【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电催化处理系统及方法，尤其涉及一种变电站生活污水独立倒极式电催化处理系统及方法。
技术介绍
1、变电站运行过程中由工作人员产水的生活污水水量较小，主要污染物包括化学需氧量(cod)、氨氮、总氮、五日生化需氧量(bod5)等。电催化技术能够高效降解这些污染物，将其转化为co2或n2等无污染的最终产物，并且不产生污泥等二次污染，是一种适用于变电站生活污水达标处理、减少运维工作量的处理技术。然而，应用电催化技术处理变电站生活污水时，均无法避免阴极板及其附近区域结垢，导致污染物降解电流效率降低，无法使系统稳定运行、产水稳定达标。
2、目前，应对电催化技术中电极板结垢的方式有两种，一种是使用醋酸、盐酸等定期酸洗，产生废液且变电站场景不具备使用条件；另一种为倒极运行，即在正向运行一段时间后调换电极板接电的正负极，虽然适用于变电站场景，但存在着倒极使阳极转换作阴极致使催化涂层结合力降低、脱落等问题，降低阳极板使用寿命，增加运维和电极板更换成本。申请号为2017104352889的专利“一种阳极不参与倒极除垢的电解装置”公开了一种适用于电解制氯消毒的阳极不参与倒极的除垢方法，采用两个滚筒装置驱动双极性板带绕轴转动实现阳极不参与倒极，但极板带在绕轴旋转时易损伤阳极涂层，采用刮钉方式除垢效果差、易损伤极板，并且其极板排列方式、系统设计方法均不适用于变电站生活污水处理。申请号为200810084187.2的专利“一种微电流电解灭菌除藻装置”公开了所述微电流电解灭菌除藻装置包括倒极模式单元，该单元用于接收触发后，将所述辅助
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术旨在提供一种不损伤阳极且能实现阴极有效除垢的独立倒极式电催化处理系统；本专利技术的另一目的在于提供一种基于所述系统的变电站生活污水独立倒极式电催化处理方法。
2、技术方案：本专利技术所述的独立倒极式电催化处理系统，包括系统壳体，密封隔板，进水隔板，阳极板，阴极板，辅助极板和分别与三种电极板相连的导电杆，所述系统壳体上设有进水口和出水口，导电杆两端通过密封隔板和进水隔板设置的插孔连接，与阴极板相连的导电杆上设有旋转导电滑环，旋转导电滑环能带动导电杆上的阴极板旋转运动。
3、进一步地，电催化反应阶段，阳极板和阴极板平行排布并构成导电回路；倒极运行阶段，阴极板在旋转导电滑环的驱动下旋转180度，使阴极板和辅助极板平行排布并构成导电回路。电催化系统正向运行阶段和独立倒极运行阶段分用两个独立供电直流电源。
4、进一步地，所述导电杆包括从上到下依次设置的阳极导电杆，阴极导电杆和辅助电极导电杆。
5、进一步地，该系统的电极板设置为平行式且每种电极板数量≥2，电极板通过极耳孔与导电杆组合，同一组电极板之间通过极板隔环隔开并控制电极板间距为5～20mm。
6、进一步地，阳极板表面带有活性涂层，阳极板的材料为钌铱、铱钽、亚氧化钛、掺硼金刚石中的一种或几种配合使用.
7、进一步地，阴极板的材料为钛、不锈钢或碳纤维中的一种；辅助极板的材料为钛、不锈钢或碳纤维中的一种。
8、进一步地，阳极板、阴极板和辅助极板的主体和极耳形状均为半圆形。
9、进一步地，进水隔板上设有进水孔，系统壳体上还设有排空口。
10、基于上述系统的变电站生活污水独立倒极式电催化处理方法，包括如下步骤：
11、在污染物降解阶段即电催化系统正向运行阶段，变电站生活污水从进水口进入电催化系统，反应区中平行设置的阳极板和阴极板组成导电回路，通过cod和氨氮在线监测水质污染物达到标准后通过出水口排出系统；
12、随后进入倒极运行阶段，断开正向运行电源，将阴极板在旋转导电滑环的驱动下旋转180度，使阴极板和辅助极板组成导电回路；
13、在独立倒极运行后，再次通过旋转导电滑环驱动阴极板旋转180度，停止独立倒极电源并接通正向运行电源，系统转换至正向运行状态，并在设定的参数下重复正向运行和独立倒极运行模式，保证电催化正向运行时的污染物降解效率和系统稳定性。
14、进一步地，在污染物降解阶段，电流密度设置为300～500a/m2，正向运行时间为28min。进水cod≤250mg/l，氨氮cod≤80mg/l、总氮≤40mg/l、bod5≤100mg/l，污染物在电催化作用下实现降解，产水cod≤50mg/l，氨氮cod≤5mg/l、总氮≤15mg/l、bod5≤10mg/l。
15、进一步地，独立倒极阶段运行电流密度300a/m2，独立倒极运行时间根据水质硬度可设置为30s～120s(以caco3计总硬度200mgl～800mg/l)。
16、进一步地，该电催化系统设置正向运行和独立倒极运行两种方式定时重复，防止阴极板组结垢。
17、有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：通过独特的电极板结构、形状设计，巧妙的独立式倒极系统和方法设计，使电催化技术在变电站生活污水处理应用中实现阴极独立倒极，并且运行过程中在阴极板发生结垢之前就进行倒极运行，避免生活污水中结垢离子附着在阴极板表面形成垢泥，无须采用额外的机械除垢等冗余设计，同时无须阳极参与倒极以避免阳极涂层在倒极时受损，提高电催化系统在变电站生活污水处理应用中稳定性。生活污水cod≤250mg/l，氨氮cod≤80mg/l、总氮≤40mg/l、bod5≤100mg/l条件下，产水相关污染物可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级a排放标准。
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1.一种独立倒极式电催化处理系统，其特征在于，该系统包括系统壳体(20)，密封隔板(9)，进水隔板(16)，阳极板(1)，阴极板(2)，辅助极板(3)和分别与三种电极板相连的导电杆，所述系统壳体(20)上设有进水口(13)和出水口(14)，导电杆两端通过密封隔板(9)和进水隔板(16)设置的插孔(18)连接，与阴极板(2)相连的导电杆上设有旋转导电滑环(6)，旋转导电滑环(6)能带动导电杆上的阴极板(2)旋转运动。
2.根据权利要求1所述的独立倒极式电催化处理系统，其特征在于，电催化反应阶段，阳极板(1)和阴极板(2)平行排布并构成导电回路；倒极运行阶段，阴极板(2)在旋转导电滑环(6)的驱动下旋转180度，使阴极板(2)和辅助极板(3)平行排布并构成导电回路。
3.根据权利要求1所述的独立倒极式电催化处理系统，其特征在于，所述导电杆包括从上到下依次设置的阳极导电杆(7)，阴极导电杆(10)和辅助电极导电杆(11)。
4.根据权利要求1所述的独立倒极式电催化处理系统，其特征在于，该系统的电极板设置为平行式且每种电极板数量≥2，电极板通过极耳孔(
5.根据权利要求1所述的独立倒极式电催化处理系统，其特征在于，阳极板(1)表面带有活性涂层，阳极板(1)的材料为钌铱、铱钽、亚氧化钛、掺硼金刚石中的一种或几种配合使用。
6.根据权利要求1所述的独立倒极式电催化处理系统，其特征在于，阴极板(2)的材料为钛、不锈钢或碳纤维中的一种；辅助极板(3)的材料为钛、不锈钢或碳纤维中的一种。
7.根据权利要求1所述的独立倒极式电催化处理系统，其特征在于，阳极板(1)、阴极板(2)和辅助极板(3)的主体和极耳形状均为半圆形。
8.根据权利要求1所述的独立倒极式电催化处理系统，其特征在于，进水隔板(16)上设有进水孔(19)。
9.一种基于权利要求1-8任一所述系统的变电站生活污水独立倒极式电催化处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述的变电站生活污水独立倒极式电催化处理方法，其特征在于，在污染物降解阶段，电流密度设置为300～500A/m2，进水COD≤250mg/L，氨氮COD≤80mg/L、总氮≤40mg/L、BOD5≤100mg/L，污染物在电催化作用下实现降解，产水COD≤50mg/L，氨氮COD≤5mg/L、总氮≤15mg/L、BOD5≤10mg/L。
...【技术特征摘要】
1.一种独立倒极式电催化处理系统，其特征在于，该系统包括系统壳体(20)，密封隔板(9)，进水隔板(16)，阳极板(1)，阴极板(2)，辅助极板(3)和分别与三种电极板相连的导电杆，所述系统壳体(20)上设有进水口(13)和出水口(14)，导电杆两端通过密封隔板(9)和进水隔板(16)设置的插孔(18)连接，与阴极板(2)相连的导电杆上设有旋转导电滑环(6)，旋转导电滑环(6)能带动导电杆上的阴极板(2)旋转运动。
2.根据权利要求1所述的独立倒极式电催化处理系统，其特征在于，电催化反应阶段，阳极板(1)和阴极板(2)平行排布并构成导电回路；倒极运行阶段，阴极板(2)在旋转导电滑环(6)的驱动下旋转180度，使阴极板(2)和辅助极板(3)平行排布并构成导电回路。
3.根据权利要求1所述的独立倒极式电催化处理系统，其特征在于，所述导电杆包括从上到下依次设置的阳极导电杆(7)，阴极导电杆(10)和辅助电极导电杆(11)。
4.根据权利要求1所述的独立倒极式电催化处理系统，其特征在于，该系统的电极板设置为平行式且每种电极板数量≥2，电极板通过极耳孔(4)与导电杆组合，同一组电极板之间通过极板隔环(17)隔开并控制电极板间距为5～20mm。
【专利技术属性】
技术研发人员：陈政，李若征，王朝阳，邢立铭，武祝民，田颖，付大勇，苗文华，滕济林，李郑坤，
申请(专利权)人：北京国电富通科技发展有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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