CN104370347A - 用于污水处理的波轮式电化学反应器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水污染的电化学控制技术领域，提供一种电能利用率高、污水处理效果好的用于污水处理的波轮式电化学反应器。该波轮式电化学反应器包括中央汇水区、电化学反应区和束流汇水区。中央汇水区位于系统中心用于对污水进行进水、收集、静沉及分配；电化学反应区用于对来自中央汇水区的污水进行分散、导流和电催化处理；束流汇水区用于收集并排出经所述电化学反应区处理后的污水。具体的结构包括：进水管，汇水环形槽、卸渣管、箕形汇水槽、出水管、波轮电极板、环形分配器、折流盖、电机，还可包括反应器壳体、底座。

Description

用于污水处理的波轮式电化学反应器

技术领域

本发明涉及水污染的电化学控制技术领域，提供一种用于污水处理的波轮式电化学反应器。

背景技术

水是人类社会极其宝贵的自然资源。全球储水量虽高达14000亿吨，但是与人类关系最密切，又较易开发利用的淡水储量约为40亿吨，仅占地球上总水量的0.3％。这部分淡水在时空上的分布又很不均衡。近半个世纪以来，随着工农业生产的发展，大量未经处理的废水、固体废弃物排放到江河湖海中，导致水体的水质和水体底质的物理、化学性质或生物群落组成发生变化，从而降低了水体的使用价值和使用功能，这也被称为水体污染现象。大量的无机、有机污染物进入水体，不仅破坏水生生态系统，而且危害及到人体健康，造成水质性缺水使人们工农业生产、生活受到影响。因此，亟待开发新型的水处理技术以达到水质净化、污水回用、节约水资源、保护水环境之目的。

电化学水处理技术是指在特定的电化学反应器内，通过电极反应以及由此而引起的一系列的化学反应、电化学过程或物理过程，从而达到污染物降解转化的目的。一般分为直接电解和间接电解两种：直接电解是指污染物在电极上直接被氧化或还原而从废水中去除，污染物在阳极表面氧化而转化成毒性较小的物质或易生物降解的物质，甚至发生有机物无机化，从而达到削减、去除污染物的目的。间接电解是利用电化学产生的氧化还原物质作为反应剂或催化剂，使污染物转化成毒性更小的物质，或利用不可逆电化学反应产生的物质，如具有强氧化性的氯酸盐、次氯酸盐、H₂O₂和O₃等氧化有机物的过程，还可以利用电化学反应产生强氧化性的中间体，包括溶剂化电子、·HO、·HO₂等自由基。

电化学系统设备相对简单，占地面积小，操作维护费用较低，能有效避免二次污染，而且反应可控程度高，便于实现工业自动化，是一种环境友好的水处理技术。

电化学反应器作为反应的主体设备，直接决定了电化学反应的处理效率。反应器的结构、材料、组成模块、水力条件等很多因素可显著影响电化学的过程和效果。因此，如何设计开发电能利用率高、污染物处理效果好、器型合理、占地面积小、操作简单、维护方便的电化学反应器己成为相关领域研究中心热点，也是环境水处理研究的重点之一。

现有技术的电化学反应器由于电极板间距过密，导致无法控制板间流速、返混程度、水流返混困难、物质交换不充分等缺点，并且存在污水中含有大颗粒悬浮物以及水流分配不均匀等问题，给电化学反应器的电化学转化过程造成负面影响，使得污水处理过程不稳定，电能利用率低，污水处理效果差。

发明内容

本发明是鉴于现有技术中存在的上述问题而做出的，其目的在于提供一种电能利用率高、污水处理效果好、结构合理的用于污水处理的波轮式电化学反应器。

本发明的另一目的在于提供一种采用上述波轮式电化学反应器进行污水处理的污水处理方法。

为实现上述目的，本发明的用于污水处理的波轮式电化学反应器，包括：

中央汇水区，位于所述波轮式电化学反应器的中心，包括进水管、环形分配器和折流盖，用于对污水进行进水、收集、静沉及分配；

电化学反应区，用于对来自所述中央汇水区的污水进行分散、导流和电催化处理，包括波轮电极板，所述波轮电极板包括垂直于地面呈抛物线形状的呈交叉间隔设置的阴阳电极对；

束流汇水区，该束流汇水区包括相互连通的环形汇水槽、箕形汇水槽及出水管，用于收集并排出经所述电化学反应区处理后的污水；

卸渣管，用于排出经所述中央汇水区静沉处理后剩余的悬浮物；以及

电机，用于驱动所述波轮电极板进行转动。

在本发明中，进一步地，所述波轮电极板的转速为0.2-2.0rpm。

在本发明中，进一步地，所述环形分配器上形成有格栅。

在本发明中，进一步地，所述格栅的筛孔直径为3mm。

在本发明中，进一步地，包括反应器壳体，该反应器壳体包括反应器外壳体及反应器内壳体，所述反应器内壳体上形成有孔道。

在本发明中，进一步地，所述反应器壳体的材料选自玻璃钢、聚氯乙烯、酚醛树脂中的一种。

在本发明中，进一步地，所述波轮电极板的阳极选自带有氧化锡-氧化锑复合中间层的氧化铅-钛极板、带有亚氧化钛中间层的氧化铅-钛极板、氧化锡-氧化锑复合钛极板、亚氧化钛钛极板中的一种。

在本发明中，进一步地，所述波轮电极板的阴极选自不锈钢板、钛板、铜板、镀锌板中的一种。

在本发明中，进一步地，包括底座。

采用本发明的用于污水处理的波轮式电化学反应器，污水通过进水管进入中央汇水区进行静沉初级处理，大颗粒的悬浮物通过卸渣管排出，污水上清液通过环形分配器进入电化学反应区进行进一步电化学处理。电化学反应区的波轮电极板在电机的带动下转动，通过转动速度的控制来控制水流速度，调节流体静压力，以获得最佳的水力停留时间和水流速度，从而提高电能利用率及污水处理效果。通过整体环形设计，整体结构合理，占地面积小。

有益效果

1.本发明通过采用电机带动转动的波轮电极板的设计，克服了传统的电化学反应器由于电极板间距过密，无法控制板间流速和返混程度、水流返混困难、物质交换不充分等缺点，通过电机的带动，以离心力实现污水的定向迁移，电能利用率高，污水处理效果好，并且可灵活应对不同进水水质条件和处理要求的污水，应用面广，适应性强。

2.本发明的中央汇水区，通过设置形成有格栅的环形分配器和折流盖，具有上去浮渣、下去沉渣、水流分配均匀等优点，最大限度地降低电化学反应区进水水质不同对电化学转化过程造成的负面影响，保证电化学水处理过程的持续稳定运行。

3.本发明的波轮式电化学反应器结构合理，占地面积小，操作简单，维护方便。

附图说明

为使本发明的具体实施方式的描述更加清楚，下面对具体实施方式中使用的附图进行说明。

图1为本发明的具体实施方式中的用于污水处理的波轮式电化学反应器的剖面图。

图2为本发明的具体实施方式中的用于污水处理的波轮式电化学反应器的侧向透视图。

其中，附图标记说明如下：

1中央汇水区，11进水管，12环形分配器，13折流盖

2电化学反应区，21波轮电极板

3束流汇水区，31环形汇水槽，32箕形汇水槽，33出水管

4卸渣管，5电机，6反应器壳体，61反应器外壳体，62反应器内壳体，7底座

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述。

如图1、图2所示，一种用于污水处理的波轮式电化学反应器包括：中央汇水区1、电化学反应区2、束流汇水区3、卸渣管4、电机5、反应器壳体6以及底座7。

反应器壳体6包括反应器外壳体61以及反应器内壳体62，反应器内壳体62上形成有孔道，孔道的直径为3mm。反应器壳体6的材料选自玻璃钢、聚氯乙烯、酚醛树脂中的一种。

中央汇水区1位于波轮式电化学反应器的中心，中央汇水区1包括进水管11、环形分配器12以及折流盖13，用于对污水进行进水、收集、静沉及分配。进水管11为PVC管，用于污水进水。折流盖13为铸铁折流盖。污水进水在中央汇水区1进行静沉，静沉过程中，折流盖13阻止通过卸渣管4排出的悬浮物或污水折流，环形分配器12上设置有镀铬不锈钢格栅(筛孔直径为3mm)，污水上清液通过环形分配器12上的格栅进入电化学反应区。

电化学反应区2包括波轮电极板21。电化学反应区2用于对来自中央汇水区1的污水进行分散、导流和电催化处理，波轮电极板21包括8-100对垂直于地面呈抛物线形状的呈交叉间隔设置的阴阳电极对，阴阳极间隔15cm。波轮电极板21与电机5相连接，电机5带动波轮电极板21转动，控制波轮电极板21的转速为0.2-2.0rpm，优选0.5rpm，通过转动速度的控制来控制水流速度，调节流体静压力，以获得最佳的水力停留时间和水流速度，提高电能利用率及污水处理效果。

波轮电极板21的阳极选自带有氧化锡-氧化锑复合中间层的氧化铅-钛极板、带有亚氧化钛中间层的氧化铅-钛极板、氧化锡-氧化锑复合钛极板、亚氧化钛钛极板中的一种。

波轮电极板21的阴极选自不锈钢板、钛板、铜板、镀锌板中的一种。

束流汇水区3包括环形汇水槽31、箕形汇水槽32以及出水管33，用于收集并排出经电化学反应区2处理后的污水。环形汇水槽31、箕形汇水槽32以及出水管33相互连通，环形汇水槽31及箕形汇水槽32通过反应器内壳体62上的孔道与电化学反应区2相连通。经过电化学处理后的污水通过反应器内壳体62上的孔道进入环形汇水槽31及箕形汇水槽32，进而通过出水管33排出波轮式电化学反应器。

卸渣管4的一端连通中央汇水区1，并位于折流盖13下方。卸渣管4用于排出经中央汇水区1静沉处理后剩余的悬浮物。

底座7对整体结构起固定支撑作用。

下面针对本发明的波轮式电化学反应器的具体实例进行污水处理的过程进行描述。

采用本发明的波轮式电化学反应器进行污水处理时，污水通过进水管11进入中央汇水区1进行静沉初级处理，污水上清液通过环形分配器12进入电化学反应区2进行进一步电化学处理，大颗粒的悬浮物通过卸渣管4排出。电化学反应区2内放置有50对波轮电极板21，波轮电极板21的阳极为氧化锡-氧化锑复合钛极板、阴极为不锈钢极板，阴阳极交叉间隔放置，间隔15cm，阴阳极之间形成电化学反应区域，波轮电极板21与电机5连接，在5电机的带动下以0.5rpm的速度转动，在进水流率5.0m³/h的条件下，电极板间的水流速度为0.12m/s，离心力形成的水流静压力为2.5kPa。污水经电化学反应区2的电化学处理后，穿过带有孔道的反应器内壳体62，缓慢汇入汇水环形槽31和箕形汇水槽32，并最终经出水管33排出波轮式电化学反应器。

需要说明的是，污水处理过程中的各项参数可根据污水处理过程的具体情况进行设置，并不局限于以上列出的具体数值。

本发明的用于污水处理的波轮式电化学反应器通过采用电机带动转动的波轮电极板的设计，克服了传统的电化学反应器由于电极板间距过密，无法控制板间流速和返混程度、水流返混困难、物质交换不充分等缺点，通过电机的带动，以离心力实现污水的定向迁移，电能利用率高，污水处理效果好，并且可灵活应对不同进水水质条件和处理要求的污水，应用面广，适应性强。本发明的中央汇水区，通过设置形成有格栅的环形分配器和折流盖，具有上去浮渣、下去沉渣、水流分配均匀等优点，最大限度地降低电化学反应区进水水质不同对电化学转化过程造成的负面影响，保证电化学水处理过程的持续稳定运行。另外，本发明的波轮式电化学反应器结构合理，占地面积小，操作简单，维护方便。

如上所述的具体实施方式仅用于具体说明本发明的精神，本发明的保护范围并不局限于此，对于本技术领域的技术人员来说，当然可根据本说明书中所公开的技术内容，通过变更、置换或变型的方式轻易做出其它的实施方式，这些其它的实施方式都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于污水处理的波轮式电化学反应器，其特征在于，包括：

中央汇水区，位于所述波轮式电化学反应器的中心，包括进水管、环形分配器和折流盖，用于对污水进行进水、收集、静沉及分配；

电化学反应区，用于对来自所述中央汇水区的污水进行分散、导流和电催化处理，包括波轮电极板，所述波轮电极板包括垂直于地面呈抛物线形状的呈交叉间隔设置的阴阳电极对；

束流汇水区，该束流汇水区包括相互连通的环形汇水槽、箕形汇水槽及出水管，用于收集并排出经所述电化学反应区处理后的污水；

卸渣管，用于排出经所述中央汇水区静沉处理后剩余的悬浮物；以及

电机，用于驱动所述波轮电极板进行转动。

2.根据权利要求1所述的用于污水处理的波轮式电化学反应器，其特征在于，所述波轮电极板在所述电机的带动下以0.2-2.0rpm的速度转动。

3.根据权利要求1所述的用于污水处理的波轮式电化学反应器，其特征在于，所述环形分配器上形成有格栅。

4.根据权利要求3所述的用于污水处理的波轮式电化学反应器，其特征在于，所述格栅的筛孔直径为3mm。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于污水处理的波轮式电化学反应器，其特征在于，进一步包括反应器壳体，该反应器壳体包括反应器外壳体及反应器内壳体，所述反应器内壳体上形成有孔道。

6.根据权利要求5所述的用于污水处理的波轮式电化学反应器，其特征在于，所述反应器壳体的材料选自玻璃钢、聚氯乙烯、酚醛树脂中的一种。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的用于污水处理的波轮式电化学反应器，其特征在于，所述波轮电极板的阳极选自带有氧化锡-氧化锑复合中间层的氧化铅-钛极板、带有亚氧化钛中间层的氧化铅-钛极板、氧化锡-氧化锑复合钛极板、亚氧化钛钛极板中的一种。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的用于污水处理的波轮式电化学反应器，其特征在于，所述波轮电极板的阴极选自不锈钢板、钛板、铜板、镀锌板中的一种。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的用于污水处理的波轮式电化学反应器，其特征在于，进一步包括底座。

10.根据权利要求5所述的用于污水处理的波轮式电化学反应器，其特征在于，进一步包括底座。