本發(fā)明涉及一種脈沖電解系統(tǒng)及利用脈沖電解系統(tǒng)電解廢水的方法，屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

養(yǎng)殖廢水中含有大量難生物降解的有機(jī)污染物，難降解有機(jī)物是指被微生物分解時(shí)速度很慢，分解不徹底的有機(jī)物，這類污染物易在生物體內(nèi)富集，也容易成為水體的潛在污染源。BOD/COD是生化需氧量和化學(xué)需氧量的比值，是廢水可生化降解性的指標(biāo)，通常以BOD/COD=0.3為廢水可生化降解的下限，若養(yǎng)殖廢水未經(jīng)生化降解處理則進(jìn)入水體，其中的難降解有機(jī)物將給環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。處理難降解有機(jī)物、提高養(yǎng)殖廢水可生化降解性一直是養(yǎng)殖行業(yè)中渴望解決但并未成功的技術(shù)難題。

廢水電解處理法即應(yīng)用電解的原理，將廢水中有害物質(zhì)通過電解過程在陽極和陰極上分別發(fā)生氧化還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)以凈化廢水。電解法的優(yōu)點(diǎn)是不需要耗費(fèi)大量化學(xué)試劑且只需在常溫常壓下即可進(jìn)行操作。脈沖電指是按照一定周期反復(fù)執(zhí)行通電斷電操作的電流，采用脈沖電解能調(diào)節(jié)電流密度、脈沖頻率等參數(shù)，從而能夠控制沉積速度和質(zhì)量，因此脈沖電解相對(duì)于直流電電解更加得到了應(yīng)用。

脈沖電解法的主要原理基于電解絮凝、電解氧化、電解還原和電解氣浮。電解絮凝即當(dāng)陽極材料電解后生成的金屬陽離子通過水解、聚合作用形成了高活性的吸附絮凝基團(tuán)，該基團(tuán)能夠有效的吸附廢水中的懸浮物和有機(jī)物而聚沉；電解氧化即廢水中的污染物在陽極上失去電子而發(fā)生氧化反應(yīng)的過程，或者是高活性的陰離子，如Cl^-，先在陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)得到較強(qiáng)氧化性的物質(zhì)，這些較強(qiáng)氧化性物質(zhì)再氧化分解水中有機(jī)物的過程；電解還原即廢水中的陽離子先在陰極上得到電子而發(fā)生還原反應(yīng)得到低價(jià)陽離子或金屬沉淀；電解氣浮即先對(duì)水和其它分子電解產(chǎn)生H⁺、OH^-等離子，這些離子再分別在陰極和陽極上析出H₂、O₂等微小氣泡，產(chǎn)生的氣泡則可作為載體粘附廢水中聚沉的絮凝基團(tuán)和懸浮物而上浮，從而去除污染物。在廢水處理中，這4中原理相互協(xié)調(diào)、相互補(bǔ)充。脈沖電解法還由于極板間強(qiáng)電場作用和反應(yīng)生成的強(qiáng)氧化性基團(tuán)的氧化作用，能夠有效地殺滅水中的病菌，避免了疾病的傳播。因此，利用脈沖電解技術(shù)能夠較好地對(duì)經(jīng)過生化處理的廢水繼續(xù)進(jìn)行處理，更有利于提高水質(zhì)，達(dá)到更好的處理效果。

中國發(fā)明專利申請(qǐng)公開說明書CN2015108845284公開了一種畜禽養(yǎng)殖廢水的處理方法，將含有抗生素和重金屬離子的畜禽養(yǎng)殖廢水進(jìn)行電解處理，使所述廢水中的抗生素發(fā)生氧化反應(yīng)失活，重金屬離子發(fā)生還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為沉淀。雖然該發(fā)明具有去除畜禽養(yǎng)殖廢水中的抗生素的同時(shí)回收重金屬，反應(yīng)設(shè)備占地小、效率高、運(yùn)行穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)；但是該方法還存在以下不足：其一，并未涉及關(guān)于改善電極鈍化的問題，其二，每次只是一個(gè)陽極和一個(gè)陰極通電進(jìn)行電解，并未能提高電解效率。

中國發(fā)明專利申請(qǐng)公開說明書CN021119015公開了催化鐵內(nèi)電解處理難降解廢水的方法，先將銅和鐵按W_Cu/W_Fe=0.1~1.0稱量好，并根據(jù)廢水的不同情況加入銅和鐵總重量的0%~10%的陽離子表面活性劑改性的沸石，充分混合，放入濾池；將廢水的pH調(diào)到4.5~11.0，在不曝氣的情況下，按回流比為2:1~10:1充分反應(yīng)一段時(shí)間，隨后pH調(diào)到8.0~9.0，使Fe³⁺進(jìn)一步生成絮凝劑Fe(OH)₃，將廢水中懸浮固體、膠體物質(zhì)凝聚，并吸附可溶性污染物一起沉淀，使廢水得到凈化。雖然該發(fā)明能夠作為預(yù)處理方法，先行將微生物有毒有害的重金屬和有機(jī)難降解物質(zhì)除去，提高BOD/COD的值，使廢水更適合于后繼的生化處理，使出水完全達(dá)標(biāo)，而且本發(fā)明要比用鐵內(nèi)電解或鐵炭內(nèi)電解處理難降解污染物的能力更強(qiáng)，脫色效果更顯著，而且處理速度快，處理費(fèi)用便宜，適用的pH范圍大；但是該發(fā)明還存在以下不足：其一，由于銅、鐵和濾料是充分混合后放入濾池中的，作為陽極的鐵上電解出的Fe²⁺、Fe³⁺和廢水中OH^-結(jié)合為氫氧化鐵絮體也很大機(jī)會(huì)會(huì)附著于濾料表面，所以濾料很快會(huì)板結(jié)鈍化，需要經(jīng)常更換濾料，其二，需要兩次調(diào)節(jié)體系的pH值，增加工序，其三，使用銅材會(huì)增加成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題做出改進(jìn)，即本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種脈沖電解系統(tǒng)及利用脈沖電解系統(tǒng)電解廢水的方法，該系統(tǒng)能提高養(yǎng)殖廢水的可生化降解性，提高電解效率，降低電耗和鐵耗，減少工序，改善鈍化問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是提供一種脈沖電解系統(tǒng)，包括進(jìn)水管、進(jìn)氣管、鐵碳電解材料和電解池，所述脈沖電解系統(tǒng)前端和后端均分別連接有生化處理系統(tǒng)，所述脈沖電解系統(tǒng)能夠明顯提高養(yǎng)殖廢水可生化降解性，減輕后續(xù)生化系統(tǒng)的處理負(fù)荷。所述電解池底部中央設(shè)置有進(jìn)水口，所述進(jìn)水口兩側(cè)分別設(shè)置有排泥口，所述排泥口兩側(cè)的上方分別設(shè)置有兩個(gè)進(jìn)氣口，所述進(jìn)水口的正下方連接有進(jìn)水管，所述排泥口的正下方連接有排泥管，所述電解池頂部中央設(shè)置有出水槽，所述出水槽長度為電解池的長度，所述出水槽末端連接有出水口，所述出水口連接有出水管，所述鐵碳電解材料豎直且相互平行地設(shè)置在電解池內(nèi)部，所述電解池沿長度方向的兩側(cè)內(nèi)壁上分別設(shè)置有條狀凸部，所述條狀凸部上沿長度方向均勻地設(shè)置有多個(gè)豎直的容納槽，所述容納槽容納有鐵碳電解材料。

作為優(yōu)選，所述進(jìn)氣口分別連接有進(jìn)氣管，所述進(jìn)氣管相互平行地往另一排泥口方向向外延伸，所述進(jìn)氣管在所述電解池外側(cè)相互連通成同一進(jìn)氣管，所述電解池內(nèi)部的進(jìn)氣管上均勻地設(shè)置有多個(gè)孔。

作為優(yōu)選，所述鐵碳電解材料形狀與所述電解池內(nèi)部的形狀一樣，厚度為4-6mm，所述鐵碳電解材料之間的間距相等。在電解過程中，所述鐵碳電解材料內(nèi)部的鐵和碳分別充當(dāng)陰極和陽極進(jìn)行電解反應(yīng)，即每一塊鐵碳電解材料內(nèi)部和鐵碳電解材料之間即可形成陽極和陰極材料進(jìn)行電解反應(yīng)，因此本發(fā)明的電解效率比傳統(tǒng)電解的效率高。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是提供利用脈沖電解系統(tǒng)電解廢水的方法，經(jīng)過生化處理的廢水不斷通過所述進(jìn)水管進(jìn)入電解池內(nèi)部，電解池內(nèi)進(jìn)行反復(fù)通電斷電操作和周期性的曝氣操作，氧氣周期性地進(jìn)入所述電解池內(nèi)部，所述鐵碳電解材料對(duì)廢水進(jìn)行電解反應(yīng)，電解完畢之后關(guān)閉所述進(jìn)氣管的閥門并進(jìn)行排泥操作。

作為優(yōu)選，所述電解池內(nèi)部控制pH為6.5-7.5，停留時(shí)間為20-40min，溫度為25-30℃。在約為中性的環(huán)境中，電解出來的鐵離子盡量水解為鐵氫氧化物絮體，從而吸附廢水中雜質(zhì)和污染物并沉淀。

作為優(yōu)選，所述通電時(shí)間為1-4h，通電電壓為380V，斷電時(shí)間為5-10min。

作為優(yōu)選，所述曝氣時(shí)間為2-10min，氣體流量為100-500L/h。周期性通入的氧氣氣泡不僅能夠?qū)﹄娊獬貎?nèi)部充氧、攪拌廢水，還能夠阻礙電極兩側(cè)氧化薄膜的生成、改善鐵碳電解材料板結(jié)鈍化的問題。

作為優(yōu)選，所述排泥周期為3-6h/次。

作為優(yōu)選，所述單個(gè)脈沖電解系統(tǒng)的處理廢水流量為2.5m³/h。脈沖電解系統(tǒng)通過串聯(lián)的方式進(jìn)行連接，串聯(lián)的數(shù)量依據(jù)處理廢水的量而定。

總之，采用本發(fā)明的一種脈沖電解系統(tǒng)及利用脈沖電解系統(tǒng)電解廢水的方法，能夠提高廢水的可生化降解性，提高電解效率，降低電耗和鐵耗，減少多次調(diào)節(jié)體系pH值的工序，改善鈍化問題。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明：

圖1為脈沖電解系統(tǒng)的示意圖；

圖2為脈沖電解系統(tǒng)的俯視圖；

圖3為脈沖電解系統(tǒng)的俯視圖。

其中，進(jìn)水管1，進(jìn)水口2，進(jìn)氣管3，進(jìn)氣口4，鐵碳電解材料5，條形凸部6，出水槽7，出水口8，出水管9，排泥管10，排泥口11。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1

經(jīng)生化處理后的養(yǎng)殖廢水進(jìn)水水質(zhì)為：pH：6.0，COD：400mg/L，BOD/COD：0.05，流量為15m³/h。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種脈沖電解系統(tǒng)及利用脈沖電解系統(tǒng)電解廢水的方法法，包括進(jìn)水管1、進(jìn)氣管3、鐵碳電解材料5和電解池。處理該養(yǎng)殖廢水時(shí)將6臺(tái)脈沖電解系統(tǒng)串聯(lián)，所述鐵碳電解材料5豎直且相互平行地設(shè)置在電解池內(nèi)部，所述電解池沿長度方向的兩側(cè)內(nèi)壁上分別設(shè)置有條狀凸部6，所述條狀凸部6上沿長度方向均勻地設(shè)置有多個(gè)豎直的容納槽，所述容納槽容納有鐵碳電解材料5，以達(dá)到對(duì)所述鐵碳電解材料5限位的目的，所述鐵碳電解材料5形狀與所述電解池內(nèi)部的形狀一樣，所述鐵碳電解材料5之間的間距相等，所述鐵碳電解材料5厚度均為4mm，所述電解池底部中央設(shè)置有進(jìn)水口2，所述進(jìn)水口2的正下方連接有進(jìn)水管1，所述進(jìn)水管1上設(shè)置有閥門和流量計(jì)以控制水的流量，所述電解池頂部中央設(shè)置有出水槽7，所述出水槽7長度為電解池的長度，所述出水槽7末端連接有出水口8，所述出水口8連接有出水管9，經(jīng)生化處理過的養(yǎng)殖廢水不斷通過進(jìn)水管1從進(jìn)水口2處進(jìn)入電解池內(nèi)部，所述鐵碳電解材料5逐漸浸沒在廢水中，并通過所述出水槽7向出水口8流動(dòng)，并通過出水管9流動(dòng)至下一脈沖電解系統(tǒng)中直至排放至下一生化處理系統(tǒng)，所述電解池內(nèi)部控制pH為6.5，停留時(shí)間為20min，溫度為25℃，利用脈沖電源反復(fù)通電斷電一定時(shí)間發(fā)生脈沖電解反應(yīng)，控制通電時(shí)間為1h，通電電壓為380V，電解對(duì)廢水中有機(jī)污染物進(jìn)行降解并且破壞發(fā)色基團(tuán)，降低COD，提高B/C比，達(dá)到提高可生化降解性的效果，之后控制斷電時(shí)間為5min，斷電時(shí)形成的脈沖電有利于擴(kuò)散、降低濃差極化，從而降低電耗及鐵耗，所述進(jìn)水口2兩側(cè)分別設(shè)置有排泥口11，所述排泥口11的正下方連接有排泥管10，所述排泥口11兩側(cè)的上方設(shè)置有兩個(gè)進(jìn)氣口4，所述進(jìn)氣口4分別連接有進(jìn)氣管3，所述進(jìn)氣管3相互平行地往另一排泥口11方向向外延伸，所述進(jìn)氣管3在所述電解池外側(cè)相互連通成同一進(jìn)氣管3，所述電解池內(nèi)部的進(jìn)氣管3上均勻地設(shè)置有多個(gè)孔，所述電解池外部的進(jìn)氣管3上設(shè)置有閥門和流量計(jì)以控制氣體的流量，所述進(jìn)氣口4和進(jìn)氣管3上周期性通入的氧氣氣泡不僅能夠?qū)﹄娊獬貎?nèi)部充氧、攪拌廢水，還能夠阻礙電極兩側(cè)氧化薄膜的生成、改善鐵碳電解材料5板結(jié)鈍化的問題，每次控制曝氣時(shí)間為2min，氣體流量為100L/h，電解完畢之后關(guān)閉進(jìn)氣管3的閥門進(jìn)行排泥操作，將電解過程中產(chǎn)生的鐵泥從電解池底部的排泥口11處通過排泥管10排出，排泥周期為3h/次。

實(shí)施例2

經(jīng)生化處理后的養(yǎng)殖廢水進(jìn)水水質(zhì)為：pH：7.0，COD：700mg/L，BOD/COD：0.1，流量為25m³/h。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種脈沖電解系統(tǒng)及利用脈沖電解系統(tǒng)電解廢水的方法法，包括進(jìn)水管1、進(jìn)氣管3、鐵碳電解材料5和電解池。處理該養(yǎng)殖廢水時(shí)將10臺(tái)脈沖電解系統(tǒng)串聯(lián)，所述鐵碳電解材料5豎直且相互平行地設(shè)置在電解池內(nèi)部，所述電解池內(nèi)部沿長度方向的兩側(cè)內(nèi)壁上設(shè)置有條狀凸部6，所述條狀凸部6上沿長度方向均勻地設(shè)置有多個(gè)豎直的容納槽，所述容納槽容納有鐵碳電解材料5，所述鐵碳電解材料5形狀與所述電解池內(nèi)部的形狀一樣，所述鐵碳電解材料5之間的間距相等，所述鐵碳電解材料5厚度均為6mm，經(jīng)生化處理過的養(yǎng)殖廢水不斷通過進(jìn)水口2進(jìn)入電解池內(nèi)部，并通過出水管9流動(dòng)至下一脈沖電解系統(tǒng)中直至排放至下一生化處理系統(tǒng)中，所述電解池內(nèi)部控制pH為7，停留時(shí)間為35min，溫度為28℃，所述電解池內(nèi)部反復(fù)進(jìn)行通電斷電操作，控制通電時(shí)間為2.5h，通電電壓為380V，斷電時(shí)間為8min，所述進(jìn)水口2兩側(cè)分別設(shè)置有排泥口11，所述排泥口11兩側(cè)的上方設(shè)置有兩個(gè)進(jìn)氣口4，所述進(jìn)氣口4分別連接有進(jìn)氣管3，所述進(jìn)氣管3相互平行地往另一排泥口11方向向外延伸，所述電解池內(nèi)部的進(jìn)氣管3上均勻地設(shè)置有多個(gè)孔，所述電解池內(nèi)進(jìn)行周期性曝氣操作，氧氣通過進(jìn)氣管3進(jìn)入所述電解池內(nèi)部，每次控制曝氣時(shí)間為7min，氣體流量為380L/h，電解完畢之后關(guān)閉進(jìn)氣管3的閥門進(jìn)行排泥操作，將電解過程中產(chǎn)生的鐵泥通過排泥口11排出，排泥周期為5h/次。

實(shí)施例3

經(jīng)生化處理后的養(yǎng)殖廢水進(jìn)水水質(zhì)為：pH：9.0，COD：800mg/L，BOD/COD：0.2，流量為10m³/h。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種脈沖電解系統(tǒng)及利用脈沖電解系統(tǒng)電解廢水的方法法，包括進(jìn)水管1、進(jìn)氣管3、鐵碳電解材料5和電解池。處理該養(yǎng)殖廢水時(shí)將4臺(tái)脈沖電解系統(tǒng)串聯(lián)，所述鐵碳電解材料5豎直且相互平行地設(shè)置在電解池內(nèi)部，所述電解池內(nèi)部沿長度方向的兩側(cè)內(nèi)壁上設(shè)置有條狀凸部6，所述條狀凸部6上沿長度方向均勻地設(shè)置有多個(gè)豎直的容納槽，所述容納槽容納有鐵碳電解材料5，所述鐵碳電解材料5形狀與所述電解池內(nèi)部的形狀一樣，所述鐵碳電解材料5之間的間距相等，所述鐵碳電解材料5厚度均為6mm，經(jīng)生化處理過的養(yǎng)殖廢水不斷通過進(jìn)水口2進(jìn)入電解池內(nèi)部，并通過出水管9流動(dòng)至下一脈沖電解系統(tǒng)中直至排放至下一生化處理系統(tǒng)中，所述電解池內(nèi)部控制pH為7.5，停留時(shí)間為40min，溫度為30℃，所述電解池內(nèi)部反復(fù)進(jìn)行通電斷電操作，控制通電時(shí)間為4h，通電電壓為380V，斷電時(shí)間為10min，所述進(jìn)水口2兩側(cè)分別設(shè)置有排泥口11，所述排泥口11兩側(cè)的上方設(shè)置有兩個(gè)進(jìn)氣口4，所述進(jìn)氣口4分別連接有進(jìn)氣管3，所述進(jìn)氣管3相互平行地往另一排泥口11方向向外延伸，所述電解池內(nèi)部的進(jìn)氣管3上均勻地設(shè)置有多個(gè)孔，所述電解池內(nèi)進(jìn)行周期性曝氣操作，氧氣通過進(jìn)氣管3進(jìn)入所述電解池內(nèi)部，每次控制曝氣時(shí)間為10min，氣體流量為500L/h，電解完畢之后關(guān)閉進(jìn)氣管3的閥門進(jìn)行排泥操作，將電解過程中產(chǎn)生的鐵泥通過排泥口11排出，排泥周期為6h/次。

對(duì)實(shí)施例1-3處理前后的水質(zhì)進(jìn)行檢測，結(jié)果如表1所示，實(shí)施例1-3和傳統(tǒng)電解工藝的成本對(duì)比如表2所示：：

表1 處理前后水質(zhì)變化表

表2 本發(fā)明和傳統(tǒng)電解工藝所需成本對(duì)比

工作方式：經(jīng)生活處理的養(yǎng)殖廢水不斷通過進(jìn)水管1從進(jìn)水口2處進(jìn)入電解池內(nèi)部，養(yǎng)殖廢水進(jìn)水水質(zhì)為：pH為6.0-9.0，COD為400-800mg/L，BOD/COD為0.05-0.2，單個(gè)脈沖電解系統(tǒng)的處理廢水流量為2.5m³/h，可依據(jù)廢水的進(jìn)水量對(duì)脈沖電解系統(tǒng)進(jìn)行串聯(lián)，電解池內(nèi)進(jìn)行反復(fù)通電斷電操作和周期性的曝氣操作，電解池內(nèi)部控制：pH為6.5-7.5，停留時(shí)間為20-40min，溫度為25-30℃，控制通電時(shí)間為1-4h，通電電壓為380V，斷電時(shí)間為5-10min，氧氣周期性地通過進(jìn)氣管3通入電解池內(nèi)部，控制曝氣時(shí)間為2-10min，氣體流量為100-500L/h，鐵碳電解材料5對(duì)廢水進(jìn)行電解反應(yīng)，電解完畢之后關(guān)閉進(jìn)氣管3的閥門進(jìn)行排泥操作，將電解過程中產(chǎn)生的鐵泥從電解池底部的排泥口11排出，排泥周期為3-6h/次。

本發(fā)明的有益效果為：對(duì)經(jīng)過生化處理的養(yǎng)殖廢水繼續(xù)進(jìn)行電解處理，提高廢水的可生化降解性，利用多個(gè)鐵碳電解材料作為電極進(jìn)行脈沖電解，從而提高電解效率，降低電耗和鐵耗，減少多次調(diào)節(jié)pH值的工序，而且通過改進(jìn)曝氣方式能改善鈍化問題。