CN103739039B - 一种多维电催化设备 - Google Patents

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Abstract

一种多维电催化设备，包括反应器壳体、电源，反应器壳体内设有布水板，布水板与反应器壳体底部形成布水区，布水区内设有曝气管，布水板上设有相间排列且平行相对的阴极板和阳极板，阴极板和阳极板之间填充有粒子电极，形成电极反应区，阴极板与电源的负极相连，阳极板与电源的正极相连，反应器壳体的上部设有溢流堰，溢流堰与反应器壳体侧壁形成出水区，反应器壳体的外侧设有进水管、出水管，进水管与布水区连通，出水管与出水区连通，电极反应区的上方依次为缓冲区、浮渣收集区，浮渣收集区位于反应器顶部液面位置处，浮渣收集区设有刮渣机。本发明既可用于生化系统的前处理提高废水的可生化性，也可以单独用于高浓度难降解有机废水的处理。

Description

一种多维电催化设备
技术领域
本发明涉及一种高浓度难降解有机废水的处理设备，尤其涉及一种多维电催化设备。
背景技术
水是人类生活和社会生产必需的、不可替代的自然资源，水资源状况直接影响着经济社会发展和人民生活水平的提高，随着工业技术的飞速发展，生产规模不断扩大，高浓度有机废水的污染源日益增多，这一问题越来越引起社会各界的高度重视。由于高浓度有机废水的性质和来源不同，具有污染物含量高、毒性大、排放点分散、水量少，处理工艺复杂、投资和运行成本高及管理难等特点，采用一般的废水治理方法难以满足净化处理的经济和技术要求，因此，高浓度有机废水特别是有害有毒有机废水的治理，已成为现阶段国内外环境保护领域亟待解决的一个难题。
电催化技术是指在外加电场的作用下，在特定的电化学反应器内，通过一定的化学反应、电化学过程或物理过程，产生大量的自由基，这些自由基与废水中难降解的大分子有机物发生反应，将其分解为易生物降解的小分子有机物，甚至将其完全氧化为CO2和H2O等无机物。所以，电催化技术在废水处理上具有广泛的应用前景。尤其是多维电催化技术通过向阴阳极板之间增加粒子电极的方法提高了废水处理的效率，但是现有的多维电催化设备仍然存在一定的问题。
中国专利申请201210010637.X号公开了一种多维电催化反应器，该反应器将电极区与沉淀区分开设置，布置不够紧凑，设备所占空间大，此外，未考虑粒子电极可能遇到的堵塞问题。
中国专利申请201010211874.3号公开了一种内循环多维电催化废水处理装置，采用钛板作为电极，增加了设备的投资成本并消耗了重要的金属资源。该装置虽然通过内循环的方式解决粒子电极的堵塞问题，但同时使得装置内废水的流态接近于全混流，降低了处理效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能有效处理高浓度有机废水的多维电催化设备。该电催化设备具有能耗低、电极寿命长等优点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多维电催化设备，包括反应器壳体、电源，所述反应器壳体内设有布水板，所述布水板与反应器壳体底部形成布水区，所述布水区内设有曝气管，所述布水板上设有相间排列且平行相对的阴极板和阳极板，所述阴极板和阳极板之间填充有粒子电极，形成电极反应区，所述阴极板与电源的负极相连，所述阳极板与电源的正极相连，所述反应器壳体的上部设有溢流堰，所述溢流堰与反应器壳体侧壁形成出水区，所述反应器壳体的外侧设有进水管、出水管，所述进水管与布水区连通，所述出水管与出水区连通，所述电极反应区的上方依次为缓冲区、浮渣收集区，所述浮渣收集区位于反应器顶部液面位置处，所述浮渣收集区设有刮渣机。
进一步，所述阴极板和阳极板为带催化剂涂层的石墨板，涂层所用催化剂可为TiO2等。
进一步，所述粒子电极为铁碳电极。
进一步，所述电源为外接的0～12V低压直流稳流电源。
进一步，所述反应器壳体为长方体，所述反应器壳体由塑料、玻璃钢、环氧树脂和不锈钢或碳钢内衬防腐橡胶制成。
进一步，所述布水板为穿孔板，所述进水管采用法兰与外部管道连接。
所述反应器壳体的大小视处理污水水量而定，所述阴阳极板的尺寸根据反应器壳体的大小确定。所述缓冲区是在极板区上使水流稳定的区域。
本发明具有以下优点：
1）集电催化和电絮凝工艺为一体，处理效果优于常规的电催化设备，能耗低于常规的电催化设备；
2）阴极板和阳极板之间填充有粒子电极，增大电极比表面积，可提高电流效率，降低能耗和废水处理成本；
3）采用同步进水曝气的方式对废水和空气进行全面混合，即可提高废水中氧化物质的产生速率和产生量，增加废水处理的效率，同时也对粒子电极表面进行冲洗，防止电极反应生成的絮状物堵塞电极之间的空隙；
4）充分发挥电催化过程产生的微细气泡的气浮作用，进一步净化废水，提高装置的整体废水处理效果；
5）阴阳极板采用带催化剂涂层的石墨板，为惰性材料，能够减少极板的损耗。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图中：1、反应器壳体，2、进水管，3、曝气管，4、布水板，5、阳极板，6、阴极板，7、溢流堰，8、出水管，9、电源，10、粒子电极。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
参照图1，本实施例包括反应器壳体1、电源9，所述反应器壳体1内设有布水板4，所述布水板4与反应器壳体1底部形成布水区，所述布水区内设有曝气管3，所述布水板4上设有相间排列且平行相对的阴极板6和阳极板5，所述阴极板6和阳极板5之间填充有粒子电极10，形成电极反应区，所述阴极板6与电源9负极相连，所述阳极板5与电源9正极相连，所述反应器壳体1的上部设有溢流堰7，所述溢流堰7与反应器壳体1侧壁形成出水区，所述反应器壳体1的外侧设有进水管2、出水管8，所述进水管2与布水区连通，所述出水管8与出水区连通，所述电极反应区的上方依次为缓冲区、浮渣收集区，所述浮渣收集区位于反应器顶部液面位置处，所述浮渣收集区设有刮渣机（图中未示出）。
所述阴极板6和阳极板5为带催化剂涂层的石墨板，涂层所用催化剂为TiO2。
所述粒子电极为铁碳电极。
所述电源9为外接的0～12V低压直流稳流电源。
所述反应器壳体1为长方体，所述反应器壳体1是由塑料、玻璃钢、环氧树脂和不锈钢内衬防腐橡胶制成。
所述布水板4为穿孔板，所述进水管2采用法兰与外部管道连接。
工作时，待处理废水通过进水管2进入反应器壳体1内，空气通过曝气管3进入反应器壳体1与待处理废水混合，与空气混合后的废水通过布水板4进入电极反应区发生电催化反应，废水中的有机物被粒子电极吸附并在电催化作用下进行降解，废水得到净化；废水流经电极反应区后继续向上流，经缓冲区后通过溢流堰7收集，最终通过出水管8流出设备外，而反应产生的浮渣通过刮渣机去除，从而达到净化水质的目的。
本发明具有适用废水水质范围广、反应速度快、不受废水中有毒物质的影响、一次投资和运行费用低等特点。本发明既可以作为生化系统的前处理提高废水的可生化性，也可以单独用于高浓度难降解有机废水的处理。

Claims (4)

1.一种多维电催化设备，包括反应器壳体、电源，其特征在于：所述反应器壳体内设有布水板，所述布水板与反应器壳体底部形成布水区，所述布水区内设有曝气管，所述布水板上设有相间排列且平行相对的阴极板和阳极板，所述阴极板和阳极板之间填充有粒子电极，形成电极反应区，所述阴极板与电源的负极相连，所述阳极板与电源的正极相连，所述反应器壳体的上部设有溢流堰，所述溢流堰与反应器壳体侧壁形成出水区，所述反应器壳体的外侧设有进水管、出水管，所述进水管与布水区连通，所述出水管与出水区连通，所述电极反应区的上方依次为缓冲区、浮渣收集区，所述浮渣收集区位于反应器顶部液面位置处，所述浮渣收集区设有刮渣机；
所述阴极板和阳极板在反应器壳体内均垂直布置；所述粒子电极为铁碳电极。
2.根据权利要求1所述的多维电催化设备，其特征在于：所述阴极板和阳极板为带催化剂涂层的石墨板，涂层所用催化剂为TiO2。
3.根据权利要求1或2所述的多维电催化设备，其特征在于：所述电源为外接的0～12V低压直流稳流电源。
4.根据权利要求1或2所述的多维电催化设备，其特征在于：所述布水板为穿孔板，所述进水管采用法兰与外部管道连接。
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