[發明專利]一種光伏驅動電化學處理系統及其處理方法和應用

在審

• 申請號: 201810469616.1
• 申請日: 2018-05-16
• 公開（公告）號: CN108585306A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 張順喜;岳振;胡純;李建芬
• 申請（專利權）人: 武漢輕工大學
• 主分類號: C02F9/06
• 分類號: C02F9/06;C02F1/463
• 代理公司: 北京思創大成知識產權代理有限公司 11614
• 代理人: 高爽

本發明公開了一種光伏驅動電化學處理系統及其處理方法和應用。該光伏驅動電化學處理系統包括順次連接的：電化學處理單元I；過濾單元；電化學處理單元II；所述光伏驅動電化學處理系統還包括光伏電源驅動單元。由于采用的是可再生光伏能源提供電力，又無需額外投加化學試劑，因而處理成本大大降低；效率高、運行穩定，能在短時間內改善水質，較好地克服了傳統物理化學法和生物生態法的不足，非常適合微污染景觀水體的治理。

技術領域

本發明屬于地表水微污染水體處理技術領域，更具體地，涉及一種光伏驅動電化學處理系統及其處理方法和應用。

背景技術

景觀水體由于風景優美、景色迷人而成為城鎮居民休閑和娛樂的重要場所，常包括天然湖泊、河道以及人為建造的湖泊、噴泉、瀑布、水庫、觀賞水池或池塘、景觀河道或護城河等，它們大多為封閉或半封閉的靜止或緩慢流動的水體，其具有水域面積小、水位低、水量少、水環境容量小、易污染、水體自凈能力差等特點。由于該水體常接納地表降水和城鎮生活污水，此外又不能與其它水體循環，使得污染物不斷累積，特別是營養元素氮、磷的累積，極易造成水體富營養化，甚至導致藻類滋生，水體惡臭，水生生物減少，嚴重影響周邊城鎮居民的生活質量與環境質量。因此，必須嚴格控制景觀水體中污染物質的含量，特別是營養元素氮、磷的含量，以改善景觀水體質量，共建我們美好家園。

當前，對于景觀水體的治理思路主要是去除水體中的氮、磷，進而控制藻類滋生。目前，主要采用物理化學法和生物生態法來控制景觀水中的氮、磷含量。常見的物理化學方法有補水換水法、曝氣充氧法、底泥疏浚法、絮凝氣浮法、混凝沉淀法、除藻滅藻法、電化學法和吸附法等；常見的生物生態法有生物接觸氧化、膜生物反應器、微生物凈化技術、曝氣生物濾池、植物浮床、人工濕地等。其中，生物生態法去除效果好，運行費用低、無二次污染等優點，是目前治理景觀水體中最為有效的方法之一，然而效率低，受氣候影響較大；物理化學法則效率高、運行穩定，能在短期時間改善水質，然而運行成本限制了該法的廣泛使用。混凝沉淀法，通過一次性或分批投加混凝劑來實現對氮、磷的去除，然而該法排放污泥量大，藥劑利用率低，使用成本高。電化學工藝中的電絮凝法，雖然能實現藥劑的連續投加，產生的污泥量小，藥劑利用率高，但在同時治理氮、磷時脫氮效果略差，而電化學氧化或還原法則脫氮效果較好，可對磷的治理又顯不足，此外，由于能耗較高而導致運行成本過高，因而限制了兩工藝的廣泛使用。為此探索適合微污染景觀水體處理方法也一直是環保工作者關注的焦點。

發明內容

本發明的目的是針對常見的物理化學法和生物生態法在治理景觀水體時的不足而提出的高效、成本低的處理方法。本方法通過兩處理單元和一過濾單元，實現對藻類、氮、磷高效去除，也不對水體產生二次污染；運行時既不需額外物質添加，也不使用化石能源，運行成本極低，非常適合景觀水體的治理。

為了實現上述目的，本發明的第一方面提供一種光伏驅動電化學處理系統，該光伏驅動電化學處理系統包括順次連接的：

電化學處理單元I；

過濾單元；

電化學處理單元II；

所述光伏驅動電化學處理系統還包括光伏電源驅動單元。

作為本發明優選的實施方式，所述電化學處理單元I設置有多個陽極板I、多個陰極板I及多級過濾網框架，第一個陽極板I緊靠電化學反應器I進水口端，所述陽極板I和陰極板I交替排列，靠近出水口端方向設置有多級過濾網框架。

作為本發明優選的實施方式，所述陰極板I采用石墨或鈦板電極；所述陽極板I采用鋁板、鐵板或鑄鐵板金屬電極。

作為本發明優選的實施方式，所述多級過濾框架，通常采用粗、細兩種過濾網加工而成的傾斜插入型框架。實際操作過程中，粗過濾網框架采用三層250目的尼龍濾網布加工而成；細過濾網框架采用三層400目的尼龍濾網布加工而成。過濾網框架均可快速更換，沖洗后可循環使用，使用時其間距為60～100mm。