本實用新型屬于廢水處理領(lǐng)域，具體涉及一種處理印染廢水的管式電化學(xué)反應(yīng)器。

背景技術(shù)：

印染廢水排放量大，成分復(fù)雜，處理難度大，是廢水處理領(lǐng)域重點關(guān)注的問題。由于生產(chǎn)工藝所需，印染廢水往往含有多種漿料、助劑、染料、表面活性劑和酸堿等，色度高，BOD/COD比值小，可生化性差。目前，印染廢水的一般處理方法有生物處理法、物化處理法和化學(xué)處理法等，但生物處理法存在脫色效果不佳、COD去除率低和管理復(fù)雜等缺點，化學(xué)混凝法僅對不溶性有色物質(zhì)具有較好的脫色效果，COD去除率也不高。因此，研究開發(fā)經(jīng)濟(jì)、高效的印染廢水處理技術(shù)已成為當(dāng)前水處理相當(dāng)活躍的領(lǐng)域。

隨著電極材料的開發(fā)、反應(yīng)器的研制以及對傳統(tǒng)電化學(xué)工藝的改進(jìn)，電化學(xué)氧化技術(shù)在難降解有機(jī)廢水處理領(lǐng)域的研究應(yīng)用已日益引起環(huán)保行業(yè)的關(guān)注。通過在電極表面產(chǎn)生大量的羥基自由基與廢水中的污染物直接接觸反應(yīng)，電化學(xué)氧化技術(shù)能夠有效地將難生物降解有機(jī)物轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水、無機(jī)鹽等，無需添加外源氧化還原劑，幾乎不產(chǎn)生二次污染。與其他傳統(tǒng)工藝相比，電化學(xué)氧化技術(shù)具有較強(qiáng)的氧化能力、無污染或少污染性、自動化程度高等諸多優(yōu)點，在印染廢水處理領(lǐng)域極具應(yīng)用潛力。

電極材料是電化學(xué)氧化體系中至關(guān)重要的組成部分，它的性能直接決定了電化學(xué)氧化過程的可行程度和污染物處理效率。目前常用的電極材料存在諸多不足，如石墨電極的污染物降解能力較差，Pt等貴金屬價格高昂且容易中毒失效。與之對比，亞氧化鈦電極制備成本低廉，導(dǎo)電性和抗腐蝕性好，具有很高的析氧電位，被認(rèn)為是電化學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域最具潛力的電極材料。

管式電化學(xué)反應(yīng)器是電化學(xué)氧化體系最常用的反應(yīng)器之一，但存在流場分布不均勻、傳質(zhì)條件差、處理效率較低的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是傳統(tǒng)管式電化學(xué)反應(yīng)器流場分布不均、傳質(zhì)條件差、處理效率較低的問題，而提供一種處理印染廢水的管式電化學(xué)反應(yīng)器。

一種處理印染廢水的管式電化學(xué)反應(yīng)器，其特征在于它包括恒流穩(wěn)壓電源、儲液槽、蠕動泵和管式電化學(xué)反應(yīng)器；所述儲液槽內(nèi)設(shè)置攪拌器，在儲液槽側(cè)壁下部設(shè)置儲液槽出水口；所述管式電化學(xué)反應(yīng)器包括不銹鋼外殼、靜態(tài)攪拌器和亞氧化鈦管，所述亞氧化鈦管設(shè)置在不銹鋼外殼內(nèi)，所述的靜態(tài)攪拌器內(nèi)嵌于不銹鋼外殼和亞氧化鈦管之間，利用靜態(tài)攪拌器將不銹鋼外殼與亞氧化鈦管之間的腔體分隔成螺旋上升的通道；在不銹鋼外殼的底部設(shè)置進(jìn)水口，在不銹鋼外殼的上部側(cè)壁上設(shè)置管式電化學(xué)反應(yīng)器出水口；以不銹鋼外殼作為陰極，不銹鋼外殼與恒流穩(wěn)壓電源的負(fù)極連接；以亞氧化鈦管作為陽極，亞氧化鈦管與恒流穩(wěn)壓電源的正極連接；利用管道、通過儲液槽出水口和進(jìn)水口將儲液槽、蠕動泵和管式電化學(xué)反應(yīng)器依次連通。

本實用新型優(yōu)點：一、對傳統(tǒng)管式電化學(xué)反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計，可以有效地強(qiáng)化傳質(zhì)，減少運行時間，提高污染物的去除效果；二、處理印染廢水的管式電化學(xué)反應(yīng)器通電后，亞氧化鈦管表面產(chǎn)生大量的羥基自由基，具有強(qiáng)氧化性，可將印染廢水中的有機(jī)污染物完全氧化降解，從而實現(xiàn)脫色和TOC的去除；三、結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，靜態(tài)攪拌器能夠有效促進(jìn)流場分布均勻，強(qiáng)化傳質(zhì)速率，提高廢水處理效率；四、亞氧化鈦管作為陽極，析氧電位高，能有效抑制析氧副反應(yīng)的發(fā)生，有利于羥基自由基等活性物質(zhì)的生成，從而提高電流效率；五、選用亞氧化鈦作為陽極材料，制備成本低廉，化學(xué)穩(wěn)定性好，不易受污染，使用壽命長。

本實用新型處理印染廢水的管式電化學(xué)反應(yīng)器主要用于處理印染廢水，實現(xiàn)印染廢水的脫色和TOC的去除。

附圖說明

圖1為本實用新型一種處理印染廢水的管式電化學(xué)反應(yīng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型一種處理印染廢水的管式電化學(xué)反應(yīng)立體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

具體實施方式一：結(jié)合圖1和圖2，本實施方式是一種處理印染廢水的管式電化學(xué)反應(yīng)器，它包括恒流穩(wěn)壓電源1、儲液槽2、蠕動泵3和管式電化學(xué)反應(yīng)器4；所述儲液槽2內(nèi)設(shè)置攪拌器5，在儲液槽2側(cè)壁下部設(shè)置儲液槽出水口6；所述管式電化學(xué)反應(yīng)器4包括不銹鋼外殼10、靜態(tài)攪拌器7和亞氧化鈦管8，所述亞氧化鈦管8設(shè)置在不銹鋼外殼10內(nèi)，所述的靜態(tài)攪拌器7內(nèi)嵌于不銹鋼外殼10和亞氧化鈦管8之間，利用靜態(tài)攪拌器7將不銹鋼外殼10與亞氧化鈦管8之間的腔體分隔成螺旋上升的通道；在不銹鋼外殼10的底部設(shè)置進(jìn)水口9，在不銹鋼外殼10的上部側(cè)壁上設(shè)置管式電化學(xué)反應(yīng)器出水口11；以不銹鋼外殼10作為陰極，不銹鋼外殼10與恒流穩(wěn)壓電源1的負(fù)極連接；以亞氧化鈦管8作為陽極，亞氧化鈦管8與恒流穩(wěn)壓電源1的正極連接；利用管道、通過儲液槽出水口6和進(jìn)水口9將儲液槽2、蠕動泵3和管式電化學(xué)反應(yīng)器4依次連通。

本實施方式所述的靜態(tài)攪拌器7由ABS樹脂經(jīng)3D打印技術(shù)制成，內(nèi)嵌于陰極和陽極之間。

本實施方式管式電化學(xué)反應(yīng)器4為立管式，下端進(jìn)水，上端出水，采用連續(xù)流模式運行。

對傳統(tǒng)管式電化學(xué)反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計，可以有效地強(qiáng)化傳質(zhì)，減少運行時間，提高污染物的去除效果。

處理印染廢水的管式電化學(xué)反應(yīng)器通電后，亞氧化鈦管表面產(chǎn)生大量的羥基自由基，具有強(qiáng)氧化性，可將印染廢水中的有機(jī)污染物完全氧化降解，從而實現(xiàn)脫色和TOC的去除。

結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，靜態(tài)攪拌器能夠有效促進(jìn)流場分布均勻，強(qiáng)化傳質(zhì)速率，提高廢水處理效率。

亞氧化鈦管作為陽極，析氧電位高，能有效抑制析氧副反應(yīng)的發(fā)生，有利于羥基自由基等活性物質(zhì)的生成，從而提高電流效率。

選用亞氧化鈦作為陽極材料，制備成本低廉，化學(xué)穩(wěn)定性好，不易受污染，使用壽命長。

圖1為本實用新型一種處理印染廢水的管式電化學(xué)反應(yīng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1為恒流穩(wěn)壓電源，5為攪拌器；2為儲液槽；3為蠕動泵；4為管式電化學(xué)反應(yīng)器；6為儲液槽出水口，7為靜態(tài)攪拌器；8為亞氧化鈦管，9為進(jìn)水口，10為不銹鋼外殼，11為管式電化學(xué)反應(yīng)器出水口。

圖2為本實用新型一種處理印染廢水的管式電化學(xué)反應(yīng)立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1為恒流穩(wěn)壓電源，5為攪拌器；2為儲液槽；3為蠕動泵；4為管式電化學(xué)反應(yīng)器；6為儲液槽出水口，7為靜態(tài)攪拌器；8為亞氧化鈦管，9為進(jìn)水口，10為不銹鋼外殼，11為管式電化學(xué)反應(yīng)器出水口。

具體實施方式二：結(jié)合圖1和圖2，本實施方式與具體實施方式一的不同點是：所述的不銹鋼外殼10為304不銹鋼鋼管，304不銹鋼鋼管的底部設(shè)有底蓋，所述進(jìn)水口9設(shè)置在底蓋上。其他與具體實施方式一相同。

具體實施方式三：結(jié)合圖1和圖2，本實施方式與具體實施方式一或二之一不同點是：所述304不銹鋼鋼管的10內(nèi)徑為70mm，高度為350mm。其他與具體實施方式一或二相同。

具體實施方式四：結(jié)合圖1和圖2，本實施方式與具體實施方式一至三之一不同點是：所述的靜態(tài)攪拌器7呈螺旋結(jié)構(gòu)，內(nèi)徑為20mm，外徑為70mm。其他與具體實施方式一至三相同。

具體實施方式五：結(jié)合圖1和圖2，本實施方式與具體實施方式四的不同點是：所述靜態(tài)攪拌器7共設(shè)計10個螺旋，高度為300m。其他與具體實施方式四相同。

本

技術(shù)實現(xiàn)要素：
不僅限于上述各實施方式的內(nèi)容，其中一個或幾個具體實施方式的組合同樣也可以實現(xiàn)發(fā)明的目的。

實施例1：結(jié)合圖1和圖2，一種處理印染廢水的管式電化學(xué)反應(yīng)器，它包括恒流穩(wěn)壓電源1、儲液槽2、蠕動泵3和管式電化學(xué)反應(yīng)器4；所述儲液槽2內(nèi)設(shè)置攪拌器5，在儲液槽2側(cè)壁下部設(shè)置儲液槽出水口6；所述管式電化學(xué)反應(yīng)器4包括不銹鋼外殼10、靜態(tài)攪拌器7和亞氧化鈦管8，所述亞氧化鈦管8設(shè)置在不銹鋼外殼10內(nèi)，所述的靜態(tài)攪拌器7內(nèi)嵌于不銹鋼外殼10和亞氧化鈦管8之間，利用靜態(tài)攪拌器7將不銹鋼外殼10與亞氧化鈦管8之間的腔體分隔成螺旋上升的通道；在不銹鋼外殼10的底部設(shè)置進(jìn)水口9，在不銹鋼外殼10的上部側(cè)壁上設(shè)置管式電化學(xué)反應(yīng)器出水口11；以不銹鋼外殼10作為陰極，不銹鋼外殼10與恒流穩(wěn)壓電源1的負(fù)極連接；以亞氧化鈦管8作為陽極，亞氧化鈦管8與恒流穩(wěn)壓電源1的正極連接；利用管道、通過儲液槽出水口6和進(jìn)水口9將儲液槽2、蠕動泵3和管式電化學(xué)反應(yīng)器4依次連通。

所述的靜態(tài)攪拌器7由ABS樹脂經(jīng)3D打印技術(shù)制成，內(nèi)嵌于陰極和陽極之間。

所述管式電化學(xué)反應(yīng)器4為立管式，下端進(jìn)水，上端出水，采用連續(xù)流模式運行。

所述的不銹鋼外殼10為304不銹鋼鋼管，304不銹鋼鋼管的底部設(shè)有底蓋，所述進(jìn)水口9設(shè)置在底蓋上。

所述304不銹鋼鋼管的10內(nèi)徑為70mm，高度為350mm。

所述的靜態(tài)攪拌器7呈螺旋結(jié)構(gòu)，內(nèi)徑為20mm，外徑為70mm。

所述靜態(tài)攪拌器7共設(shè)計10個螺旋，高度為300m。

實施例2：利用處理印染廢水的管式電化學(xué)反應(yīng)器處理印染廢水的方法，具體是按以下步驟完成的：印染廢水首先進(jìn)入儲液槽2中，由攪拌器5攪拌均勻后經(jīng)由蠕動泵3自下而上送入管式電化學(xué)反應(yīng)器4中；利用靜態(tài)攪拌器7改變進(jìn)入管式電化學(xué)反應(yīng)器4的水流方向，使其螺旋上升并加快水流流速；恒流穩(wěn)壓電源1在恒流模式下向管式電化學(xué)反應(yīng)器4中供電，亞氧化鈦管8表面會產(chǎn)生大量強(qiáng)氧化性的羥基自由基，不斷氧化降解廢水中的有機(jī)物，最后出水從管式電化學(xué)反應(yīng)器出水口11排出。

本實施例所述的處理印染廢水的管式電化學(xué)反應(yīng)器包括恒流穩(wěn)壓電源1、儲液槽2、蠕動泵3和管式電化學(xué)反應(yīng)器4；所述儲液槽2內(nèi)設(shè)置攪拌器5，在儲液槽2側(cè)壁下部設(shè)置儲液槽出水口6；所述管式電化學(xué)反應(yīng)器4包括不銹鋼外殼10、靜態(tài)攪拌器7和亞氧化鈦管8，所述亞氧化鈦管8設(shè)置在不銹鋼外殼10內(nèi)，所述的靜態(tài)攪拌器7內(nèi)嵌于不銹鋼外殼10和亞氧化鈦管8之間，利用靜態(tài)攪拌器7將不銹鋼外殼10與亞氧化鈦管8之間的腔體分隔成螺旋上升的通道；在不銹鋼外殼10的底部設(shè)置進(jìn)水口9，在不銹鋼外殼10的上部側(cè)壁上設(shè)置管式電化學(xué)反應(yīng)器出水口11；以不銹鋼外殼10作為陰極，不銹鋼外殼10與恒流穩(wěn)壓電源1的負(fù)極連接；以亞氧化鈦管8作為陽極，亞氧化鈦管8與恒流穩(wěn)壓電源1的正極連接；利用管道、通過儲液槽出水口6和進(jìn)水口9將儲液槽2、蠕動泵3和管式電化學(xué)反應(yīng)器4依次連通；所述管式電化學(xué)反應(yīng)器4為立管式，下端進(jìn)水，上端出水，采用連續(xù)流模式運行；所述的不銹鋼外殼10為304不銹鋼鋼管，304不銹鋼鋼管的底部設(shè)有底蓋，所述進(jìn)水口9設(shè)置在底蓋上；所述304不銹鋼鋼管的10內(nèi)徑為70mm，高度為350mm；所述的靜態(tài)攪拌器7呈螺旋結(jié)構(gòu)，內(nèi)徑為20mm，外徑為70mm；所述靜態(tài)攪拌器7共設(shè)計10個螺旋，高度為300m

在連續(xù)流運行條件下，以亞氧化鈦管8為陽極，304不銹鋼鋼管為陰極，所述印染廢水為濃度為50mg/L亞甲基藍(lán)溶液，0.5mol/L硫酸鈉溶液為電解質(zhì)，控制電流密度為8mA/cm²，水力停留時間為150min，在電解時間為0、30、60、90min時取樣分別測定出水的色度和TOC。

表1

通過表1可知，以亞甲基藍(lán)染料為模擬廢水，改進(jìn)后的管式電化學(xué)反應(yīng)器能夠取得更快、更好的廢水處理效果。當(dāng)水力停留時間為30min時，本實用新型處理印染廢水的管式電化學(xué)反應(yīng)器達(dá)到97.1％的脫色率，而傳統(tǒng)管式電化學(xué)反應(yīng)器僅取得83.9％的脫色率，脫色效果提高了15.7％。當(dāng)水力停留時間為90min時，與傳統(tǒng)管式電化學(xué)反應(yīng)器相比，本實用新型處理印染廢水的管式電化學(xué)反應(yīng)器能提高約80％的出水TOC去除率，出水TOC去除率可達(dá)到51.1％。