申請(qǐng)日2015.06.16

　　公開(kāi)(公告)日2015.12.09

　　IPC分類號(hào)C02F1/46; C02F101/30; C02F1/74

　　摘要

　　本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝、維修方便，通過(guò)將電解技術(shù)與流化床技術(shù)的結(jié)合，可提高廢水處理效果。此外，通過(guò)利用在運(yùn)行過(guò)程中高速循環(huán)的催化載體的清掃作用，可保持極板的清潔，使反應(yīng)連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行。

　　摘要附圖

 

　　權(quán)利要求書(shū)

　　1.一種新型三維電芬頓水處理裝置，其特征在于組成部分包括設(shè)備殼體、筒形陽(yáng)極板、三相分離器、排氣口、頂蓋板、填充于設(shè)備殼體中的催化載體、進(jìn)水管、出水溢流槽、出水管、直流電源、曝氣器;筒形陽(yáng)極板設(shè)置在殼體內(nèi)部，由絕緣材料固定;三相分離器位于筒形陽(yáng)極板上部;曝氣器位于反應(yīng)器底部;進(jìn)水口位于殼體中下部，出水口位于殼體中上部;頂蓋板位于設(shè)備頂部，通過(guò)螺絲與設(shè)備殼體固定;頂蓋板上開(kāi)孔，銅排或銅線通過(guò)該孔與陽(yáng)極板連接。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征是殼體采用為鈦材、不銹鋼或碳鋼材質(zhì)，與直流電源負(fù)極連接，作為陰極使用，橫截面為方形或圓形。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征是采用筒形DSA電極或不銹鋼電極的陽(yáng)極板，橫截面為方形或圓形。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征是底部設(shè)置錐形斗，斗邊呈45°-60°，斗高200mm-800mm。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征是進(jìn)水管管底距離設(shè)備底部200mm-800mm;出水管管底距離設(shè)備頂部100mm-500mm。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征是陽(yáng)極板底邊距離設(shè)備底部高度200mm-800mm，頂邊距離設(shè)備頂部高度為500mm-1500mm。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征是三相分離器斜邊呈45°-60°。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征是，采用絕緣材質(zhì)頂蓋板。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征是內(nèi)設(shè)置的催化載體填充率為5%-30%。

　　說(shuō)明書(shū)

　　一種新型三維電芬頓水處理裝置

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及廢水處理領(lǐng)域，尤其涉及一種對(duì)廢水中難生物降解有機(jī)物高效處理的新型三維電芬頓水處理裝置。

　　技術(shù)背景

　　隨著高級(jí)氧化技術(shù)(AOPs)的不斷發(fā)展，其在難降解污染物的處理上發(fā)揮了重要的作用。它是利用活性極強(qiáng)的自由基氧化分解水中的有機(jī)污染物，像·OH具有很高的氧化能力，降解氧化水中的污染物，使其轉(zhuǎn)化為CO2和H2O。芬頓法就是高級(jí)氧化技術(shù)的一種，它是利用Fe2+和H2O2反應(yīng)，生成強(qiáng)氧化性的·OH，由于·OH具有很高的氧化電位和無(wú)選擇性，因此其可以降解氧化多種有機(jī)污染物。

　　基于傳統(tǒng)芬頓試劑的作用機(jī)理，電芬頓也是由H2O2和Fe2+反應(yīng)產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的·OH。其中H2O2的電化學(xué)產(chǎn)生是通過(guò)在陰極充氧或曝氣的條件下，發(fā)生氧氣的還原生成的，而Fe2+也可以通過(guò)陰極的還原反應(yīng)得到。

　　在酸性條件下，通過(guò)充氧或曝氣的方法，氧氣在陰極會(huì)發(fā)生2e還原反應(yīng)，如式(1)所示，產(chǎn)生H2O2。在此過(guò)程中，氧氣首先溶解在溶液中，然后在溶液中遷移到陰極表面，在那還原成H2O2。而在堿性溶液中，氧氣發(fā)生反應(yīng)如式(2)所示，生成HO2-。

　　O2+2H++2e→H2O2(1)

　　O2+H2O+2e→HO2-+OH-(2)

　　在電芬頓中，溶液中的Fe3+可通過(guò)反應(yīng)(3)在陰極還原成Fe2+。

　　Fe3++e→Fe2+(3)

　　電芬頓有其自身的優(yōu)勢(shì)：電化學(xué)產(chǎn)生H2O2，可避免其在運(yùn)輸、儲(chǔ)存和操作的危險(xiǎn);由于陰極持續(xù)的Fe2+再生提高了有機(jī)污染物的降解速率，這也減小了污泥;在最佳條件下，可實(shí)現(xiàn)低花費(fèi)小的全部礦化的可行性。

　　目前最常見(jiàn)的電芬頓反應(yīng)器主要為二維反應(yīng)器，其主要的缺點(diǎn)是有效面積較小、電流效率較低。三維電芬頓反應(yīng)器針對(duì)二維電芬頓反應(yīng)器存在的以上不足，通過(guò)在反應(yīng)器中均勻布置多孔性物質(zhì)或催化性，起到擴(kuò)大了接觸反應(yīng)面積、提高傳質(zhì)速率的作用。盡管如此，現(xiàn)有的三維電芬頓裝置仍存在著混合效果不理想、運(yùn)行過(guò)程中易帶來(lái)短流現(xiàn)象、電流效率仍有待提高、極板易結(jié)垢從而影響處理效果等不足。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題主要是針對(duì)目前電芬頓技術(shù)存在的不足，提供一種高效、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定的三維電芬頓水處理裝置。

　　本發(fā)明主要通過(guò)以下途徑實(shí)現(xiàn)：一種新型三維電芬頓水處理裝置，其組成部分包括設(shè)備殼體、筒形陽(yáng)極板、三相分離器、排氣口、頂蓋板、填充于設(shè)備殼體中的催化載體、進(jìn)水管、出水溢流槽、出水管、直流電源、曝氣器;筒形陽(yáng)極板設(shè)置在殼體內(nèi)部，由絕緣材料固定;三相分離器位于筒形陽(yáng)極板上部;曝氣器位于反應(yīng)器底部;進(jìn)水口位于殼體中下部，出水口位于殼體中上部;頂蓋板位于設(shè)備頂部，通過(guò)螺絲與設(shè)備殼體固定;頂蓋板上開(kāi)孔，銅排或銅線通過(guò)該孔與陽(yáng)極板連接。

　　所述裝置的殼體材質(zhì)為鈦材、不銹鋼或碳鋼，與直流電源負(fù)極連接，作為陰極使用，橫截面為方形或圓形。

　　所述裝置的筒形陽(yáng)極板采用DSA電極或不銹鋼電極，橫截面為方形或圓形。

　　所述裝置底部設(shè)置錐形斗，斗邊與平行線呈45°-60°，斗高200mm-800mm。

　　所述裝置進(jìn)水管管底距離設(shè)備底部200mm-800mm;出水管管底距離設(shè)備頂部100mm-500mm。

　　所述裝置的陽(yáng)極板底邊距離設(shè)備底部高度200mm-800mm，頂邊距離設(shè)備頂部高度為500mm-1500mm。

　　所述裝置的三相分離器斜邊與平行線呈45°-60°。

　　所述裝置采用絕緣材質(zhì)頂蓋板。

　　所述裝置內(nèi)設(shè)置的催化載體為鐵粉與1mm-5mm粒徑的氧化鋁載體、硅膠載體、活性炭載體或貴重金屬催化劑載體，載體填充率為5%-30%。

　　本發(fā)明可取得如下效果：

　　(1)曝氣作用不僅能夠起到均質(zhì)、混合效果，提高裝置的傳質(zhì)速率，還能使載體均勻分布在整個(gè)反應(yīng)器內(nèi)部，提高裝置處理效率;此外，曝氣產(chǎn)生的一部分O2在陰極板上被還原為H2O2，并能夠與Fe2+發(fā)生Fenton反應(yīng)，起到氧化降解廢水中有機(jī)物的作用，提高系統(tǒng)處理能力，相比傳統(tǒng)Fenton氧化技術(shù)，無(wú)需H2O2藥劑的投入或H2O2藥劑的投入量較少。

　　(2)電解在使用過(guò)程中往往會(huì)在極板(尤其是陰極板)上產(chǎn)生絮狀物從而產(chǎn)生極板的結(jié)垢現(xiàn)象，若長(zhǎng)時(shí)間不清除極板上的污垢，往往會(huì)造成電解裝置電壓升高、電流效率降低，而僅僅通過(guò)曝氣對(duì)極板表面的吹掃作用并不能很好地緩解極板結(jié)垢現(xiàn)象。本發(fā)明裝置可以實(shí)現(xiàn)氣體和載體對(duì)極板的反復(fù)沖刷，在使用過(guò)程中有效避免極板結(jié)垢現(xiàn)象，保證裝置持續(xù)、有效運(yùn)行。