CN105585080B - 电降解高浓度有机废水用氧阴极电解槽 - Google Patents
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Abstract
一种电降解高浓度有机废水用氧阴极电解槽，包括一个以上的电降解单元，每个电解单元分别包括一个电降解室，每个电降解室的下方分别设有一个氧气室，每个电降解室的底部沿水平方向分别设有一个金属网制成的电极，电极与阳极接电板电连接，每个电极的边缘分别固定在对应的电降解室的底部，每个电降解室内分别设有至少一个紫外灯灯管，每个电降解室的一端设有废水进口，每个电降解室的另一端设有废水出口；每个氧气室侧壁的顶部分别与一个电降解室侧壁的底部相贴连，每个氧气室的顶部沿水平方向分别设有一个平面状的氧阴极。其目的在于提供一种降解效率高，能耗低，处理速度快，可处理大量废水的电降解高浓度有机废水用氧阴极电解槽。
Description
技术领域
本发明涉及有机废水的电化学处理技术领域，特别是涉及一种电降解高浓度有机废水用氧阴极电解槽。
背景技术
高浓度有机废水包括垃圾渗透液、化工厂排出的废液等，其成分非常复杂，若不加处理直接排入环境，会造成严重的环境污染。因此，以保护环境为目的，对垃圾渗透液、化工厂排出的废液等进行处理必不可少，但现有的有机废水处理装置在处理高浓度有机废水时，其降解效率普遍较低，能耗较高，处理速度也较慢，难以满足处理大量废水的需求。
近些年来，高级氧化技术在废水处理工艺中得到广泛应用，UV/H2O2光催化氧化法，Fenton法等都是通过光电、声波、催化剂等，与氧化剂结合，生成强氧化性的羟基自由基，氧化降解废水中的有机物。
发明内容
本发明的目的在于提供一种降解效率高，能耗低，处理速度快，可处理大量废水的电降解高浓度有机废水用氧阴极电解槽。
本发明的电降解高浓度有机废水用氧阴极电解槽，包括一个以上的电降解单元，每个电降解单元分别包括一个电降解室，每个电降解室的下方分别设有一个氧气室，每个电降解室的底部沿水平方向分别设有一个金属网制成的电极，电极与阳极接电板电连接，每个电极的边缘分别固定在对应的电降解室的底部，每个电降解室内分别设有至少一个紫外灯灯管，每个电降解室的一端设有废水进口，每个电降解室的另一端设有废水出口；
每个氧气室侧壁的顶部分别与一个电降解室侧壁的底部相贴连，每个氧气室的顶部沿水平方向分别设有一个平面状的氧阴极，每个氧阴极的边缘分别固定在对应的氧气室的顶部，每个氧气室的一端设有氧气进口，每个氧气室的另一端设有排气口；
氧阴极与电极之间设有绝缘材料制成的丝网，氧阴极的下表面与波纹状的缓冲导电网的顶端相贴，缓冲导电网的底端与氧气室的底部隔板相贴，缓冲导电网和底部隔板采用导电材料制成，底部隔板与氧阴极接电板电连接，氧气室的底部设有排液口。
本发明的电降解高浓度有机废水用氧阴极电解槽，其中所述氧阴极与电极之间的距离为1—3mm，所述氧气室内部空腔的高度为2—6mm，所述电降解室内部空腔的高度为30—80mm。
本发明的电降解高浓度有机废水用氧阴极电解槽，其中所述缓冲导电网采用0.10mm—0.20mm的不锈钢丝或镍丝编织制成，所述电降解室的顶部沿竖直方向设有透明材料制成的接管，接管的下端开口与电降解室相通，接管的顶端开口与外界相通，接管的高度大于1000mm。
本发明的电降解高浓度有机废水用氧阴极电解槽，其中所述电降解室包括沿水平方向设置的矩形的边框，边框内的中上部沿水平方向设有盘板，盘板的边缘与边框相连，所述接管的底端固定在盘板的中部，所述废水出口位于边框的左端，废水出口与废水出水管的进口相连，所述废水进口位于边框的右端，废水进口与废水进水管的出口相连，所述电降解室内的右侧沿前后方向设有废水分散板，废水分散板在电降解室内的右端围构出一个废水均流分散腔，废水分散板的板面上均布有多个废水均流孔。
本发明的电降解高浓度有机废水用氧阴极电解槽，其中所述边框左端的中下部设有多个废水出口，每个废水出口分别与一个废水出水管的进口相连，多个废水出水管的出口分别与总管相连；所述电极通过阳极导电复合板与阳极接电板电连接，阳极导电复合板固定在所述盘板上端面的中部，所述紫外灯灯管沿左右水平方向设置，紫外灯灯管从边框的左端穿出电降解室，紫外灯灯管的灯座位于边框左端的外侧，边框采用横截面为矩形的金属管材制成。
本发明的电降解高浓度有机废水用氧阴极电解槽，其中所述氧气室包括沿水平方向设置的矩形的外框，外框采用横截面为矩形的金属管材制成，所述底部隔板的边缘与外框的内侧壁密封相连，所述排气口位于外框左端的外侧壁上，排气口与排气管的进口相连，所述氧气进口位于外框右端的外侧壁上，氧气进口与氧气进气管的出口相连。
本发明的电降解高浓度有机废水用氧阴极电解槽，其中所述外框的左侧边框内设有排气空腔室，所述排气口设置在排气空腔室左侧壁的中部，排气空腔室右侧壁的上部沿前后方向均布地设有多个与所述氧气室相通的排气孔；所述外框的右侧边框内设有进气空腔室，所述氧气进口设置在进气空腔室右侧壁的中部，进气空腔室左侧壁的上部沿前后方向均布地设有多个与所述氧气室相通的排气孔。
本发明的电降解高浓度有机废水用氧阴极电解槽，其中所述排气空腔室的下部与排废水管的出口相连，所述氧气室底部的排液口与反渗透液排出管的顶端出口相连，所述电极采用拉网板制成，电极的外表面具有贵金属氧化物涂层，电极的开孔率为30％—55％，电极的厚度为0.8mm—2mm，缓冲导电网是一种波纹状气液过滤网，，受压时具有弹性。
本发明的电降解高浓度有机废水用氧阴极电解槽，其中所述盘板的边缘沿边框的内壁向下翻转弯折后、再沿边框的底端向外翻转弯折、再沿边框底端的外侧边缘向上翻转弯折，所述氧阴极的周边采用环形的膨体四氟带压接在所述外框顶端的周边，膨体四氟带的顶端设有环形的橡胶密封垫，橡胶密封垫的顶端与所述盘板位于橡胶密封垫顶端部分的下表面相贴。
本发明的电降解高浓度有机废水用氧阴极电解槽，其中所述边框的顶部设有上盖板，上盖板向外延伸至边框的外侧，所述外框的底部设有下盖板，下盖板向外延伸至外框的外侧，下盖板的外侧边缘和上盖板的外侧边缘通过多个沿竖直方向设置的拉杆固定相连，所述氧阴极接电板通过氧阴极导电复合板与底部隔板电连接，所述电降解单元的数量为2—8个，2—8个电降解单元沿前后竖直方向或前后水平方向并列设置。
本发明的电降解高浓度有机废水用氧阴极电解槽在使用时，需要处理的废水由废水进口进入电降解室，并从外界向氧气室内输入氧气，进入电降解室内的废水在电极和氧阴极之间的电场电流作用下，氧气室内的氧穿过氧阴极进入电降解室，与废水中的有机物发生电化学反应，即在氧阴极催化下与废水中的酸根发生电化学反应，生成氧化剂H2O2，在氧化剂H2O2存在条件下，紫外灯光的照射可以促进强氧化剂羟基自由基的产生；该电化学反应可有效地打断大分子化合物的长链和环链，从而变大分子化合物为小分子化合物，提高废水的可生化性，进而使废水中的有机物发生降解，可为后续的生化处理创造有利条件，紫外灯灯管还可对废水进行杀菌消毒。经过处理的废水由废水出口排出电降解室，未参与电化学反应的氧气则经由排气口离开氧气室。由于在氧阴极与电极之间设有绝缘材料制成的丝网，可有效避免氧阴极与电极之间出现电路短路，并可确保氧阴极与电极之间的距离相对稳定，确保电流分布均匀；而缓冲导电网的设计可大幅度提高导电面积，让电流分布更加均匀，进而可有效提高降解效率，降低能耗，提高废水的处理速度。因此，本发明的电降解高浓度有机废水用氧阴极电解槽具有降解效率高，能耗低，处理速度快，可满足处理大量废水需求的特点，与现有技术相比，其具有突出的实质性特点和显著的进步。
本发明的电降解高浓度有机废水用氧阴极电解槽的其他细节和特点可通过阅读下文结合附图详加描述的实施例便可清楚明了。
附图说明
图1为本发明的电降解高浓度有机废水用氧阴极电解槽的主视图；
图2为本发明的电降解高浓度有机废水用氧阴极电解槽的电降解室的主视图；
图3为图2的俯视图；
图4为本发明的电降解高浓度有机废水用氧阴极电解槽的氧气室的主视图；
图5为图4的俯视图；
图6为本发明的电降解高浓度有机废水用氧阴极电解槽左端部分放大的主视图。
具体实施方式
如图1、图2、图3和图6所示，本发明的电降解高浓度有机废水用氧阴极电解槽，包括一个以上的电降解单元，每个电降解单元分别包括一个电降解室1，每个电降解室1的下方分别设有一个氧气室2，每个电降解室1的底部沿水平方向分别设有一个金属网制成的电极3，电极3与阳极接电板17电连接，每个电极3的边缘分别固定在对应的电降解室1的底部，每个电降解室1内分别设有1个或2个或3个或4个紫外灯灯管4，每个电降解室1的一端设有废水进口，每个电降解室1的另一端设有废水出口。
如图1、图4、图5和图6所示，每个氧气室2侧壁的顶部分别与一个电降解室1侧壁的底部相贴连，每个氧气室2的顶部沿水平方向分别设有一个平面状的氧阴极5，每个氧阴极5的边缘分别固定在对应的氧气室2的顶部，每个氧气室2的一端设有氧气进口，每个氧气室2的另一端设有排气口。
氧阴极5与电极3之间设有绝缘材料制成的丝网6，氧阴极5的下表面与波纹状的缓冲导电网9的顶端相贴，缓冲导电网9的底端与氧气室2的底部隔板7相贴，缓冲导电网9和底部隔板7采用导电材料制成，底部隔板7与氧阴极接电板8电连接，氧气室2的底部设有排液口。氧气室2底部的排液口用于排出氧气室2内积存的液体，以确保氧气能够进入氧气室2。上述在氧阴极5与电极3之间设有绝缘材料制成的丝网6，可有效避免氧阴极5与电极3之间出现电路短路，并可确保氧阴极5与电极3之间的距离相对稳定，确保电流分布均匀；上述缓冲导电网9的设计可大幅度提高导电面积，让电流分布更加均匀，进而可有效提高降解效率，降低能耗，提高废水的处理速度。
本发明的电降解高浓度有机废水用氧阴极电解槽在使用时，需要处理的废水由废水进口进入电降解室1，并从外界向氧气室2内输入纯度为99％以上的氧气，废水在电降解室1内，在电极3和氧阴极5之间的电场作用下，氧气室2内的氧穿过氧阴极5进入电降解室1，进入电降解室1内的氧与废水中的有机物发生电化学反应，该电化学反应可有效地打断大分子化合物的长链和环链，从而变大分子化合物为小分子化合物，提高废水的可生化性，进而使废水中的有机物发生降解，为后续的生化处理创造有利条件，紫外灯灯管4还可对废水进行杀菌消毒。经过处理的废水由废水出口排出电降解室1，未参与电化学反应的氧气则经由排气口离开氧气室2。
作为本发明的进一步改进，上述氧阴极5与电极3之间的距离为1—3mm，氧气室2内部空腔的高度为2—6mm，电降解室1内部空腔的高度为30—80mm。
如图1所示，作为本发明的进一步改进，上述缓冲导电网9采用0.10mm—0.20mm的不锈钢丝或镍丝编织制成，电降解室1的顶部沿竖直方向设有透明材料制成的接管30，接管30的下端开口与电降解室1相通，接管30的顶端开口与外界相通，接管30的高度大于1000mm。透明材料制成的接管30可用于观察电降解室1内废水的压力变化和液位变化，电降解室1内的废气也可以通过接管30排出。
如图1、图2、图3所示，作为本发明的进一步改进，上述电降解室1包括沿水平方向设置的矩形的边框10，边框10内的中上部沿水平方向设有盘板11，盘板11的边缘与边框10相连，接管30的底端固定在盘板11的中部，废水出口位于边框10的左端，废水出口与废水出水管12的进口相连，废水进口位于边框10的右端，废水进口与废水进水管13的出口相连，电降解室1内的右侧沿前后方向设有废水分散板14，废水分散板14在电降解室1内的右端围构出一个废水均流分散腔15，废水分散板14的板面上均布有多个废水均流孔。废水分散板14、废水均流分散腔15的设计可让外界的废水恒稳均速地流入电降解室1，由此可确保废水中有机物降解率不会有大的波动，进而可有效提高降解效率，降低能耗，提高废水的处理速度。
作为本发明的进一步改进，上述边框10左端的中下部设有多个废水出口，每个废水出口分别与一个废水出水管12的进口相连，多个废水出水管12的出口分别与总管16相连；电极3通过阳极导电复合板18与阳极接电板17电连接，阳极导电复合板18固定在盘板11上端面的中部，紫外灯灯管4沿左右水平方向设置，紫外灯灯管4从边框10的左端穿出电降解室1，紫外灯灯管4的灯座19位于边框10左端的外侧，边框10采用横截面为矩形的金属管材制成。
如图1、图4、图5和图6所示，作为本发明的进一步改进，上述氧气室2包括沿水平方向设置的矩形的外框20，外框20采用横截面为矩形的金属管材制成，底部隔板7的边缘与外框20的内侧壁密封相连，排气口位于外框20左端的外侧壁上，排气口与排气管22的进口相连，氧气进口位于外框20右端的外侧壁上，氧气进口与氧气进气管23的出口相连。上述设计可让外界的氧气恒稳均速地流入电降解室1，由此可确保废水中有机物降解率不会有大的波动，进而可有效提高降解效率，降低能耗，提高废水的处理速度。
作为本发明的进一步改进，上述外框20的左侧边框内设有排气空腔室24，排气口设置在排气空腔室24左侧壁的中部，排气空腔室24右侧壁的上部沿前后方向均布地设有多个与氧气室2相通的排气孔；外框20的右侧边框内设有进气空腔室25，氧气进口设置在进气空腔室25右侧壁的中部，进气空腔室25左侧壁的上部沿前后方向均布地设有多个与氧气室2相通的排气孔。上述设计可让外界的氧气恒稳均速地流出电降解室1，由此可确保废水中有机物降解率不会有大的波动，进而可有效提高降解效率，降低能耗，提高废水的处理速度。
作为本发明的进一步改进，上述排气空腔室24的下部与排废水管26的出口相连，氧气室2底部的排液口与反渗透液排出管27的顶端出口相连，所述电极3采用拉网板制成，电极3的外表面具有贵金属氧化物涂层，电极3的开孔率为30％—55％，电极的厚度为0.8mm—2mm，所述缓冲导电网9是一种波纹状气液过滤网，具有弹性压缩特性。上述设计可大幅度提高导电面积，让电流分布更加均匀，进而可有效提高降解效率，降低能耗，提高废水的处理速度。
如图1、图6所示，作为本发明的进一步改进，上述盘板11的边缘沿边框10的内壁向下翻转弯折后、再沿边框10的底端向外翻转弯折、再沿边框10底端的外侧边缘向上翻转弯折，氧阴极5的周边采用环形的膨体四氟带28压接在外框20顶端的周边，膨体四氟带28的顶端设有环形的橡胶密封垫29，橡胶密封垫29的顶端与盘板11位于橡胶密封垫29顶端部分的下表面相贴。
如图1所示，作为本发明的进一步改进，上述边框10的顶部设有上盖板21，上盖板21向外延伸至边框10的外侧，外框20的底部设有下盖板31，下盖板31向外延伸至外框20的外侧，下盖板31的外侧边缘和上盖板21的外侧边缘通过多个沿竖直方向设置的拉杆固定相连，氧阴极接电板8通过氧阴极导电复合板32与底部隔板7电连接。上述缓冲导电网9的设计可大幅度提高导电面积，让电流分布更加均匀，降低能耗。
所述电降解单元的数量可以为2个或3个或4个或5个或6个或7个或8个，2—8个电降解单元沿前后竖直方向或前后水平方向并列设置。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明范围进行限定，在不脱离本发明设计精神前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.电降解高浓度有机废水用氧阴极电解槽，其特征在于包括一个以上的电降解单元，每个电降解单元分别包括一个电降解室(1)，每个电降解室(1)的下方分别设有一个氧气室(2)，每个电降解室(1)的底部沿水平方向分别设有一个金属网制成的电极(3)，电极(3)与阳极接电板(17)电连接，每个电极(3)的边缘分别固定在对应的电降解室(1)的底部，每个电降解室(1)内分别设有至少一个紫外灯灯管(4)，每个电降解室(1)的一端设有废水进口，每个电降解室(1)的另一端设有废水出口；
每个氧气室(2)侧壁的顶部分别与一个电降解室(1)侧壁的底部相贴连，每个氧气室(2)的顶部沿水平方向分别设有一个平面状的氧阴极(5)，每个氧阴极(5)的边缘分别固定在对应的氧气室(2)的顶部，每个氧气室(2)的一端设有氧气进口，每个氧气室(2)的另一端设有排气口；
氧阴极(5)与电极(3)之间设有绝缘材料制成的丝网(6)，氧阴极(5)的下表面与波纹状的缓冲导电网(9)的顶端相贴，缓冲导电网(9)的底端与氧气室(2)的底部隔板(7)相贴，缓冲导电网(9)和底部隔板(7)采用导电材料制成，底部隔板(7)与氧阴极接电板(8)电连接，氧气室(2)的底部设有排液口。
2.根据权利要求1所述的电降解高浓度有机废水用氧阴极电解槽，其特征在于所述氧阴极(5)与电极(3)之间的距离为1—3mm，所述氧气室(2)内部空腔的高度为2—6mm，所述电降解室(1)内部空腔的高度为30—80mm。
3.根据权利要求2所述的电降解高浓度有机废水用氧阴极电解槽，其特征在于所述缓冲导电网(9)采用0.10mm—0.20mm的不锈钢丝或镍丝编织制成，所述电降解室(1)的顶部沿竖直方向设有透明材料制成的接管(30)，接管(30)的下端开口与电降解室(1)相通，接管(30)的顶端开口与外界相通。
4.根据权利要求3所述的电降解高浓度有机废水用氧阴极电解槽，其特征在于所述电降解室(1)包括沿水平方向设置的矩形的边框(10)，边框(10)内的中上部沿水平方向设有盘板(11)，盘板(11)的边缘与边框(10)相连，所述接管(30)的底端固定在盘板(11)的中部，所述废水出口位于边框(10)的左端，废水出口与废水出水管(12)的进口相连，所述废水进口位于边框(10)的右端，废水进口与废水进水管(13)的出口相连，所述电降解室(1)内的右侧沿前后方向设有废水分散板(14)，废水分散板(14)在电降解室(1)内的右端围构出一个废水均流分散腔(15)，废水分散板(14)的板面上均布有多个废水均流孔。
5.根据权利要求4所述的电降解高浓度有机废水用氧阴极电解槽，其特征在于所述边框(10)左端的中下部设有多个废水出口，每个废水出口分别与一个废水出水管(12)的进口相连，多个废水出水管(12)的出口分别与总管(16)相连；所述电极(3)通过阳极导电复合板(18)与阳极接电板(17)电连接，阳极导电复合板(18)固定在所述盘板(11)上端面的中部，所述紫外灯灯管(4)沿左右水平方向设置，紫外灯灯管(4)从边框(10)的左端穿出电降解室(1)，紫外灯灯管(4)的灯座(19)位于边框(10)左端的外侧，边框(10)采用横截面为矩形的金属管材制成。
6.根据权利要求5所述的电降解高浓度有机废水用氧阴极电解槽，其特征在于所述氧气室(2)包括沿水平方向设置的矩形的外框(20)，外框(20)采用横截面为矩形的金属管材制成，所述底部隔板(7)的边缘与外框(20)的内侧壁密封相连，所述排气口位于外框(20)左端的外侧壁上，排气口与排气管(22)的进口相连，所述氧气进口位于外框(20)右端的外侧壁上，氧气进口与氧气进气管(23)的出口相连。
7.根据权利要求6所述的电降解高浓度有机废水用氧阴极电解槽，其特征在于所述外框(20)的左侧边框内设有排气空腔室(24)，所述排气口设置在排气空腔室(24)左侧壁的中部，排气空腔室(24)右侧壁的上部沿前后方向均布地设有多个与所述氧气室(2)相通的排气孔；所述外框(20)的右侧边框内设有进气空腔室(25)，所述氧气进口设置在进气空腔室(25)右侧壁的中部，进气空腔室(25)左侧壁的上部沿前后方向均布地设有多个与所述氧气室(2)相通的排气孔。
8.根据权利要求7所述的电降解高浓度有机废水用氧阴极电解槽，其特征在于所述排气空腔室(24)的下部与排废水管(26)的出口相连，所述氧气室(2)底部的排液口与反渗透液排出管(27)的顶端出口相连，所述电极(3)采用拉网板制成，电极(3)的外表面具有贵金属氧化物涂层，电极(3)的开孔率为30％—55％，电极的厚度为0.8mm—2mm，缓冲导电网(9)是一种波纹状气液过滤网，受压时具有弹性。
9.根据权利要求8所述的电降解高浓度有机废水用氧阴极电解槽，其特征在于所述盘板(11)的边缘沿边框(10)的内壁向下翻转弯折后、再沿边框(10)的底端向外翻转弯折、再沿边框(10)底端的外侧边缘向上翻转弯折，所述氧阴极(5)的周边采用环形的膨体四氟带(28)压接在所述外框(20)顶端的周边，膨体四氟带(28)的顶端设有环形的橡胶密封垫(29)，橡胶密封垫(29)的顶端与所述盘板(11)位于橡胶密封垫(29)顶端部分的下表面相贴。
10.根据权利要求9所述的电降解高浓度有机废水用氧阴极电解槽，其特征在于所述边框(10)的顶部设有上盖板(21)，上盖板(21)向外延伸至边框(10)的外侧，所述外框(20)的底部设有下盖板(31)，下盖板(31)向外延伸至外框(20)的外侧，下盖板(31)的外侧边缘和上盖板(21)的外侧边缘通过多个沿竖直方向设置的拉杆固定相连，所述氧阴极接电板(8)通过氧阴极导电复合板(32)与底部隔板(7)电连接，所述电降解单元的数量为2—8个，2—8个电降解单元沿前后竖直方向或前后水平方向并列设置。
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