申請日2014.04.23
公開(公告)日2014.07.09
IPC分類號C02F1/461
摘要
本發(fā)明公開了一種組合電解反應(yīng)器及其廢水處理方法，屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。它包括反應(yīng)器和反應(yīng)器底座，反應(yīng)器內(nèi)從上至下依次為電源室、多維電極室、鐵碳微電解室、布水曝氣室和設(shè)備室;電源室位于反應(yīng)器頂蓋內(nèi)，配置有兩臺電源控制器;多維電極室位于所述的反應(yīng)器頂蓋下方，包含四片電極板，從左到右依次為電極板a、電極板b、電極板d和電極板c，電極板a和電極板d為主陽極，電極板b和電極板c為主陰極，電極板間填充有碳填料;鐵碳微電解室位于多維電極室下部，其內(nèi)填充有鐵碳填料;布水曝氣室位于鐵碳微電解室的下部，分別通過設(shè)備室內(nèi)的布水泵和曝氣泵進行布水和曝氣。本發(fā)明能夠有效提高處理效率，減少鈍化和板結(jié)的發(fā)生。
權(quán)利要求書
1.一種組合電解反應(yīng)器，它包括反應(yīng)器(30)和反應(yīng)器底座(31)，其特征是，所述的反 應(yīng)器(30)內(nèi)從上至下依次為電源室(1)、多維電極室(2)、鐵碳微電解室(3)、布水曝氣 室(4)和設(shè)備室(5);
所述的電源室(1)位于反應(yīng)器頂蓋(6)內(nèi)，配置有兩臺電源控制器(7);
所述的多維電極室(2)位于所述的反應(yīng)器頂蓋(6)下方，包含四片電極板，從左到右 依次為電極板a(11)、電極板b(12)、電極板d(15)和電極板c(14)，通過固定架(9) 固定，所述的電極板a(11)和電極板d(15)為主陽極，電極板b(12)和電極板c(14) 為主陰極，電極板均為長方形，電極板間填充有碳填料(17)，出水口(10)位于碳填料(17) 上部;
所述的鐵碳微電解室(3)位于多維電極室(2)下部，其內(nèi)填充有鐵碳填料(18);
所述的布水曝氣室(4)位于鐵碳微電解室(3)的下部，分別通過設(shè)備室(5)內(nèi)的布水 泵(29)和曝氣泵(27)進行布水和曝氣，卸料管(25)位于所述的布水曝氣室(4)的底部， 鐵碳微電解室(3)底部采用5%的斜面傾斜料管端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種組合電解反應(yīng)器，其特征是，所述的多維電極室(2)和鐵 碳微電解室(3)的高徑比均介于5:1～8:1之間，鐵碳微電解室(3)內(nèi)的鐵碳質(zhì)量比介于2:1～2.5:1 之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種組合電解反應(yīng)器，其特征是，所述的主陽極以鐵板為基材， 經(jīng)過金屬涂層處理，金屬涂層為釕銥、銥鉭、鈦釕銥或鐵釕錫之一，主陰極以不銹鋼板為基 材。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種組合電解反應(yīng)器，其特征是，所述的碳填料(17)的 材料為活性炭、無煙煤或粉煤灰之一。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種組合電解反應(yīng)器，其特征是，所述的布水曝氣室(4)包括 曝氣頭(19)、曝氣頭支架(21)，所述的曝氣頭(19)環(huán)狀均勻布置在所述的曝氣頭支架(21) 上，曝氣頭(19)與所述的曝氣泵(27)通過軟管接頭(20)、橡皮軟管(26)進行連接通氣。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種組合電解反應(yīng)器，其特征是，所述的布水曝氣室(4)包括 環(huán)狀布水管(23)，所述的布水管(23)通過布水管支架(22)固定，布水管(23)通過布水 泵(29)泵入水流，由布水管上均布的孔口(24)流出。
7.一種采用權(quán)利要求6所述的組合電解反應(yīng)器的廢水處理方法，其特征是，所述的反應(yīng) 器采用續(xù)批間歇式運行方式，即運行按時間順序由進水、反應(yīng)、出水和靜置四個基本工序組 成，周期1.7～3.6h;反應(yīng)器進水采用上流式，即污水通過位于底部的布水管(23)自下而上 依次通過鐵碳微電解室(3)和多維電極室(2)，經(jīng)處理后的水從上所述的出水口(10)排出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的組合電解反應(yīng)器的廢水處理方法，其步驟為：
a.反應(yīng)器運行前，關(guān)閉卸料管(25)上的閥門;卸下反應(yīng)器頂蓋(6)上的頂蓋鎖(8)， 打開反應(yīng)器頂蓋(6)，并將準備好的鐵屑和碳填料依次裝入反應(yīng)器(30)，然后關(guān)閉反應(yīng)器頂 蓋(6)，鎖上頂蓋鎖(8);打開電源室(1)通過電源控制器(7)調(diào)整電壓，打開設(shè)備室(5) 調(diào)整布水泵(29)的流量和曝氣泵(27)的曝氣量;
b.進水階段，原水進入反應(yīng)器(30)底部的進水口(28)后，通過布水泵(29)泵入布 水管(23)并由孔口(24)均勻出流，進水時間為0.2～0.3h，進水流量為30～60m3/h;
c.進水結(jié)束后，進入反應(yīng)階段，開啟多維電極和曝氣泵(27)，0.6～1.2h后減小曝氣泵(27) 的曝氣量并繼續(xù)電解0.5～1.5h，曝氣量為1～1.5m3/h;
d.反應(yīng)結(jié)束后，進入出水階段，關(guān)閉多維電極，減小曝氣量至0.3～0.5m3/h并繼續(xù)曝氣 0.2～0.3h直到出流結(jié)束;
e.出水結(jié)束后，進入靜置階段，關(guān)閉曝氣泵(27)，0.2～0.3h后重新開始進水;反應(yīng)器運 行5～12h，打開反應(yīng)器頂蓋(6)添加鐵屑填料(18)以補充消耗的鐵屑。
說明書
一種組合電解反應(yīng)器及其廢水處理方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于環(huán)境工程廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種組合電解反應(yīng)器及其廢水處理 方法。
背景技術(shù)
隨著我國工業(yè)化的穩(wěn)步推進和經(jīng)濟的高速發(fā)展，水污染問題日益嚴峻。嚴重的水污染不 僅加重水資源危機，而且影響人們的生產(chǎn)生活及身體健康。
工業(yè)廢水在污水排放總量中所占比重大，處理難度高。工業(yè)廢水按所含主要污染物的化 學(xué)性質(zhì)可分為：無機廢水、難降解有機廢水、混合廢水、重金屬廢水、含放射性物質(zhì)的廢水 和冷卻水。其中，難降解有機廢水所含難降解有機物毒性大，成份復(fù)雜，化學(xué)耗氧量高，一 般微生物對其幾乎沒有降解效果。
電催化氧化技術(shù)通過產(chǎn)生羥基自由基等強氧化性的活性基團來降解廢水中的有機污染 物，具有無二次污染、成本低、適用性強、效率高等特點，在處理高濃度、難生化降解工業(yè) 廢水方面具有應(yīng)用優(yōu)勢。在高濃度、難生化降解工業(yè)廢水的電催化氧化處理技術(shù)中，微電解 法是基于以氧化還原、絮凝、吸附、共沉淀等作用將難降解的有機物轉(zhuǎn)化為易降解的小分子 化合物，將有毒無機物轉(zhuǎn)化為低毒或無毒無機物沉淀或共沉淀除去，但微電解的處理效果有 限，對高濃度難降解有機廢水的COD出去除率僅有20～30%甚至更低。多維電極是在傳統(tǒng)二 維電極之間充填一些粒狀或其他碎屑狀工作電極材料，使裝填工作電極材料表面帶電，成為 新的一極(第三極)，在工作電極表面發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，從而使有機物降解。相較二維電極具 有處理設(shè)備面積比大，液相傳質(zhì)效率高的優(yōu)點，但其在處理高濃度難降解有機廢水時仍存在 處理效率欠佳的問題。多維電極的處理效率與反應(yīng)器結(jié)構(gòu)、電極材料及電極表面修飾材料(用 于改善電極的表面催化性能)都有密切的關(guān)系，目前還缺少將反應(yīng)器的開發(fā)和與之相匹配的 電極制備相結(jié)合，以及多維電極與微電解處理單元組合方面的研究。
公開號：2900505，申請日：2006-04-27，專利名稱：多維電極電催化污水處理裝置，多 維電極電催化污水處理裝置,包括平行相對位于殼體中的陰極板、陽極板，充填于陰、陽極板 之間的粒子電極，布水管，曝氣管以及電源,所述的陽極板由鈦板和碳棒相間連接組成。對傳 統(tǒng)電解陽極的結(jié)構(gòu)進行了改進，由鈦板與碳棒相間連接組成陽極，增加了電極的催化活性和 壽命，作為陽極組成部分的碳棒可在電解時析出氧，可以加強有機分子在電極上的直接氧化 和通過生成強氧化粒子的間接氧化作用，提高了對有機廢水的電解催化處理效率。該裝置的 不足之處在于：(1)僅依靠普通布水管進行布水，會對布水的均勻性造成影響，易造成電解 堵塞使用電流效率降低;(2)占地面積相對較大，會增加基建投資費用;(3)反應(yīng)室缺少滯 留的處理水，耐沖擊負荷弱;(4)結(jié)構(gòu)上較為封閉，缺少處理粒子電極材料的相關(guān)結(jié)構(gòu)，運 行較為死板;(5)僅依靠電解陽極結(jié)構(gòu)的改進提升有機廢水的處理效率，其作用有限;(6) 粒子電極材料作用單一;(7)高徑比較小，固液通過沉降分離的效果相對較差。
發(fā)明內(nèi)容
1.要解決的技術(shù)問題
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的多維電極處理效率相對較低，粒子電極材料作用單一，處理設(shè)備 占地面積大，基建投資費用高，鐵碳微電解室易堵塞、板結(jié)和鈍化的問題，本發(fā)明提供了一 種組合電解反應(yīng)器及其廢水處理方法。采用本發(fā)明的技術(shù)方案，有效地提高了處理效率，強 化了對粒子電極材料的高效利用，有效地減少了鐵碳微電解室堵塞、板結(jié)和鈍化等問題，且 運行靈活、操作簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、維護方便、占地面積省。
2.技術(shù)方案
為達到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：
一種組合電解反應(yīng)器，它包括反應(yīng)器和反應(yīng)器底座，所述的反應(yīng)器內(nèi)從上至下依次為電 源室、多維電極室、鐵碳微電解室、布水曝氣室和設(shè)備室;
所述的電源室位于反應(yīng)器頂蓋內(nèi)，配置有兩臺電源控制器;
所述的多維電極室位于所述的反應(yīng)器頂蓋下方，包含四片電極板，從左到右依次為電極 板a、電極板b、電極板d和電極板c，通過固定架固定，所述的電極板a和電極板d為主陽 極，電極板b和電極板c為主陰極，電極板均為長方形，電極板間填充有碳填料，出水口位 于碳填料上部;
所述的鐵碳微電解室位于多維電極室下部，其內(nèi)填充有鐵碳填料;
所述的布水曝氣室位于鐵碳微電解室的下部，分別通過設(shè)備室內(nèi)的布水泵和曝氣泵進行 布水和曝氣，卸料管位于所述的布水曝氣室的底部，鐵碳微電解室底部采用5%的斜面傾斜料 管端。
優(yōu)選地，所述的多維電極室和鐵碳微電解室的高徑比均介于5:1～8:1之間，鐵碳微電解室 內(nèi)的鐵碳質(zhì)量比介于2:1～2.5:1之間。
優(yōu)選地，所述的主陽極以鐵板為基材，經(jīng)過金屬涂層處理，金屬涂層為釕銥、銥鉭、鈦 釕銥或鐵釕錫之一，主陰極以不銹鋼板為基材。
優(yōu)選地，所述的碳填料的材料為活性炭、無煙煤或粉煤灰之一。
優(yōu)選地，所述的布水曝氣室包括曝氣頭、曝氣頭支架，所述的曝氣頭環(huán)狀均勻布置在所 述的曝氣頭支架上，曝氣頭與所述的曝氣泵通過軟管接頭、橡皮軟管進行連接通氣。
優(yōu)選地，所述的布水曝氣室包括環(huán)狀布水管，所述的布水管通過布水管支架固定，布水 管通過布水泵泵入水流，由布水管上均布的孔口流出。
一種采用所述的組合電解反應(yīng)器的廢水處理方法，所述的反應(yīng)器采用續(xù)批間歇式運行方 式，即運行按時間順序由進水、反應(yīng)、出水和靜置四個基本工序組成，周期1.7～3.6h;反應(yīng) 器進水采用上流式，即污水通過位于底部的布水管自下而上依次通過鐵碳微電解室和多維電 極室，經(jīng)處理后的水從上所述的出水口排出。
優(yōu)選地，所述的組合電解反應(yīng)器的廢水處理方法，其步驟為：
a.反應(yīng)器運行前，關(guān)閉卸料管上的閥門;卸下反應(yīng)器頂蓋上的頂蓋鎖，打開反應(yīng)器頂蓋， 并將準備好的鐵屑和碳填料依次裝入反應(yīng)器，然后關(guān)閉反應(yīng)器頂蓋，鎖上頂蓋鎖;打開電源 室通過電源控制器調(diào)整電壓，打開設(shè)備室調(diào)整布水泵的流量和曝氣泵的曝氣量;
b.進水階段，原水進入反應(yīng)器底部的進水口后，通過布水泵泵入布水管并由孔口均勻出 流，進水時間為0.2～0.3h，進水流量為30～60m3/h;
c.進水結(jié)束后，進入反應(yīng)階段，開啟多維電極和曝氣泵，0.6～1.2h后減小曝氣泵的曝氣量 并繼續(xù)電解0.5～1.5h，曝氣量為1～1.5m3/h;
d.反應(yīng)結(jié)束后，進入出水階段，關(guān)閉多維電極，減小曝氣量至0.3～0.5m3/h并繼續(xù)曝氣 0.2～0.3h直到出流結(jié)束;
e.出水結(jié)束后，進入靜置階段，關(guān)閉曝氣泵，0.2～0.3h后重新開始進水;反應(yīng)器運行5～12h， 打開反應(yīng)器頂蓋添加鐵屑填料以補充消耗的鐵屑。
3.有益效果
采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已有的公知技術(shù)相比，具有如下顯著效果：
(1)本發(fā)明的一種組合電解反應(yīng)器，進水為上流式，由于碳填料的質(zhì)地較鐵屑填料輕， 故其在水流作用下浮于鐵屑填料的上方，減小了因碳填料流失對多維電極產(chǎn)生的影響;且碳 填料既作為多維電極的工作電極材料，又作為鐵碳微電解反應(yīng)的陰極材料，強化了對碳填料 的高效利用;
(2)本發(fā)明的一種組合電解反應(yīng)器，主陽極以鐵板為基材，且經(jīng)過金屬涂層(金屬涂層 為釕銥、銥鉭、鈦釕銥或鐵釕錫之一)處理，工作電壓低、電能消耗小、電流效率高;
(3)本發(fā)明的一種組合電解反應(yīng)器，反應(yīng)室(即多維電極室和鐵碳微電解室)的高徑比 介于5:1～8:1之間，占地面積省，減小了基建投資費用，且固液分離更徹底;
(4)本發(fā)明的一種組合電解反應(yīng)器，采用碳填料的材料為活性碳、無煙煤或粉煤灰之一， 均具有較強的吸附能力，大大提高了陽極氧化性產(chǎn)物的利用效率，減少了能耗，又無煙煤和 粉煤灰成本低廉，能極大地減小運行費用;
(5)本發(fā)明的一種組合電解反應(yīng)器，通過環(huán)狀均布曝氣頭增加了曝氣的均勻性，有效地 減少了鐵碳微電解室堵塞、板結(jié)和鈍化等問題;
(6)本發(fā)明的一種組合電解反應(yīng)器，合理有效地將鐵碳微電解和多維電極進行組合，反 應(yīng)器結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡單、維護方便;
(7)采用本發(fā)明的組合電解反應(yīng)器進行廢水處理，采用續(xù)批間歇式運行方式，池內(nèi)有滯 留的處理水，耐沖擊負荷強;工藝過程中的各工序可根據(jù)水質(zhì)、水量進行調(diào)整，運行靈活。
