一種處理難降解有機廢水的三維電極反應器的製作方法

2023-10-29 17:08:32 1

專利名稱：一種處理難降解有機廢水的三維電極反應器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種廢水處理裝置，特別涉及一種難降解有機廢水的電化學處理裝置。
背景技術：
難降解有機廢水的處理是廢水處理領域的一個研究熱點和難點，研究者們針對難降解有機廢水也提出過許多處理方法，其中電化學法處理廢水一般無需很多化學藥品，後處理簡單，佔地面積小，管理方便，汙泥量很少。是一種能夠同時滿足技術經濟指標先進、無毒和不汙染環境等3項基本要求的綠色技術。然而相關的研究多局限於二維平板電極，由於二維電極面體比小導致傳質效率低下，致使處理效果較低，故未能在實際中得到普遍應用。20世紀60年代末期提出了三維電極three-dimension-electrode)的概念。三維電極反應器是一種新型的電化學反應器，又叫粒子電極particle-electrode)或床電極bed-electrode)。它是在傳統二維電解槽電極間裝填粒狀或其他碎屑狀工作電極材料並使裝填工作電極材料表面帶電，成為新的一極第三極)，在工作電極材料表面能發生電化學反應。相比之下，三維電極因其面體比增大，離子間距離小，傳質效果好，電流效率高，有較好的處理效果。但是目前還未有能夠在實際中應用的反應器設計方案。

發明內容
本發明的目的是為了提供一種能夠在實際工業應用的三維電極反應器。
為了達到上述目的，本發明採用如下技術方案反應器採用流化床形式，總體依據模塊化的設計思想。整個反應器由至少兩個單元反應室連接構成，相鄰單元反應室共用殼壁，每個單元反應室的兩個平行相對的殼壁上分別開設1排導流孔，其中一個殼壁上的導流孔遠離粒子電極導流鬥，另外一個殼壁上的導流孔靠近粒子電極導流鬥；反應室殼壁連接構成反應器的殼體，單元反應室內有平行布置的饋電電極，用絕緣支撐杆穿過饋電電極將其固定；單元反應室底部設置粒子電極導流鬥，在粒子電極導流鬥的下方布置曝氣裝置，粒子電極在水流氣流作用下填充分部在整個單元反應室中間；在反應室外部，通過至少兩根饋電桿分別對饋電電極供電，一根和所有的陽極饋電電極連接；每個反應室內的饋電電極和曝氣設備可以單獨進行安裝和調換。
饋電電極採用不鏽鋼板，陰陽極板平行間隔布置，其方向和反應器運行時水流方向垂直，極板間距為6～10mm，兩組極板分別通過饋電桿進行饋電。粒子電極採用柱狀活性炭為電極材料，粒徑為1.5～4mm，在反應器中由於曝氣作用呈流態化。為了防止局部出現死角造成粒子堆積，在反應器底部設置粒子導流鬥。
反應器運行時，由外接直流電源通過饋電桿提供給饋電電極一個恆定的電壓，粒子電極在電場作用下表面發生復極化，在電化學作用下產生具有強氧化性的·OH基團，·OH基團和廢水中的難降解有機物迅速反應使其得到降解。


圖1三維電極反應器平面俯視2單元反應室正面剖視示意3單元反應室側面剖視示意圖
具體實施例方式以下結合附圖來對實施方式進行具體說明，如圖1所示，整個反應器為矩形，由16個單元反應室相連而成，每個單元反應室有效容積為0.625m3，整個反應器中單元反應室的數量根據處理的水量依據停留時間進行計算。廢水停留時間為45～90min。如圖2所示，在相鄰單元反應室的共用殼壁上開設有導流孔7，廢水在單元反應室中間沿著導流孔上下翻騰流動。在每個單元室內，用4根絕緣支撐杆6穿過饋電電極4將極板固定，饋電電極4極板之間採用絕緣墊圈阻隔，擱置在預先焊接於反應器壁上的支撐體上。粒子電極9在氣流和水流作用下在反應器以及饋電電極4之間呈流態化運動，部分粒子電極9由於重力沉降作用沿著粒子導流鬥坡面下沉，在向中間匯集時被氣流重新吹起，曝氣裝置8通過管道和外接氣源相連。兩根饋電桿5通過導線連接分別對饋電電極4供電，一根連接著所有的陽極饋電電極，另外一根連接所有的陰極饋電電極。
採用上述發明的三維電極反應器處理抗生素製藥廢水，取一系列COD濃度的待處理廢水，CODcr分別為3000mg/L，2000mg/L，1000mg/L，pH＝7。處理時選取廢水的停留時間為60min，在極板間距＝8mm，極板電壓＝18V，pH＝8的處理條件下改廢水的COD降解率分別能達到67.2％，65.4％，68.3％；而二維平板電極在優化實驗條件下，其處理效果分別為23.4％，18.5％，15.7％。相對而言，使用三維電極反應器的處理效果顯著，降解率比較穩定；廢水的B/C值由處理前的0.15左右達到處理後的0.36，在經過反應器處理後廢水的可生化性得到了較大程度提高。
權利要求
1.一種處理難降解有機廢水的三維電極反應器，其特徵在於，至少由兩個單元反應室連接組成，相鄰單元反應室共用殼壁，每個單元反應室的共用殼壁及與其平行相對的殼壁上分別開設1排導流孔(7)，其中一個殼壁上的導流孔(7)遠離粒子電極導流鬥(10)，另外一個殼壁上的導流孔(7)靠近粒子電極導流鬥(10)；反應室殼壁連接構成反應器的殼體(1)，單元反應室內安裝有饋電電極(4)，絕緣支撐杆(6)穿過饋電電極(4)並固定在殼壁上，單元反應室底部設置粒子電極導流鬥(10)，在粒子電極導流鬥(10)的下方布置曝氣裝置(8)，粒子電極(9)填充分部在單元反應室中間；在單元反應室外部，通過至少兩根饋電桿(5)分別對饋電電極(4)供電，一根和所有的陽極饋電電極連接，另外一根和陰極饋電電極相連接，在反應器設有進水口(2)及出水口(3)。
2.根據權利要求1所述的反應器，其特徵是饋電電極(4)由平行布置的不鏽鋼板組成。
3.根據權利要求2所述的反應器，其特徵是不鏽鋼板之間的間距為6～10mm。
4.根據權利要求1所述的反應器，其特徵是採用的粒子電極(9)為柱狀活性炭顆粒。
5.根據權利要求4所述的反應器，其特徵是柱狀活性炭顆粒的粒徑為1.5～4mm。
6.根據權利要求1所述的反應器，其特徵是粒子電極(9)在反應器內的填充率為50％～70％。
7.根據權利要求1所述的反應器，其特徵是在每個單元反應室的底部設置粒子導流鬥(10)，形成鬥的四個坡面和底面夾角為120°～150°。
全文摘要
本發明涉及一種廢水處理裝置。目前二維電極面體比小導致傳質效率低下，致使處理效果較低，未能得到普遍應用，且沒能應用的三維反應器。本發明至少由兩個單元反應室連接組成，相鄰單元反應室共用殼壁，每個單元反應室的共用殼壁及與其平行相對的殼壁上分別開設1排導流孔(7)，其中一排遠離粒子電極導流鬥(10)，另一排靠近；單元反應室內安裝有饋電電極(4)，絕緣支撐杆(6)穿過饋電電極(4)並固定在殼壁上，底部設置粒子電極導流鬥(10)，在粒子電極導流鬥(10)的下方布置曝氣裝置(8)，粒子電極(9)分布在單元反應室中；通過至少兩根饋電桿(5)對饋電電極(4)供電，設有進水口(2)及出水口(3)。本發明的三維電極因其面體比增大，傳質效果好，電流效率高，有較好的處理效果。
文檔編號C02F1/461GK1850644SQ20061008123
公開日2006年10月25日 申請日期2006年5月26日 優先權日2006年5月26日
發明者魏剛, 熊安華 申請人:北京化工大學