CN103232094A - 两段折流式电解脱色反应器 - Google Patents

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杨蕴哲
杨卫身
张志刚
蒋晓瑜
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Abstract

本发明提供一种两段折流式电解脱色反应器，包括一电解区、一位于电解区下方且与其连通的配水区、及一反应区；反应区通过复数个隔板隔成复数个反应室，复数个反应室“一”字排开设置，每个隔板上均设有一第一连通口；电解区与配水区之间设有一穿孔滤水板，该电解区的顶端通过一第二连通口与位于反应区首端上的该反应室连通；配水区的底端上设有一进水口，且位于反应区末端上的反应室上设有一出水口。本发明的优点在于：不仅能够达到将电生成氧化剂过程与有机污染物氧化过程分别控制在两个反应区中进行的目的，而且可提高单位能耗的氧化剂产率及电流效率，并减少整体反应时间。

Description

两段折流式电解脱色反应器
【技术领域】
本发明涉及一种应用于印染行业废水处理过程的电解脱色反应器，尤其涉及一种两段折流式电解脱色反应器。
【背景技术】
在染料生产及印染行业中，废水的脱色处理一直是人们关注的环境热点之一。在众多的印染废水处理技术中，电解脱色技术是通过直接电氧化和间接电氧化对染料进行脱色处理，具有环境友好、无需或少量投加化学药剂、无污泥的累积、多功能性、高的能量效率、便于自动化、处理设备简单等优势，已在实际工程中受到越来越多的关注。
目前，电化学在水处理中的应用研究主要集中在新型电极材料的开发、高效反应器结构的设计及操作条件的控制等方面，而在电化学污水处理中，间接电氧化处理应用广泛。间接电氧化是通过电极反应生成强氧化剂（如活性氯、过氧化氢、臭氧等）氧化降解有机污染物的过程；间接电氧化过程的可能反应途径包括以下几步：①电活性物质，如间接电氧化时的O2、Cl－等，从体相传递到电极表面；②电活性物质在电极表面吸附，并与电极之间发生异相电极反应生成具有强氧化性的物种；③具有强氧化性的物种从电极表面脱附，并向体相传递，在体相氧化有机物。因此，间接电氧化可归纳为两个主要过程：生成氧化剂的异相电化学过程和有机物被氧化的均相反应过程；而在现有常规间接电氧化反应器中，电生成氧化剂过程与有机污染物氧化过程均在一个反应单元中进行（一段式）。由于两个反应过程分属异相、均相反应，具有不同的反应特点及控制条件，因此，在一个反应单元中进行上述过程会造成反应效率的降低、运行费用增大的问题。
【实用新型内容】
本发明所要解决的技术问题在于提供一种两段折流式电解脱色反应器，不仅能够达到将电生成氧化剂过程与有机污染物氧化过程分别控制在两个反应区中进行的目的，而且可提高单位能耗的氧化剂产率及电流效率，并减少整体反应时间。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种两段折流式电解脱色反应器，包括一电解区、一位于电解区下方且与其连通的配水区、及一反应区；所述反应区通过复数个隔板隔成复数个反应室，所述复数个反应室“一”字排开设置，每所述隔板上均设有一第一连通口，且相邻两该隔板上的两第一连通口一上一下设置，所述反应区中第一个该第一连通口设于相应所述隔板的底端上；所述电解区与配水区之间设有一穿孔滤水板，该电解区的顶端通过一第二连通口与位于反应区首端上的该反应室连通；所述配水区的底端上设有一进水口，且位于反应区末端上的所述反应室上设有一出水口，所述出水口与反应区中最后一个该第一连通口一上一下设置。
进一步地，所述电解区内含平行设置的阴极极板与阳极极板，所述阴极极板与阳极极板交替排布且均垂直于该穿孔滤水板，所述电解区的两侧上分别设有一排间距为10cm的凹槽，所述阴极极板与阳极极板的两侧端分别卡插于电解区的两侧该凹槽内。
进一步地，所述穿孔滤水板的过孔流速为5-6m/s。
进一步地，所述电解区的极水比为0.01cm2/cm3。
进一步地，所述阴极极板为不锈钢板，所述阳极极板为网状钛基金属氧化物极板。
进一步地，所述反应区通过三个隔板隔成四个反应室，且所述出水口设于反应区末端上的所述反应室的顶端。
本发明两段折流式电解脱色反应器的有益效果在于：利用本发明处理印染废水能够达到将电生成氧化剂过程与有机污染物氧化过程分别控制在两个反应区（即电解区、反应区）中进行的目的，从而能够分别控制不同的操作参数，并通过穿孔滤水板设置以达到布水均匀的目的；另外，在反应区以折流式的设计，能够强化湍流程度，最终提高单位能耗的氧化剂产率及电流效率，并减少整体反应时间。
【附图说明】
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的描述。
图1是本发明两段折流式电解脱色反应器的示意图。
图2是本发明两段折流式电解脱色反应器的主视图。
图3是本发明两段折流式电解脱色反应器的俯视图。
图4是本发明两段折流式电解脱色反应器的侧视图。
图5是本发明中穿孔滤水板的示意图。
【具体实施方式】
请结合参阅图1至图4，本发明两段折流式电解脱色反应器100，包括一电解区1、一位于电解区1下方且与其连通的配水区2、及一反应区3；所述反应区3通过复数个隔板隔成复数个反应室（为了清楚说明本发明，以通过三个隔板隔成四个反应室为例进行说明，且为了方便区分及阐述，将三个隔板依次标注为隔板41、隔板42、隔板43，四个反应室依次标注为反应室31、反应室32、反应室33、反应室34，如图1与图2中所示），反应室31、反应室32、反应室33、及反应室34“一”字排开设置，隔板41、隔板42、隔板43上均设有一第一连通口5；相邻两隔板上的两第一连通口5一上一下设置，反应区3中第一个该第一连通口5设于相应所述隔板的底端上，具体地，隔板41上的第一连通口5分别设于隔板41的底端，隔板42上的第一连通口5设于隔板42的顶端，隔板43上的第一连通口5设于隔板43的底端；电解区1与配水区2之间设有一穿孔滤水板6，该电解区1的顶端通过一第二连通口7与位于反应区3首端上的该反应室（即本实施例中的反应室31）连通；所述配水区2的底端上设有一进水口8，且位于反应区3末端上的所述反应室（即本实施例中的反应室34）上设有一出水口9，所述出水口9与反应区3中最后一个该第一连通口（即本实施例中隔板43上的第一连通口5）一上一下设置。需要说明的是，因本实施例中隔板43上的第一连通口5是设于隔板43的底端，则出水口9应设于反应室34（即反应区3末端上的反应室）的顶端；反应区3中反应室的数量依据不同类型染料废水的氧化脱色速率决定，且氧化脱色速率越快的染料，其所需的反应室数量越少。
其中，电解区1内含平行设置的阴极极板11与阳极极板12，阴极极板11与阳极极板12交替排布且均垂直于该穿孔滤水板6，为了方便将阴极极板11与阳极极板12固定于电解区1内，电解区1的两侧上分别设有一排间距d为10cm的凹槽13，阴极极板11与阳极极板12的两侧端分别卡插于电解区的1两侧该凹槽13内；依据大阻力配水系统原理，高流速下，阻力系数增大，有利于配水均匀，本实施例中在配水区2进水流速控制在1.0-1.5m/s时，穿孔滤水板6的过孔流速为5-6m/s，穿孔滤水板6上的孔61如图5所示为圆形，需说明的是，过孔流速是根据进水流量确定过水断面面积，然后将这些面积再分成若干圆孔即孔61均匀分布在穿孔滤水板6上，最后对过孔流速进行校核看是否在5-6m/s范围内，否则重新减少孔径、增加孔数；电解区1的极水比（金属阳极极板12表面面积与电解区1有效容积之比）为0.01cm2/cm3；阴极极板11采用不锈钢板，一方面利用不锈钢板防腐性能的优越，另一方面不锈钢板良好的析氢性能也有助于染料的还原脱色；阳极极板12采用网状钛基金属氧化物极板，因网状钛基金属氧化物极板是目前工程实际中公认的析氯性能最好的材料，使用时间长、析氯电位低、节能，因此采用其作阳极极板。
本发明在应用时，印染废水从进水口8进入到反应器100底部的配水区2内，通过穿孔滤水板6上的孔61均匀进入电解区1，含氯离子的印染废水在电解区1中电解产生氯气并溶解产生次氯酸及次氯酸根离子，经电解后的废水从电解区1顶端的第二连通口7进入位于反应区3首端的反应室31，之后通过隔板41底端的第一连通口5进入相邻的反应室32，接着通过隔板42顶端的第一连通口5进入反应室33，依次进入“一”字排开的各反应室，使得水流形成折流形式，并完成均相反应过程。
另外，为了验证本发明与现有技术一段式电解脱色反应器相比，除了将电生成氧化剂过程与有机污染物氧化过程分开进行之外还存在着哪些效果，本申请人进行了如下的试验。
针对较难降解的蒽醌类印染废水---活性艳蓝KN-R染料废水和偶氮类印染废水---酸性橙Ⅱ染料废水，在其他操作条件相同及相同的脱色效率的条件下，采用本发明反应器与现有技术一段式电解脱色反应器分别进行脱色处理，
处理效果及操作条件如下表1与表2所示。
表1本发明反应器处理效果及操作条件
Figure BDA00003019791400051
表2一段式电解脱色反应器处理效果及操作条件
Figure BDA00003019791400052
通过表1与表2可知，本发明反应器与现有技术一段式电解脱色反应器相比，本发明总的水力停留时间可减少58.75min，电流效率提高14%；单位能耗产生的次氯酸增加20(g/kW·h)，从而说明了本发明处理印染废水能够提高单位能耗的氧化剂产率及电流效率，并可减少整体反应时间。
综上，利用本发明处理印染废水时，能够将电生成氧化剂过程与有机污染物氧化过程分别控制在两个反应区（即电解区、反应区）中进行，从而能够分别控制不同的操作参数，并通过穿孔滤水板设置以达到布水均匀的目的；另外，在反应区以折流式的设计，能够强化湍流程度，最终提高单位能耗的氧化剂产率及电流效率，并减少整体反应时间。

Claims (6)

1.一种两段折流式电解脱色反应器，其特征在于：包括一电解区、一位于电解区下方且与其连通的配水区、及一反应区；所述反应区通过复数个隔板隔成复数个反应室，所述复数个反应室“一”字排开设置，每所述隔板上均设有一第一连通口，且相邻两该隔板上的两第一连通口一上一下设置，所述反应区中第一个该第一连通口设于相应所述隔板的底端上；所述电解区与配水区之间设有一穿孔滤水板，该电解区的顶端通过一第二连通口与位于反应区首端上的该反应室连通；所述配水区的底端上设有一进水口，且位于反应区末端上的所述反应室上设有一出水口，所述出水口与反应区中最后一个该第一连通口一上一下设置。
2.根据权利要求1所述的两段折流式电解脱色反应器，其特征在于：所述电解区内含平行设置的阴极极板与阳极极板，所述阴极极板与阳极极板交替排布且均垂直于该穿孔滤水板，所述电解区的两侧上分别设有一排间距为10cm的凹槽，所述阴极极板与阳极极板的两侧端分别卡插于电解区的两侧该凹槽内。
3.根据权利要求1所述的两段折流式电解脱色反应器，其特征在于：所述穿孔滤水板的过孔流速为5-6m/s。
4.根据权利要求1所述的两段折流式电解脱色反应器，其特征在于：所述电解区的极水比为0.01cm2/cm3。
5.根据权利要求2所述的两段折流式电解脱色反应器，其特征在于：所述阴极极板为不锈钢板，所述阳极极板为网状钛基金属氧化物极板。
6.根据权利要求1所述的两段折流式电解脱色反应器，其特征在于：所述反应区通过三个隔板隔成四个反应室，且所述出水口设于反应区末端上的所述反应室的顶端。
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