[发明专利]原位产氧制臭氧强化三段式电化学水处理设备及处理水方法

权利要求书

1.一种原位产氧制臭氧强化三段式电化学水处理设备，其特征在于，包括进水装置(1)、反应装置(3)、储氧室(3-3)、以及设于反应装置(3)内部的阳极(4)、阴极(5)和透水隔气催化层(6)；所述阴极(5)和透水隔气催化层(6)均与反应装置(3)的内壁密闭连接，将反应装置(3)的内部空间分隔为阳极室(3-1)、阴极室(3-2)和阴极进气室(3-4)，阳极(4)设于阳极室(3-1)内，储氧室(3-3)位于阳极室(3-1)顶部，并且与其连通；储氧室(3-3)的出气口通过臭氧发生器(10)与阴极进气室(3-4)的进气口相连，进水装置(1)的出水口与阴极室(3-2)的进水口相连；设备还包括设于阴极进气室(3-4)顶部的气压阀(13)、以及一号气体止回阀(15)和二号气体止回阀(14)，一号气体止回阀(15)位于储氧室(3-3)的出气口与臭氧发生器(10)的进气口中间，二号气体止回阀(14)位于气压阀(13)与臭氧发生器(10)的进气口中间；设备还包括设于阴极室(3-2)内部的能够自身导电的进水导流板(16)，其位于进水口旁，且与阴极(5)平行设置；

所述透水隔气催化层(6)内置有导电多孔碳材料或金属氧化物材料，能吸附污染物，并催化臭氧/双氧水等降解污染物，并且透水隔气。

2.根据权利要求1所述的原位产氧制臭氧强化三段式电化学水处理设备，其特征在于，还包括电源(11)，其正负极分别与阳极(4)和阴极(5)相连接，阴极(5)为气体扩散电极，具有隔水透气功能，阳极(4)与阴极(5)平行设置。

3.根据权利要求1所述的原位产氧制臭氧强化三段式电化学水处理设备，其特征在于，所述进水装置(1)与阴极室(3-2)之间还连接有液体流量计(17)，阴极室(3-2)的进水口还设有布水器(2)；所述臭氧发生器(10)与阴极进气室(3-4)之间还连接有气体流量计(18)。

4.根据权利要求1所述的原位产氧制臭氧强化三段式电化学水处理设备，其特征在于，所述储氧室(3-3)的中部还设有气体干燥层(12)，将储氧室(3-3)分隔为上下两部分空间。

5.根据权利要求1所述的原位产氧制臭氧强化三段式电化学水处理设备，其特征在于，所述储氧室(3-3)通过设于阳极室(3-1)顶部的一号排气阀(7)与其连通，并且储氧室(3-3)的顶部还设有二号排气阀(8)与臭氧发生器(10)连接，阴极室(3-2)顶部设有三号排气阀(9)。

6.根据权利要求1所述的原位产氧制臭氧强化三段式电化学水处理设备，其特征在于，还包括臭氧浓度监测仪(19)、一号气压传感器(20)、二号气压传感器(21)、总氧化物浓度监测探头(22)、残余氧化物浓度监测探头(23)以及控制各个部件的自控单元(24)；所述臭氧浓度监测仪(19)设于臭氧发生器(10)与阴极进气室(3-4)之间；所述一号气压传感器(20)置于储氧室(3-3)侧壁；所述二号气压传感器(21)置于阴极进气室(3-4)侧壁；所述总氧化物浓度监测探头(22)置于阴极室(3-2)侧壁或顶部；所述残余氧化物浓度监测探头(23)置于阳极室(3-1)下部的出水口。

7.利用权利要求1-6任一项所述原位产氧制臭氧强化三段式电化学水处理设备进行水处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)通过进水装置(1)将待处理水体泵入反应装置(3)，并将阳极(4)和阴极(5)与电源相连通；

(b)阳极室(3-1)内电化学阳极析氧产生的氧气排入储氧室(3-3)，再输送至臭氧发生器(10)，产生的臭氧化气体通入阴极进气室(3-4)后，经阴极(5)进入阴极室(3-2)，在电化学阴极还原作用下，臭氧化气体经链式反应生成高活性羟基自由基降解污染物，实现第一阶段的反应；

(c)经阴极室(3-2)内降解处理的水体流经透水隔气催化层(6)，一方面透水隔气催化层(6)将阴极室(3-2)内气体隔离，避免其流经阳极室(3-1)进入臭氧发生器，消除潜在的风险；另一方面，透水隔气催化层(6)催化反应液中残余氧化物分解，进一步降解污染物，实现第二阶段的反应；

(d)反应液经透水隔气催化层(6)后流入阳极室(3-1)，在阳极氧化的作用下，实现对水体第三阶段的反应，最终出水即得净化水。