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三维电化学-多相臭氧催化反应装置及其水处理方法


技术摘要:
本发明提供了一种三维电化学‑多相臭氧催化反应装置及其水处理方法,属于污水处理技术领域。包括腔体、管状膜阳极、阴极和超声波发射头阵列;管状膜阳极设置于腔体中心,阴极设置在腔体的内壁与管状膜阳极之间填充三维颗粒电极;超声波发射头阵列设置在腔体的底部;腔  全部
背景技术:
近年来,臭氧催化氧化技术在水处理领域中得到广泛的应用。尤其是将 电化学和 臭氧催化相结合的电-臭氧催化工艺受到广泛关注。 专利号为ZL201610920421.5的中国发明专利公开了电-多相臭氧催化工  艺,通过 使用兼备臭氧催化和电催化的曝气电极,将臭氧曝气器和电极有机  结合,同时通过使用具 有能产生H2O2的炭阴极,实现了臭氧分子在阳极多相  催化和在阴极非均相催化的高效协 同,可以实现阴阳极同时产生自由基。相 比单一臭氧氧化和电催化氧化,在污染物去除效 率和速率上均显示出显著优  势。 然而,通常使用的曝气电极直径较小(通常为2cm-5cm) ,为了节能的考  虑,通常阴 阳极间距为(1cm-3cm),这样不利于反应装置的扩大化,造成高  径比过大。从反应器放大化 的角度考虑,需要在增加电极间距同时不改变处 理能力,或者尽可能提高处理能力。 专利号为ZL201310665223.5中国发明专利公开了复极性三维电极技术,  通过在 阴阳极之间填充具有电催化能力的颗粒电极,通过电场诱导作用产生  使得每个颗粒电极 变成无数带电的第三极(充当固体电解质),促进羟基自 由基的产生。 诸多研究表明三维电极系统在有机物去除和能效上显著优于没有调添加  颗粒电 极的二维电极系统。然而通过实践证明,当三维电极系统长时间运行  后,颗粒电极床非常 容易结垢,严重影响了系统稳定性。除此之外,超声波  技术作为重要辅助手段用于各种水 处理领域。超声波通过波场作用有效去除  表面污物,还可以促进污染物的传质,这对于电 催化至关重要(电化学法在  大电流密度下会受到传质扩散限制),同时对于气液两相体系 如臭氧体系,  超声作用会强化溶液中会产生微小的空化气泡或者促进微纳气泡产生、通过  空化气泡的破裂进一步产生自由基,提高氧化能力。但是单独超声作用的氧  化能力非常有 限且单独使用时能耗较高。 针对重点排水系统如医院废水,粪尿废水等,除了有效去除有机物的同 时需要对 致病微生物进行高效消毒,确保生物安全性。
技术实现要素:
本发明的目的在于提供一种实现臭氧催化、三维电催化、超声波的高效  协同,达 到高效去除污染物和致病微生物的目的超声波协同的三维电化学-多  相臭氧催化反应装 置及其水处理方法,以解决上述
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