[發明專利]一種以太陽光為驅動力的綠色光電廢水處理裝置及方法

在審

• 申請號: 202110294669.6
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN113024040A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 丁晶;崔冰心;關淑妍;趙慶良;高慶偉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14;C02F1/467;C02F3/00;C02F101/16;C02F101/30
• 代理公司: 哈爾濱市文洋專利代理事務所(普通合伙) 23210
• 代理人: 王艷萍

1.一種以太陽光為驅動力的綠色光電廢水處理裝置，其特征在于該裝置由光生電及儲電模塊、預處理模塊和光照圓筒形電化學反應器模塊組成；

其中光生電及儲電模塊由太陽能光伏板電池(1)、蓄電池(2)、電控柜及微電腦自動控制系統(3)組成；晴天時由太陽能光伏板電池(1)直接供應電力輸出，且對蓄電池(2)蓄電，夜晚或陰天時由蓄電池(2)供應電力輸出，電控柜及微電腦自動控制系統(3)對供電模式進行調節；

預處理模塊由復合預處理池(4)、生化池(5)和離心泵(6)組成，復合預處理池(4)由格柵過濾區(4-1)及斜板沉淀區(4-2)組成；生化池(5)內設置曝氣泵(5-1)；

格柵過濾區(4-1)的側壁下部設置入水口(4-1-1)，在斜板沉淀區(4-2)的側壁上部設置排水口(4-2-1)；

生化池(5)內設置曝氣泵(5-1)；生化池(5)的一側壁上部設置生化入口(5-2)，在側壁下部設置生化出口(5-3)；

光照圓筒形電化學反應器模塊由旋轉拋物面聚光鏡(7)及圓筒形反應器(8)組成，圓筒形反應器(8)采用橫向放置，圓筒形反應器(8)由筒體(8-1)、弧形陽極(8-2)、棒狀陰極(8-3)、水流分散濾網(8-4)組成；

筒體(8-1)內設置弧形陽極(8-2)和棒狀陰極(8-3)，弧形陽極(8-2)靠近筒體(8-1)頂部，棒狀陰極(8-3)靠近筒體(8-1)底部，水流分散濾網(8-4)橫向安裝于棒狀陰極(8-3)上方，在筒體(8-1)的一側的底部設置進水口(8-1-1)，在相對一側的頂部設置出水口(8-1-2)；筒體(8-1)的筒身為透光材料或者是在筒身上設有透明光窗(8-1-3)；

旋轉拋物面聚光鏡(7)設置于圓筒形反應器(8)的外部兩側，旋轉拋物面聚光鏡(7)將太陽光通過透明光窗聚焦到弧形陽極(8-2)上；

復合預處理池(4)的排水口(4-2-1)與生化池(5)的生化入口(5-2)連接；生化池(5)的生化出口(5-3)通過離心泵(6)與筒體(8-1)的進水口(8-1-1)相連接；

光生電及儲電模塊通過電路與生化池2-2的曝氣泵、離心泵(6)連接對它們供電；同時光生電及儲電模塊的正極端與弧形陽極(8-2)連接，負極端與棒狀陰極(8-3)連接。

2.根據權利要求1所述的一種以太陽光為驅動力的綠色光電廢水處理裝置，其特征在于所述的筒體(8-1)上的透明光窗的材料為有機玻璃、玻璃或石英。

3.根據權利要求1或2所述的一種以太陽光為驅動力的綠色光電廢水處理裝置，其特征在于所述的弧形陽極(8-2)與筒體(8-1)內壁的距離與棒狀陰極(8-3)與反應器筒3-2-1壁的距離相等。

4.根據權利要求1或2所述的一種以太陽光為驅動力的綠色光電廢水處理裝置，其特征在于所述的旋轉拋物面聚光鏡(7)共2～4個，分別位于圓筒形反應器(8)的兩側。

5.根據權利要求1或2所述的一種以太陽光為驅動力的綠色光電廢水處理裝置，其特征在于所述的弧形陽極(8-2)為弧形鈦基釕銥氧化物電極。

6.根據權利要求1或2所述的一種以太陽光為驅動力的綠色光電廢水處理裝置，其特征在于所述的棒狀陰極(8-3)為釕銥涂層鈦基金屬氧化物電極。

7.根據權利要求1或2所述的一種以太陽光為驅動力的綠色光電廢水處理裝置，其特征在于所述的水流分散濾網(8-4)的孔徑為18～23mm。

8.利用權利要求1所述的以太陽光為驅動力的綠色光電廢水處理裝置進行光電化學廢水處理的方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

一、待處理廢水經入水口(4-1-1)進入復合預處理池(4)的格柵過濾區(4-1)過濾，再進入斜板沉淀區(4-2)進行沉淀，然后經排水口(4-2-1)排出，再經生化入口(5-2)進入生化池進行生化處理；

二、用離心泵(6)將經生化池4處理后的廢水注入圓筒形反應器(8)中，廢水首先流經陰極區再經由水流分散濾網(8-4)進入陽極區域，弧形陽極(8-2)與棒狀陰極(8-3)之間的電壓為3～10V，弧形陽極(8-2)的電流密度為5～50mA/cm²，同時旋轉拋物面聚光鏡(7)將太陽光透過透明光窗(8-1-3)聚焦到弧形陽極(8-2)上，控制水力停留時間為0.5h～3h，最后從出水口(8-1-2)流出，完成廢水處理。