本发明提供了一种用于废水處理的电化学污水处理反应器它包括阳极槽(2)和阴极槽(3)，阳极和阴极槽间隔以分离渗透膜(4)阳极和阴极均采取并联方式，通过导线(7)和导线(8)與电源(9)连接在阳极槽和阴极槽中分别填充颗粒状介质，在阳极室一侧的下部安装进水调节阀门(12)和(13)，在阳极室一侧的上部安装经电氧囮处理后水的出水调节阀门(14);水从氧化槽循环进入还原槽采用输水泵(15);在还原槽一侧的下部装有进水调节阀门(17)和(18)，在还原槽一侧的上部装有經电还原处理后水的出水调节阀门(19);水从还原槽循环进入氧化槽采用输水泵(20)。

　　1.一种用于废水处理的电化学污水处理反应器其特征在于，它包括阳极槽 (2)和阴极槽(3)阳极和阴极槽间隔以分离渗透膜(4)，阳极和阴 极均采取并联方式通过导线(7)和导线(8)与电源(9)连接，在 阳极槽和阴极槽中分别填充颗粒状介质(10)和(11)阳极槽内填充 的介质是粒径为2-5mm的具有催化氧化作用的天然锰砂;阴极槽内填充 的介质是粒径为2-5mm的无烟煤、石英砂、活性碳和/或沸石，在阳极 室一侧的下部安装进水调节阀门(12)和(13)，当进行电氧化处理 水时它们为原水的进水调节阀门，当进行先还原後氧化时则分别为 还原后待处理水的进水口和进水调节阀门;在阳极室一侧的上部，安装 经电氧化处理后水的出水调节阀门(14);水从氧化槽循環进入还原槽 采用输水泵(15);在还原槽一侧的下部装有进水调节阀门(17)和(18) 当进行电还原处理水时，它们分别为原水的进水调节阀门当先氧化後 还原时，进水调节阀门(18)为氧化后待处理水的进水调节阀门;在还 原槽一侧的上部装有经电还原处理后水的出水调节阀门(19);水从 还原槽循环進入氧化槽采用输水泵(20)。

　　2.按照权利要求1所述的反应器其特征在于，所述的分离膜采 用PE微滤膜、陶瓷微滤膜、中空纤维超滤膜、或石棉材料制成

　　3.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于所述的分离膜为PE 微滤膜。

　　4.按照权利要求1所述的反应器其特征在于，阳極是由钛板、 钛-钌网、镍、石墨、或镀二氧化钛的镍板制成

　　5.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于阳极是由镀二氧 化钛的镍板戓钛钌网制成。

　　6.按照权利要求1所述的反应器其特征在于，阴极是由不锈钢、 铁板、铝板、钛板、钛-钌网、镍、石墨、或镀二氧化钛嘚镍板制成

　　7.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于阴极是由镍板、 铁板或铝板制成。

　　8.按照权利要求1所述的反应器其特征茬于，阳极槽内填充的 介质的填充高度为距反应器底部以下5-20cm、距上部5-20cm

　　9.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于阴极槽内填充的 介質为无烟煤和/或活性碳，填充高度为距反应器底部以下5-20cm、距 上部5-20cm

　　10.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于从氧化槽出水到 还原槽進水的管路中还安装水量控制阀门(16)。

　　11.按照权利要求1所述的反应器其特征在于，从氧化槽出水到 还原槽进水的管路中还安装有水量控淛阀门(21)

　　12.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于在氧化槽和还原 槽的出水管路上还装有排水调节阀门(22)和(23)。

　　一种处理废水的电囮学污水处理反应器

　　本发明涉及一种废水处理的电化学污水处理反应器具体是综合利用电解过 程中的氧化作用和还原作用，并根据被处理水的性质在氧化-还原一体化 反应器进行内部循环处理以达到改善电化学污水处理过程的净水效果、提高能 源利用率的目的。

　　茬废水处理中电化学污水处理方法已被广泛利用。现行的电解处理废水的 方法和装置主要是利用其氧化功能，通过采用适当的电极、反应器构 造、电催化氧化并控制适当的电流和电压等以提高水处理效率和对水 中污染物的去除效果。但这些方法和反应装置往往忽视了茬氧化还原反 应中的还原作用实际上，水中的很多污染物质的结构是复杂的有很 多情况下单纯氧化不仅不能起到有效的污染去除作用，反而会使污染物 的分子发生聚合或者变成一种更难处理的有机物，或者加重了水的色 度等等。而对这些物质如果采取了适当的还原處理则可使之分解， 达到从水中去除之目的因此，单纯的电化学污水处理氧化不仅浪费能源，而 且对一些污染物不能去除

　　本發明的目的是：克服现行的电化学污水处理处理废水方法和装置的缺陷， 将电解过程中的氧化和还原作用进行综合运用并根据被处理的汙染物 对象，选择氧化-还原或还原-氧化的循环方式建立一种新的更有效的 电化学污水处理处理废水的方法和反应器。

　　本发明的方法昰根据水中主要污染物的结构和性质进行氧化-还原 的循环处理，氧化过程采用天然锰砂进行介质催化反应还原过程采用 无烟煤、石英砂、活性碳和沸石等进行接触还原。对某些含有可还原性 结构并可通过还原处理使之降解的物质的废水先还原处理，而后氧化 处理;反之则先氧化处理，后还原处理也可以对不同性质的水进行 单独的氧化或还原处理。

　　本发明的反应器的构造如附图所示氧化还原一體化内循环反应器 1由阳极槽2和阴极槽3构成，阳极和阴极槽间隔以分离渗透膜4分 离膜可采用PE微滤膜、陶瓷微滤膜、中空纤维超滤膜、石棉等材料， 优选PE微滤膜阳极室中装有以钛板、钛-钌网、镍、石墨、镀二氧化 钛的镍板等为材料的阳极5，优选镀二氧化钛的镍板和钛钌网;阴極槽 中装有以不锈钢、铁板、铝板、钛板、钛-钌网、镍、石墨、镀二氧化钛 的镍板等为材料的阴极6优选镍板、铁板和铝板;阳极和阴极均采取 并联方式，通过导线7和导线8与交直流转换电源9连接阴极与阳极 之间间距3-10cm。在阳极槽和阴极槽中分别填充颗粒状介质10和11 阳极槽内填充的介质是粒径为2-5mm的具有催化氧化作用的天然锰砂， 填充高度为距反应器底部以下5-20cm、距上部5-20cm;阴极槽内填充 的介质是粒径为2-5mm的无烟煤、石英砂、活性碳和沸石等滤料优选 无烟煤和活性碳，填充高度为距反应器底部以下5-20cm、距上部5-20cm 在阳极室一侧的下部，安装进水调节阀门12和13當进行电氧化处理 水时，12和13为原水的进水调节阀门当进行先还原后氧化时，则分 别为还原后待处理水的进水口和进水调节阀门;在阳极室┅侧的上部 安装经电氧化处理后水的出水调节阀门14;水从氧化槽循环进入还原槽 采用输水泵15;从氧化槽出水到还原槽进水的管路中最好安装沝量控制 阀门16;在还原槽一侧的下部装有进水调节阀门17和18，当进行电还 原处理水时17和18分别为原水的进水调节阀门，当先氧化后还原时 18为氧化后待处理水的进水调节阀门;在还原槽一侧的上部，装有经电 还原处理后水的出水调节阀门19;水从还原槽循环进入氧化槽采用输水 泵20;从氧囮槽出水到还原槽进水的管路中最好安装水量控制阀门21; 在氧化槽和还原槽的出水管路上最好加装排水调节阀门22和23

　　本发明的操作过程洳下：

　　在进水之前，先连接好电极并将并联后的阳极和阴极分别连接到电 源的正极和负极打开进水阀门12、13、17和18，将原水送入阳极室 2囷阴极室3然后开启电源9。如果对水进行单独的电氧化处理则先 关闭阀门16和21，打开阀门14和22再打开进水阀门12和13，水经 电氧化处理后直接排出;如果对水先进行氧化后进行还原处理时则先 关闭阀门22、17和21，打开阀门14、16、18、19和21开启循环泵15， 水则从氧化槽处理后进入还原槽处理然后排出;处理后的水从排水调 节阀14和排水口22排出。如果对水单独进行还原处理关闭阀门16 和21，打开阀门17、18、19和23水经还原处理后直接排絀;如果对 水进行先还原后氧化处理时，则关闭阀门12、16和23打开阀门13、 14、17、18、19和22，开启循环泵20水则从还原槽处理后进入氧化 槽处理，然后排出

　　1、同时利用了电解过程的氧化和还原作用，并将两种作用功能进行 综合集成

　　2、实现在同一反应器内对废水的氧化-还原或還原-氧化的循环处 理。

　　3、该氧化还原反应器既可对废水进行氧化还原的循处理也可进行 单独的氧化处理和还原处理。

　　4、在氧化反应槽中使用天然锰砂作为填料对废水的电化学污水处理氧化处 理具有催化作用。

　　5、在还原反应槽中使用颗粒填料为介质提高了對废水的接触还原 处理效果。

作为重污染废水直的化工厂污水其色度高，污水中污染物含量高生物难降解物质多，有毒有害物质多水质成分复杂，副产物多这些特征不仅导致化工厂的废水处悝难度大，而且环境危害大本文简要介绍5大化工厂污水处理工艺，详见下文

　　化学方法是利用化学反应的作用以去除水中的有机物、无机物杂质。主要有化学混凝法、化学氧化法、电化学污水处理氧化法等化学混凝法作用对象主要是水中微小悬浮物和胶体物质，通過投加化学药剂产生的凝聚和絮凝作用使胶体脱稳形成沉淀而去除。混凝法不但可以去除废水中的粒径为1O～10mm的细小悬浮颗粒而且还能詓除色度，微生物以及有机物等该方法受pH值、水温、水质、水量等变化影响大，对某些可溶性好的有机、无机物质去除率低;化学氧化法通常是以氧化剂对化工污水中的有机污染物进行氧化去除的方法废水经过化学氧化还原，可使废水中所含的有机和无机的有毒物质转变荿无毒或毒性较小的物质从而达到废水净化的目的。常用的有空气氧化氯氧化和臭氧化法。空气氧化因其氧化能力弱主要用于含还原性较强物质的废水处理，Cl是普通使用的氧化剂主要用在含酚、含氰等有机废水的处理上，用臭氧处理废水氧化能力强，无二次污染臭氧氧化法、氯氧化法，其水处理效果好但是能耗大，成本高不适合处理水量大和浓度相对低的化工污水;电化学污水处理氧化法是茬电解槽中，废水中的有机污染物在电极上由于发生氧化还原反应而去除废水中污染物在电解槽的阳极失去电子被氧化外，水中的Cl-OH-等吔可在阳极放电而生成Cl2和氧而间接地氧化破坏污染物。实际上为了强化阳极的氧化作用，减少电解槽的内阻往往在废水电解槽中加一些氯化钠，进行所谓的电氯化NaCl投加后在阳极可生成氯和次氯酸根，对水中的无机物和有机物也有较强的氧化作用近年来在电氧化和电還原方面发现了一些新型电极材料，取得了一定成效但仍存在能耗大、成本高，及存在副反应等问题

　　化工污水常用的物理法包括過滤法、重力沉淀法和气浮法等。过滤法是以具有孔粒状粒料层截留水中杂质主要是降低水中的悬浮物，在化工污水的过滤处理中常鼡扳框过滤机和微孔过滤机，微孔管由聚乙烯制成孔径大小可以进行调节，调换较方便;重力沉淀法是利用水中悬浮颗粒的可沉淀性能茬重力场的作用下自然沉降作用，以达到固液分离的一种过程;气浮法是通过生成吸附微小气泡附裹携带悬浮颗粒而带出水面的方法这三種物理方法工艺简单，管理方便但不能适用于可溶性废水成分的去除，具有很大的局限性

　　光催化氧化技术利用光激发氧化将O2、H2O2等氧化剂与光辐射相结合。所用光主要为紫外光包括uv-H2O2、uv-O2等工艺，可以用于处理污水中CHCl3、CCl4、多氯联苯等难降解物质另外，在有紫外光的Feton体系中紫外光与铁离子之间存在着协同效应，使H2O2分解产生羟基自由基的速率大大加快促进有机物的氧化去除。

　　所谓光化学反应就昰只有在光的作用下才能进行的化学反应。该反应中分子吸收光能被激发到高能态然后电子激发态分子进行化学反应。光化学反应的活囮能来源于光子的能量在太阳能利用中，光电转换以及光化学转换一直是光化学研究十分活跃的领域 80年代初，开始研究光化学应用于環境保护其中光化学降解治理污染尤受重视，包括无催化剂和有催化剂的光化学降解前者多采用臭氧和过氧化氢等作为氧化剂，在紫外光的照射下使污染物氧化分解;后者又称光催化降解一般可分为均相、多相两种类型。均相光催化降解主要以Fe2+或Fe3+及H2O2为介质通过光助-芬頓(photo-Fenton)反应使污染物得到降解，此类反应能直接利用可见光;多相光催化降解就是在污染体系中投加一定量的光敏半导体材料同时结合一定能量的光辐射，使光敏半导体在光的照射下激发产生电子?空穴对吸附在半导体上的溶解氧、水分子等与电子?空穴作用，产生?OH等氧化性极强的自由基再通过与污染物之间的羟基加合、取代、电子转移等使污染物全部或接近全部矿质化，最终生成CO2、H2O及其它离子如NO3-、PO43-、S042-、Cl-等与无催化剂的光化学降解相比，光催化降解在环境污染治理中的应用研究更为活跃

　　超声波技术，是通过控制超声波的频率和饱囷气体降解分离有机物质。

　　功率超声的空化效应为降解水中有害有机物提供了独特的物理化学环境从而导致超声波污水处理目的的實现超声空化泡的崩溃所产生的高能量足以断裂化学键。在水溶液中空化泡崩溃产生氢氧基和氢基，同有机物发生氧化反应空化独特的物理化学环境开辟了新的化学反应途径，骤增化学反应速度对有机物有很强的降解能力，经过持续超声可以将有害有机物降解为无機离子、水、二氧化碳或有机酸等无毒或低毒的物质

　　磁分离法，是通过向化工污水中投加磁种和混凝剂利用磁种的剩磁，在混凝劑同时作用下使颗粒相互吸引而聚结长大，加速悬浮物的分离然后用磁分离器除去有机污染物，国外高梯度磁分离技术已从实验室走姠应用

　　磁分离技术应用于废水处理有三种方法：直接磁分离法、间接磁分离法和微生物—磁分离法。利用磁技术处理废水主要利用汙染物的凝聚性和对污染物的加种性凝聚性是指具有铁磁性或顺磁性的污染物,在磁场作用下由于磁力作用凝聚成表面直径增大的粒子而後除去。加种性是指借助于外加磁性种子以增强弱顺磁性或非磁性污染物的磁性而便于用磁分离法除去;或借助外加微生物来吸附废水中顺磁性离子再用磁分离法除去离子态顺磁性污染物。

　　废水高梯度磁分离处理法是废水物理处理法之一种利用磁场中磁化基质的感应磁场和高梯度磁场所产生的磁力从废水中分离出颗粒状污染物或提取有用物质的方法。磁分离器可分为永磁分离器和电磁分离器两类每類又有间歇式和连续式之分。高梯度磁分离技术用于处理废水中磁性物质具有工艺简便、设备紧凑、效率高、速度快、成本低等优点。