CN100384752C - 一种处理难降解有机废水的三维电极反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种废水处理装置。目前二维电极面体比小导致传质效率低下，致使处理效果较低，未能得到普遍应用，且没能应用的三维反应器。本发明至少由两个单元反应室连接组成，相邻单元反应室共用壳壁，每个单元反应室的共用壳壁及与其平行相对的壳壁上分别开设1排导流孔(7)，其中一排远离粒子电极导流斗(10)，另一排靠近；单元反应室内安装有馈电电极(4)，绝缘支撑杆(6)穿过馈电电极(4)并固定在壳壁上，底部设置粒子电极导流斗(10)，在粒子电极导流斗(10)的下方布置曝气装置(8)，粒子电极(9)分布在单元反应室中；通过至少两根馈电杆(5)对馈电电极(4)供电，设有进水口(2)及出水口(3)。本发明的三维电极因其面体比增大，传质效果好，电流效率高，有较好的处理效果。
Description
技术领域：
本发明涉及一种废水处理装置，特别涉及一种难降解有机废水的电化学处理装置。
背景技术：
难降解有机废水的处理是废水处理领域的一个研究热点和难点，研究者们针对难降解有机废水也提出过许多处理方法，其中电化学法处理废水一般无需很多化学药品，后处理简单，占地面积小，管理方便，污泥量很少。是一种能够同时满足技术经济指标先进、无毒和不污染环境等3项基本要求的绿色技术。然而相关的研究多局限于二维平板电极，由于二维电极面体比小导致传质效率低下，致使处理效果较低，故未能在实际中得到普遍应用。20世纪60年代末期提出了三维电极(three-dimension-electrode)的概念。三维电极反应器是一种新型的电化学反应器，又叫粒子电极(particle-electrode)或床电极(bed-electrode)。它是在传统二维电解槽电极间装填粒状或其他碎屑状工作电极材料并使装填工作电极材料表面带电，成为新的一极(第三极)，在工作电极材料表面能发生电化学反应。相比之下，三维电极因其面体比增大，离子间距离小，传质效果好，电流效率高，有较好的处理效果。但是目前还未有能够在实际中应用的反应器设计方案。
发明内容：
本发明的目的是为了提供一种能够在实际工业应用的三维电极反应器。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：反应器采用流化床形式，总体依据模块化的设计思想。整个反应器由至少两个单元反应室连接构成，相邻单元反应室共用壳壁，每个单元反应室的两个平行相对的壳壁上分别开设1排导流孔，其中一个壳壁上的导流孔远离粒子电极导流斗，另外一个壳壁上的导流孔靠近粒子电极导流斗；反应室壳壁连接构成反应器的壳体，单元反应室内有平行布置的馈电电极，用绝缘支撑杆穿过馈电电极将其固定；单元反应室底部设置粒子电极导流斗，在粒子电极导流斗的下方布置曝气装置，粒子电极在水流气流作用下填充分布在整个单元反应室中间；在反应室外部，通过至少两根馈电杆分别对馈电电极供电，一根和所有的阳极馈电电极连接；每个反应室内的馈电电极和曝气设备可以单独进行安装和调换。在反应器设有进水口2及出水口3。每个单元反应室的底部设置粒子导流斗10，形成斗的四个坡面和底面夹角为120°～150°。
馈电电极采用不锈钢板，阴阳极板平行间隔布置，其方向和反应器运行时水流方向垂直，极板间距为6～10mm，两组极板分别通过馈电杆进行馈电。粒子电极采用柱状活性炭为电极材料，粒径为1.5～4mm，在反应器中由于曝气作用呈流态化。为了防止局部出现死角造成粒子堆积，在反应器底部设置粒子导流斗。粒子电极9在反应器内的填充率为50％～70％。
反应器运行时，由外接直流电源通过馈电杆提供给馈电电极一个恒定的电压，粒子电极在电场作用下表面发生复极化，在电化学作用下产生具有强氧化性的·OH基团，·OH基团和废水中的难降解有机物迅速反应使其得到降解。
附图说明：
图1三维电极反应器平面俯视图
图2单元反应室正面剖视示意图
图3单元反应室侧面剖视示意图
具体实施方式：
以下结合附图来对实施方式进行具体说明，如图1所示，整个反应器为矩形，由16个单元反应室相连而成，每个单元反应室有效容积为0.625m3，整个反应器中单元反应室的数量根据处理的水量依据停留时间进行计算。废水停留时间为45～90min。如图2所示，在相邻单元反应室的共用壳壁上开设有导流孔7，废水在单元反应室中间沿着导流孔上下翻腾流动。在每个单元室内，用4根绝缘支撑杆6穿过馈电电极4将极板固定，馈电电极4极板之间采用绝缘垫圈阻隔，搁置在预先焊接于反应器壁上的支撑体上。粒子电极9在气流和水流作用下在反应器以及馈电电极4之间呈流态化运动，部分粒子电极9由于重力沉降作用沿着粒子导流斗坡面下沉，在向中间汇集时被气流重新吹起，曝气装置8通过管道和外接气源相连。两根馈电杆5通过导线连接分别对馈电电极4供电，一根连接着所有的阳极馈电电极，另外一根连接所有的阴极馈电电极。
采用上述发明的三维电极反应器处理抗生素制药废水，取一系列COD浓度的待处理废水，CODcr分别为3000mg/L，2000mg/L，1000mg/L，pH＝7。处理时选取废水的停留时间为60min，在极板间距＝8mm，极板电压＝18V，pH＝8的处理条件下该废水的COD降解率分别能达到67.2％，65.4％，68.3％；
而二维平板电极在优化实验条件下，其处理效果分别为23.4％，18.5％，15.7％。相对而言，使用三维电极反应器的处理效果显著，降解率比较稳定；废水的B/C值由处理前的0.15左右达到处理后的0.36，在经过反应器处理后废水的可生化性得到了较大程度提高。
Claims (7)
1.一种处理难降解有机废水的三维电极反应器，其特征在于，至少由两个单元反应室连接组成，相邻单元反应室共用壳壁，每个单元反应室的共用壳壁及与其平行相对的壳壁上分别开设1排导流孔(7)，其中一个壳壁上的导流孔(7)远离粒子电极导流斗(10)，另外一个壳壁上的导流孔(7)靠近粒子电极导流斗(10)；反应室壳壁连接构成反应器的壳体(1)，单元反应室内安装有馈电电极(4)，绝缘支撑杆(6)穿过馈电电极(4)并固定在壳壁上，单元反应室底部设置粒子电极导流斗(10)，在粒子电极导流斗(10)的下方布置曝气装置(8)，粒子电极(9)填充分布在单元反应室中间；在单元反应室外部，通过至少两根馈电杆(5)分别对馈电电极(4)供电，一根和所有的阳极馈电电极连接，另外一根和阴极馈电电极相连接，在反应器设有进水口(2)及出水口(3)。
2.根据权利要求1所述的反应器，其特征是馈电电极(4)由平行布置的不锈钢板组成。
3.根据权利要求2所述的反应器，其特征是不锈钢板之间的间距为6～10mm。
4.根据权利要求1所述的反应器，其特征是采用的粒子电极(9)为柱状活性炭颗粒。
5.根据权利要求4所述的反应器，其特征是柱状活性炭颗粒的粒径为1.5～4mm。
6.根据权利要求1所述的反应器，其特征是粒子电极(9)在反应器内的填充率为50％～70％。
7.根据权利要求1所述的反应器，其特征是在每个单元反应室的底部设置粒子导流斗(10)，形成斗的四个坡面和底面夹角为120°～150°。
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