一種新型三維電芬頓水處理裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及廢水處理領(lǐng)域，尤其涉及一種對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
[0002]隨著高級氧化技術(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.0Η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0)2和Η20。芬頓法就是高級氧化技術(shù)的一種，它是利用Fe/和H2O2反應(yīng)，生成強(qiáng)氧化性的.0Η，由于.0Η具有很高的氧化電位和無選擇性，因此其可以降解氧化多種有機(jī)污染物。
[0003]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.0Η。其中H2O2的電化學(xué)產(chǎn)生是通過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+也可以通過陰極的還原反應(yīng)得到。
[0004]在酸性條件下，通過充氧或曝氣的方法，氧氣在陰極會(huì)發(fā)生2e還原反應(yīng)，如式(I)所示，產(chǎn)生h202。在此過程中，氧氣首先溶解在溶液中，然后在溶液中迀移到陰極表面，在那還原成H202。而在堿性溶液中，氧氣發(fā)生反應(yīng)如式(2)所示，生成HO2。
[0005]02+2H +2e — H2O2(I)
[0006]02+H20+2e — HO2 +OH(2)
[0007]在電芬頓中，溶液中的Fe/可通過反應(yīng)(3)在陰極還原成Fe 2+。
[0008]Fe3++e 一 Fe2+(3)
[0009]電芬頓有其自身的優(yōu)勢: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Fe/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。
[0010]目前最常見的電芬頓反應(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)器針對二維電芬頓反應(yīng)器存在的以上不足，通過在反應(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)行過程中易帶來短流現(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】

[0011]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題主要是針對目前電芬頓技術(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。
[0012]本發(fā)明主要通過以下途徑實(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，通過螺絲與設(shè)備殼體固定；頂蓋板上開孔，銅排或銅線通過該孔與陽極板連接。
[0013]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。
[0014]所述裝置的筒形陽極板采用DSA電極或不銹鋼電極，橫截面為方形或圓形。
[0015]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。
[0016]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-500mmo
[0017]所述裝置的陽極板底邊距離設(shè)備底部高度200mm-800mm，頂邊距離設(shè)備頂部高度為 500mm-1500mm。
[0018]所述裝置的三相分離器斜邊與平行線呈45° -60°。
[0019]所述裝置采用絕緣材質(zhì)頂蓋板。
[0020]所述裝置內(nèi)設(shè)置的催化載體為鐵粉與粒徑的氧化鋁載體、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%。
[0021]本發(fā)明可取得如下效果:
[0022](I)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02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)，無需H2O2藥劑的投入或H 202藥劑的投入量較少。
[0023](2)電解在使用過程中往往會(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，而僅僅通過曝氣對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)氣體和載體對極板的反復(fù)沖刷，在使用過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。
【附圖說明】
[0024]圖1為本實(shí)用新型裝置系統(tǒng)圖。
[0025]圖1中所示，1-進(jìn)水管；2_設(shè)備殼體；3_筒形陽極板；4_曝氣器；5_三相分離器；6-排氣口 ；7_頂蓋板；8_出水溢流堰；9_出水管；10_催化載體；11_直流電源；12_銅排或銅線。
【具體實(shí)施方式】
[0026]如圖1所示，新型三維電芬頓水處理裝置采用圓柱形外形，筒體2采用不銹鋼材質(zhì)，筒體底部設(shè)置圓錐形斗，斗邊與與平行線呈45°，斗高500mm;進(jìn)水口 I管底距離設(shè)備底部500mm ;筒形陽極板3底邊距離設(shè)備底部500mm，筒形陽極板3頂邊距離設(shè)備頂部1000mm，三相分離器5斜邊與平行線呈45°，三相分離區(qū)5上部的沉淀區(qū)可以保證催化載體10順著筒形陽極板3外側(cè)回落至設(shè)備殼體2底部，避免載體流失。
[0027]廢水由進(jìn)水管I進(jìn)入新型三維電芬頓水處理裝置，設(shè)備殼體2通過銅排12與直流電源11陰極相連，設(shè)備殼體2內(nèi)部固定的筒形陽極板3通過銅排12與直流電源11陽極相連，設(shè)備殼體2底部設(shè)置曝氣器4，設(shè)備殼體2內(nèi)部填充催化載體10，筒形陽極板3上部設(shè)置三相分離器5，設(shè)備殼體2由絕緣的頂蓋板7密封，曝氣器4曝氣形成的推流使催化載體沿著筒形陽極板3內(nèi)部向上運(yùn)動(dòng)，直到到達(dá)三相分離器5位置，此時(shí)氣體順著三相分離器5上部的排氣口 6排出，廢水順著三相分離器5上部上升，并由出水溢流堰8及出水管9排出，載體順著筒形陽極板3外側(cè)回落至設(shè)備殼體2底部，以此循環(huán)。
[0028]本例中，陽極板采用鈦基涂層電極(DSA電極)，陰極采用不銹鋼極板。
[0029]本例中，裝置內(nèi)填充合金催化載體，載體粒徑為2mm-3mm，保證其在曝氣條件下均勻分布于裝置內(nèi)，使得電解及氧化作用接觸面增大，提高廢水處理效果。
[0030]本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，安裝、維修方便，通過將電解技術(shù)與流化床技術(shù)的結(jié)合，可提高廢水處理效果。此外，通過利用在運(yùn)行過程中高速循環(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。
【主權(quán)項(xiàng)】
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，通過螺絲與設(shè)備殼體固定；頂蓋板上開孔，銅排或銅線通過該孔與陽極板連接。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-800mmo5.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%。
【專利摘要】本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，安裝、維修方便，通過將電解技術(shù)與流化床技術(shù)的結(jié)合，可提高廢水處理效果。此外，通過利用在運(yùn)行過程中高速循環(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。
【IPC分類】C02F1/46, C02F101/30, C02F1/74
【公開號】CN204848373
【申請?zhí)枴緾N201520413867
【發(fā)明人】劉軍, 戴昕, 宮建瑞, 袁道迎
【申請人】南京萬德斯環(huán)?？萍加邢薰?br>【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年6月16日