换膜(4)之间以及与阴离子交换膜(3)之间均设置有隔网(7)；所述阳极电极板(2)与阴极电极板(1)连接至电源(5)上。2.根据权利要求1所述的电能驱动的微电极-离子膜耦合的水处理设备，其特征在于：所述阳极电极板(2)为钛基涂层电极或碳基电极或金属电极。3.根据权利要求1所述的电能驱动的微电极-离子膜耦合的水处理设备，其特征在于：所述阴极电极板(1)为碳基电极或金属电极。4.根据权利要求1所述的电能驱动的微电极-离子膜耦合的水处理设备，其特征在于：所述阴离子交换膜(3)与所述阳离子交换膜(4)为均相膜或选择性离子交换膜。5.根据权利要求1所述的电能驱动的微电极-离子膜耦合的水处理设备，其特征在于：所述电源(5)为直流电源或脉冲电源。6.根据权利要求1所述的电能驱动的微电极-离子膜耦合的水处理设备，其特征在于：所述颗粒电极(6)为金属颗粒或复合氧化物颗粒或活性炭颗粒。7.根据权利要求1所述的电能驱动的微电极-离子膜耦合的水处理设备，其特征在于：所述颗粒电极(6)的密度不大于1*103kg/m3。8.根据权利要求1所述的电能驱动的微电极-离子膜耦合的水处理设备，其特征在于：所述隔网(7)为编织型塑料网，所述隔网(7)的孔径小于颗粒电极(6)的直径。

技术总结
本实用新型提供了一种电能驱动的微电极-离子膜耦合的水处理设备，属于污水处理技术领域。本实用新型包括反应室，反应室内设置有阴极电极板、阳极电极板、阴离子交换膜、阳离子交换膜以及颗粒电极，阳离子交换膜与阴离子交换膜交替设置于阴极电极板与阳极电极板之间，并将反应室内部空间分隔为若干个浓水室与原水室，颗粒电极填充于浓水室与原水室内，颗粒电极与阳离子交换膜之间以及与阴离子交换膜之间均设有隔网；阳极电极板与阴极电极板连接至电源上。本实用新型在同一电源的供电下同步进行除盐和除有机物的反应，能够节省电耗等运行费用，节约占地面积；可以降低有机物对离子膜的污染，延长膜的清洗周期、使用寿命，提高有机物的降解效率。物的降解效率。物的降解效率。


技术研发人员：苏雅 郑晓宇 陆飞鹏 安瑾 朱亚茹 陈方方 李向东 姚鹏 常俊俊
受保护的技术使用者：光大环保技术研究院（深圳）有限公司
技术研发日：2022.11.18
技术公布日：2023/3/24