适用于重金属和有机农药复合废水的反应处理系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了适用于重金属和有机农药复合废水的反应处理系统,包括电流连接与控制区、粒子电极

【技术实现步骤摘要】
适用于重金属和有机农药复合废水的反应处理系统及方法


[0001]本专利技术涉及废水处理
，尤其涉及适用于重金属和有机农药复合废水的反应处理系统及方法。

技术介绍

[0002]为了缓解害虫、杂草等生物因素对于作物的影响，有机农药被广泛应用于农业、林业、畜牧业等行业中。大部分有机农药产品中除了有效成分之外，往往还有助溶剂、乳化剂、渗透剂等农药添加剂，因此有机农药很容易进入并在水环境中迁移。现已有许多研究表明部分有机农药有一定的生态毒性，对自然生态以及人类健康都带来风险。同时，有机农药结构稳定且具有一定的生态毒性，因此难以被常规水处理工艺有效去除。目前有机农药的高效处理工艺已经受到了全世界的广泛关注。
[0003]重金属对于人类健康有十分重要的影响，过量的重金属对神经、肌肉、免疫系统以及其他关键器官都会造成严重的毒害作用。由于自然原因和人为因素，地球上大约40％的湖泊和河流都受到了重金属污染，人类的农业、畜牧业活动是产生重金属污染的来源之一。因此，研究和开发高效、经济、安全的水中有机农药和重金属同时去除工艺具有重要意义。
[0004]电化学氧化法对于有机农药的去除率和矿化率普遍较高，但采用传统平板电极的电化学法传质速率慢、电流效率低。膜电极电化学氧化技术可利用膜过滤步骤强化污染物从溶液向电极板表面的传质过程，从而提高电化学电流效率。但大分子有机农药及降解副产物可能对膜电极造成污染，使膜电极使用寿命降低。

技术实现思路

[0005]1.要解决的技术问题
[0006]本专利技术的目的是为了解决现有技术中大分子有机农药及降解副产物可能对膜电极造成污染，使膜电极使用寿命降低的问题，而提出的适用于重金属和有机农药复合废水的反应处理系统及方法。
[0007]2.技术方案
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0009]适用于重金属和有机农药复合废水的反应处理系统，包括电流连接与控制区、粒子电极
‑
膜电极反应器和有机农药废水储存与调节区，其特征在于，所述电流连接与控制区包括直流电源、阴极板接线和阳极板接线；
[0010]所述粒子电极
‑
膜电极反应器包括有机玻璃、膜电极阳极、钛阴极和粒子电极，所述膜电极阳极和钛阴极均设置于有机玻璃内部，所述粒子电极均匀分布于膜电极阳极和钛阴极之间；
[0011]所述有机农药废水储存与调节区包括机械搅拌装置、储水槽、压力调节器和蠕动泵，所述机械搅拌装置设置于储水槽的内部，所述储水槽的顶部分别固定插设有进水管和出水管，所述压力调节器螺纹连接于出水管上，所述蠕动泵与进水管螺纹连接；
[0012]所述阴极板接线的两端分别与直流电源的负极和钛阴极连接，所述阳极板接线的两端分别与直流电源的阳极和膜电极阳极连接。
[0013]优选地，所述粒子电极
‑
膜电极反应器的进水口、出水口均在有机玻璃内。
[0014]优选地，所述膜电极阳极为长10cm、宽10cm、厚0.2cm的板状多孔亚氧化钛(Ti4O7)超滤陶瓷膜，所述膜电极阳极的孔径为1
‑
6μm，孔隙率为60％
‑
80％，比表面积为4
‑
6m2/g。
[0015]优选地，所述钛阴极为长10cm、宽10cm、厚0.2cm的多孔钛板(Ti)，所述钛阴极的表面均匀分布有孔径为5mm的孔。
[0016]优选地，所述粒子电极为钯负载活性炭颗粒(Pd/GAC)，所述粒子电极的粒径为75μm。
[0017]优选地，适用于重金属和有机农药复合废水的反应处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0018]步骤1：复合废水处理前，其原水从储水槽经蠕动泵从反应器底部进水口泵入，流经膜电极阳极、钛阴极、粒子电极，最后从顶部出水口流出；
[0019]步骤2：复合废水处理时，废水以过滤的方式透过下方膜电极阳极，渗透出水在膜电极阳极和钛阴极之间发生电化学氧化反应，并在粒子电极的作用下发生电化学催化还原，最终经出水管流入储水槽内；
[0020]步骤3：粒子电极
‑
膜电极反应器内电化学氧化、电化学催化还原、膜过滤同时进行，有机农药废水进水、出水不断循环流入和流出储水槽，并经储水槽内机械搅拌装置不断搅拌均匀，复合废水中的有机农药随着反应时间不断被降解和矿化，重金属不断发生还原。
[0021]优选地，所述步骤1中原水的流速为以20
‑
80L
·
m
‑2·
h
‑1。
[0022]优选地，所述步骤1中循环时间为5
‑
10min。
[0023]优选地，所述步骤2中直流电源为阳极提供1
‑
5mA cm
‑2的电流密度，调节出水管上压力调节器使进水和出水保持5
‑
15psi的压力。
[0024]3.有益效果
[0025]相比于现有技术，本专利技术的优点在于：
[0026](1)本专利技术中，使用膜电极可以有效截留粒子电极，防止粒子电极流失，同时膜电极十分稳定，使用寿命较长，从而有效降低了成本。
[0027](2)本专利技术中，将粒子电极置于膜反应器中，充分利用了阴极和阳极之间的空间，污染物更易接触到带电表面，强化了污染物的传质过程，因而耦合工艺能通过增强传质而提高污染物去除效率。
[0028](3)本专利技术中，粒子电极带来的催化效果和吸附效果能有效减轻大分子有机污染物对膜的污染。
[0029](4)本专利技术中，粒子电极使用寿命较长，可以弥补传统膜电极阳极难以去除重金属污染的缺点，因此耦合工艺扩大了反应器的处理范围，对成分复杂的污染物具有较好的处理效果。
附图说明
[0030]图1为本专利技术提出的适用于重金属和有机农药复合废水的反应处理系统的结构示意图；
[0031]图2为本专利技术提出的适用于重金属和有机农药复合废水的反应处理系统中粒子电极
‑
膜电极反应器的俯视截面示意图。
[0032]图中：1直流电源、2阴极接线、3阳极接线、4有机玻璃、5膜电极阳极、6钛阴极、7粒子电极、8进水管、9出水管、10储水罐、11机械搅拌装置、12蠕动泵、13压力调节器。
具体实施方式
[0033]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0034]实施例1：
[0035]参照图1
‑
2，适用于重金属和有机农药复合废水的反应处理系统，包括电流连接与控制区、粒子电极
‑
膜电极反应器和有机农药废水储存与调节区；
[0036]本专利技术中，直流电源1，经电流接线2、3分别与钛阴极6、膜电极阳极5连接，为电化学反应器提供电流；阴极板接线2，连接钛阴极板6与直流电源1负极；阳极板接线3，连接膜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.适用于重金属和有机农药复合废水的反应处理系统，包括电流连接与控制区、粒子电极
‑
膜电极反应器和有机农药废水储存与调节区，其特征在于，所述电流连接与控制区包括直流电源(1)、阴极板接线(2)和阳极板接线(3)；所述粒子电极
‑
膜电极反应器包括有机玻璃(4)、膜电极阳极(5)、钛阴极(6)和粒子电极(7)，所述膜电极阳极(5)和钛阴极(6)均设置于有机玻璃(4)内部，所述粒子电极(7)均匀分布于膜电极阳极(5)和钛阴极(6)之间；所述有机农药废水储存与调节区包括机械搅拌装置(11)、储水槽(10)、压力调节器(13)和蠕动泵(12)，所述机械搅拌装置(11)设置于储水槽(10)的内部，所述储水槽的顶部分别固定插设有进水管(8)和出水管(9)，所述压力调节器螺纹连接于出水管(9)上，所述蠕动泵(12)与进水管(8)螺纹连接；所述阴极板接线(2)的两端分别与直流电源(1)的负极和钛阴极(6)连接，所述阳极板接线(3)的两端分别与直流电源(1)的阳极和膜电极阳极(5)连接。2.根据权利要求1所述的适用于重金属和有机农药复合废水的反应处理系统，其特征在于，所述粒子电极
‑
膜电极反应器的进水口、出水口均在有机玻璃(4)内。3.根据权利要求1所述的适用于重金属和有机农药复合废水的反应处理系统，其特征在于，所述膜电极阳极(5)为长10cm、宽10cm、厚0.2cm的板状多孔亚氧化钛(Ti4O7)超滤陶瓷膜，所述膜电极阳极(5)的孔径为1
‑
6μm，孔隙率为60％
‑
80％，比表面积为4
‑
6m2/g。4.根据权利要求1所述的适用于重金属和有机农药复合废水的反应处理系统，其特征在于，所述钛阴极(6)为长10cm、宽10cm、厚0.2cm的多孔钛板(Ti)，所述钛阴极(6)的表面均匀分布有孔径为5mm的孔。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：周耀渝，秦天，智丹，文伊恬，
申请(专利权)人：湖南农业大学，
类型：发明
国别省市：