[发明专利]一种以质子交换膜为载体的有机废水处理装置及方法

权利要求书

1.一种以质子交换膜为载体有机废水处理装置的有机废水处理方法，其特征在于，所述以质子交换膜为载体有机废水处理装置包括：反应发生器，所述反应发生器下部设有进水口，上部设有出水口，所述反应发生器内壁自进水口至出水口间隔安装若干质子交换膜元件，所述质子交换膜元件具有中空结构，其中空结构连通于所述反应发生器外；所述质子交换膜元件侧壁从外到内依次包括：阳极气体扩散和电流采集层、阳极催化剂层、质子交换膜、阴极催化剂层、阴极气体扩散和电流采集层；所述质子交换膜元件与直流电源相连接，所述直流电源电连接一控制器；所述反应发生器内壁设置若干COD浓度检测探头，COD浓度检测探头电连接所述控制器；所述质子交换膜元件在所述反应发生器内壁间隔、交错布置，形成Z字型流道；所述反应发生器内对应每个质子交换膜元件一侧的流道安装一个COD浓度检测探头；

所述有机废水处理方法，其包括以下步骤：

1)确定电解待处理有机废水需要的工作电压范围取一定量的待处理有机废水，测量其有机物浓度，并将其分成等量的N份，放入有机废水处理装置的反应发生器内，所述质子交换膜元件分别电解每份有机废水M(k)，1≤k≤N，每份有机废水M(k)对应的质子交换膜元件的工作电压为U(k)，质子交换膜元件的工作电压从U(1)到U(k)依次升高，处理相同时间后，测量每份有机废水中有机物浓度，根据每份有机废水处理前后的有机物浓度差值除以处理时间计算每份有机废水M(k)中有机物的降解速率S(k)，然后根据下列公式计算有机物降解速率增速：

其中：

Δ(k)：第k份到第k+1份有机废水中有机物降解速率增速，单位ppm/hV；

S(k+1)：第k+1份有机废水中有机物的降解速率，单位ppm/h；

S(k)：第k份有机废水中有机物的降解速率，单位ppm/h；

U(k+1)：第k+1份有机废水对应的质子交换膜元件的工作电压，单位V；

U(k)：第k份有机废水对应的质子交换膜元件的工作电压，单位V；

有机物降解速率增速最大时对应的质子交换膜元件的工作电压分别为U(k)和U(k+1)，则确定电解待处理有机废水需要的工作电压范围为90％U(k)～110％U(k+1)；

2)废水处理将所述反应发生器内质子交换膜元件的工作电压设定在步骤1)中确定的电解待处理有机废水需要的工作电压范围内；待处理有机废水由所述反应发生器进水口流入，依次与已通电的质子交换膜元件接触进行反应，并自反应发生器出水口流出。

2.如权利要求1所述的以质子交换膜为载体有机废水处理装置的有机废水处理方法，其特征在于，所述反应发生器进水口或出水口设有一流量调节阀。

3.如权利要求1所述的以质子交换膜为载体有机废水处理装置的有机废水处理方法，其特征在于，所述质子交换膜元件为平板状。

4.如权利要求1所述的以质子交换膜为载体有机废水处理装置的有机废水处理方法，其特征在于，所述阳极气体扩散和电流采集层为一层或多层钛网或钛栅；所述阳极催化剂层和阴极催化剂层催化剂为Pt/C电催化剂；所述质子交换膜为全氟磺酸高分子质子交换膜；所述阴极气体扩散和电流采集层选用的材料为钛、石墨或不锈钢。

5.如权利要求1所述的以质子交换膜为载体有机废水处理装置的有机废水处理方法，其特征在于，所述步骤2)在有机废水处理过程中质子交换膜元件的工作电压随反应发生器内有机废水中有机物浓度的降低而降低。

6.如权利要求1所述的以质子交换膜为载体有机废水处理装置的有机废水处理方法，其特征在于，所述有机废水进入反应发生器前需要进行预处理，所述预处理为酸碱调节、混凝、沉淀、吸附、过滤中的一种或多种。