[发明专利]一种高频脉冲电化学废水处理工艺及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种废水处理技术及其装置，特别是一种高频脉冲电化学废水处理技术及其装置，属电化工设备技术领域和环保领域。

背景技术

目前，我国污水处理基本分为四大类，即物理处理方法(如过滤、沉淀、隔油等)、化学处理方法(离子交换、化学沉淀、高级氧化等)、物理化学方法(如混凝沉淀、气浮等)和生物处理方法(如活性污泥法、生物膜法等)。这些方法通常作为一个处理单元，通过不同的组合，形成了目前各种常见的废水处理工艺。如常规城市污水处理工艺包括过滤、沉砂、活性污泥法、沉淀、消毒等单元，处理后的废水能够达到排放标准。

而对于高浓度、难处理的一些特种废水如垃圾填埋场渗滤液、电镀废水、染料废水、造纸废水等，通过常规的污水处理单元很难达到排放标准，即使能够达标排放，也需要较高的投资和运行费用，经济上难以承受。如垃圾渗滤液，其COD_Cr浓度从2000mg/L到100000mg/L不等，氨氮浓度1000mg/L以上，BOD₅/COD_Cr为0.1～0.5，并且随着垃圾填埋时间的推移逐渐降低，为生化处理带来了很大的难度，处理后的废水很难达到设计的排放标准，全国只有少数几个大型的垃圾填埋场利用超滤及反渗透工艺使出水达到一级排放标准，但是运行费用大大提高。

电化学处理法是废水处理领域内一种比较特殊的处理方法，涉及到现代物理学和现代化学结合而产生的一门交叉学科——电化学。电化学处理法是运用现代电化学理论，综合物理电场、电子、电压、电吸附、带电物质电极化理论和化学反应中的离子反应、氧化还原反应、催化氧化还原反应等理论，形成独有的电化学反应污水处理机理。污水在电解过程中，一般可产生四种效应，即电解氧化、电解还原、电解絮凝和电解气浮。

现有技术中，污水的电解处理分为直流法和交流正弦脉冲法。直流电解处理法，在开始工作后，就会在正负电极周围形成高浓度正负离子隔离层，对污水中的其它物质产生屏障作用，进一步减少了离子的产生，使得在屏障外的污水得不到有效处理，而产生电解电离的液体隔离钝化，使处理效果大为降低，同时提高处理的电流量，增加电功率。交流正弦脉冲法，能有效减少这种隔离层，但是，由于其脉冲宽度较大，电极关断时间短，使其电极的有效放电时间短，从而产生电极周围的隔离层得不到有效释放，故其液体隔离钝化，得不到根本解决。而在金属电极钝化方面，国内已有用铁合金来减少因铁与水中电离出来的氧产生氧化锈蚀而沉积在电极表面，使电极表面与污水隔离而产生的钝化。但是，它还不能有效解决因电离出来的铁离子与水中氧产生氧化作用而沉积在电极表面这一根本问题。同样也不能从根本上解决金属电极钝化对电解电离作用的负面影响。

发明内容

本发明提供了一种高频脉冲电化学废水处理工艺，利用高频脉冲电化学处理技术，大大提高了污水的处理效率，有效降低了处理成本，提高了各种污染物的去除率，能够达到大处理量高浓度污染物废水的连续处理。

本发明还提供了一种高频脉冲电化学废水处理装置，通过高频脉冲电化学技术处理，可有效减少后续处理的负荷和费用，大大地降低建造成本。

一种高频脉冲电化学废水处理工艺，包括：废水经缓冲，充分混合后，均匀喷射到极板上，极板与高频脉冲电源连通，当极板间电压、极板间电流密度、脉冲频率、极板间距离与反应区废水停留时间达到一定的条件时，废水中的组分与极板发生氧化还原反应，并形成吸附上浮和絮凝沉淀的固液分离效果，废水中的絮凝物沉淀后排入污泥浓缩池；废水中的浮渣通过刮板分离进入排渣槽，最终排入污泥浓缩池；去除了固态物质的废水排出，进入后续处理流程。

所述的高频脉冲电源，运用微电脑控制调制，采用直流高频脉冲方波电源，在极化高频感应下，金属极板形成瞬态交变感应电极，并进一步在水中的正、负离子之间产生脉动极化，从而有效使水中离子发生均布，正负电极上的离子积累不再发生。有效地解决了液体隔离钝化现象，最大限度地降低极板周围Fe²⁺的浓度，Fe²⁺与OH^-在电解液中均匀分布，反应速度大大提高。在采用铁合金或铝合金电极的情况下，金属钝化的可能性也降到了最小。所述的高频脉冲电源为直流高频脉冲方波电源，输入电压为AC380V，输入电源频率为50Hz，逆变频率为1000kHz，输出电源电压0～500V可调，输出频率300～2000Hz可调，占空比为0.1～0.6可调，输出功率2～30kW，冷却方式为风冷。

本发明工艺的电化学反应的主要作用有：