CN117361733B - 一种强化电化学耦合催化氧化装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种强化电化学耦合催化氧化装置及方法，属于水处理领域，包括反应箱，反应箱的底部一侧固定安装有进料管，反应箱内固定连接有顶板，还包括：搅拌机构，搅拌机构包括开设在顶板上的通槽，通槽内活动设置有搅拌杆，搅拌杆的杆壁上均匀固定连接有搅拌叶，搅拌杆的顶部滑动连接有转动杆，反应箱的顶部固定安装有电机，电机的输出轴与转动杆的顶端固定连接，转动杆与搅拌杆之间固定安装有第一弹簧；撞击机构，撞击机构包括固定连接在顶板顶部上的三角板，搅拌杆上固定连接有抵杆，抵杆的底部固定连接有竖杆；可以实现消除产生的气泡，避免气泡过多形成泡沫导致影响液体的流动性的情况，可有效的提高反应速率和混合效果。

Description

一种强化电化学耦合催化氧化装置及方法

技术领域

本发明涉及水处理领域，更具体地说，涉及一种强化电化学耦合催化氧化装置及方法。

背景技术

强化电化学耦合催化氧化是一种利用电化学方法和催化剂共同促进氧化反应的技术，这种方法可以在较低温度下实现高效的氧化反应，具有能源高效、环境友好和反应选择性高等优点，在强化电化学耦合催化氧化中，电化学过程和催化过程相互协同作用，提高氧化反应的速率和效率，电化学过程通过在电极上施加电压或电流，改变电极表面的电荷状态，从而影响催化剂的活性和反应速率，催化剂则通过提供活性位点和降低反应的活化能，加速氧化反应的进行，电化学氧化可以用于废水处理中的有机物降解和重金属去除。

现有技术中的设备在使用时，由于设备架构较大，当废水与臭氧进入到设备内部时，会导致臭氧与废水混合不均匀的情况，从而降低了臭氧催化效果，影响工作质量。

授权公告号：CN216377841U的中国专利公开了一种催化臭氧氧化耦合纤维生物膜组合设备，通过臭氧进入口与废水进入口将臭氧与废水送进入到混合器内部，利用连接管将废水与臭氧混合液输送进布水器内部，然后利用布水器外侧设置的分水孔将废水与臭氧混合液均匀输送至瓷球垫层内部，通过瓷球垫层可以让废水与臭氧混合液在流动过程中相互混合，催化氧化降解部分COD、提高废水的可生化性。

针对于上述问题，现有专利给出了解决方案，但是在对废水与臭氧混合过程中通常会产生气泡，如果不及时对气泡进行消除时，大量的气泡同时存在并相互连接时，就会形成泡沫，泡沫具有较大的表面积和较小的体积，会在液体表面形成一层稳定的泡沫膜，从而会导致影响液体的流动性、稳定性以及传热和质量传递过程，并增加液体的粘度，进而降低反应速率和混合效果。

为此，提出一种强化电化学耦合催化氧化装置及方法。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种强化电化学耦合催化氧化装置及方法，可以实现消除产生的气泡，避免气泡过多形成泡沫导致影响液体的流动性的情况，可有效的提高反应速率和混合效果。

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种强化电化学耦合催化氧化装置，其设备占地面积约2.25平方米，其中长为1.5米，宽为1.5米，高为2米，包括反应箱，反应箱的底部一侧固定安装有进料管，反应箱内固定连接有顶板，还包括：

搅拌机构，搅拌机构包括开设在顶板上的通槽，通槽内活动设置有搅拌杆，搅拌杆的杆壁上均匀固定连接有搅拌叶，搅拌杆的顶部滑动连接有转动杆，反应箱的顶部固定安装有电机，电机的输出轴与转动杆的顶端固定连接，转动杆与搅拌杆之间固定安装有第一弹簧；

撞击机构，撞击机构包括固定连接在顶板顶部上的三角板，搅拌杆上固定连接有抵杆，抵杆的底部固定连接有竖杆，竖杆的底端滑动连接有固定块，固定块与竖杆之间固定安装有第二弹簧，固定块与顶板的顶部相接触，固定块位于三角板的正前方，撞击机构与搅拌机构相互配合。

进一步地，顶板的顶部一侧与反应箱的内腔顶壁之间安装有第一气囊，第一气囊的一侧设置有抵板，抵板与顶板转动连接，第一气囊的吸气端贯穿顶板与反应箱的内腔相连通，第一气囊的出气端固定连接有排气管，排气管的另一端贯穿反应箱的侧壁与反应箱的内腔相连通。

进一步地，顶板上转动安装有活动杆，活动杆与转动杆之间传动连接有皮带，活动杆的杆壁上固定连接有横杆，横杆的一端滑动连接有撞击块，撞击块与反应箱的内壁相接触，撞击块与横杆之间固定安装有第三弹簧。

进一步地，横杆的前后两侧设置有半圆板，两组半圆板的一侧设置有竖板，竖板与顶板固定连接，两组半圆板分别与反应箱和竖板固定连接。

进一步地，竖板上转动连接有风扇，风扇的转轴上与活动杆的底端均固定连接有锥形齿轮，两组锥形齿轮相互啮合。

进一步地，通槽内安装有密封环，密封环与搅拌杆的外壁相接触。

进一步地，顶板的顶部开设有开槽，开槽的内腔底壁安装有第二气囊，第二气囊的出气端固定连接有连接管，连接管的另一端贯穿顶板与密封环相连通。

进一步地，第二气囊的顶部固定连接有活动板，活动板滑动安装于开槽的内腔。

进一步地，转动杆与搅拌杆的滑动连接处为方形设置，反应箱的底部固定连接有排料管。

本发明还提供一种适用于上述用于强化电化学耦合催化氧化装置的使用方法，包括如下步骤：

S1：首先通过进料管将废水和臭氧送至反应箱内；

S2：开启电机，使得搅拌杆带动搅拌叶转动并上下运动来对反应箱内的废水与臭氧进行搅拌混合；

S3：通过固定块与撞击块两个方向撞击对反应箱内混合的废水与臭氧进行震动处理；

S4：通过风扇与第一气囊的配合对未混合的臭氧吸取至废水中进行混合；

S5：通过第二气囊增大密封环内的压强来提高通槽的密封性；

S6：通过排料管来将混合完成后的液体取出。

相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

（1）本方案通过搅拌杆带动搅拌叶转动的同时并上下运动，可有效的提高搅拌效果，并提高混合的均匀性并减少反应时间，而且使得臭氧与废水快速溶解和混合。

（2）本方案通过固定块反复撞击顶板对反应箱内产生震动，可以引起液体内部的搅拌和涡流，从而促使气泡迅速上升和破裂，可有效的提高对气泡的消除效果。

（3）本方案通过第一气囊的吸气端将反应箱内未混合的臭氧吸入并通过排气管再次排入到废水中，可有效的提高臭氧与废水的反应效果，避免出现臭氧残留未与废水完全混合的情况。

（4）本方案通过撞击块反复撞击反应箱，并与固定块的配合实现两个方向的撞击效果，能够加速气泡与液体之间的质量传递，有助于气泡的尽快消除，可有效的提高工作效率。

（5）本方案通过风扇转动将顶板下方未混合的臭氧吹至第一气囊吸气端的位置，便于第一气囊吸取，可有效的提高第一气囊的吸取效果，从而可有效的加快反应速度并减少工作时间。

（6）本方案通过第二气囊对密封环内供气，来增大密封环内的压强，可有效的提高通槽的密封效果，避免出现未混合的臭氧流出导致降低混合效果的情况，进而可有效的提高混合反应效果。

附图说明

图1为本发明的整体三维图；

图2为本发明的反应箱的第一剖视图；

图3为本发明的反应箱的第二剖视图；

图4为本发明的反应箱的仰剖图；

图5为本发明的整体剖视图；

图6为本发明的图4中A部结构放大图；

图7为本发明的图5中B部结构放大图；

图8为本发明的图5中C部结构放大图。

图中标号说明：

1、反应箱；2、顶板；3、搅拌杆；4、搅拌叶；5、电机；6、转动杆；7、进料管；8、第一弹簧；9、三角板；10、抵杆；11、竖杆；12、固定块；13、活动杆；14、竖板；15、风扇；16、锥形齿轮；17、横杆；18、撞击块；19、半圆板；20、第一气囊；21、排气管；22、抵板；23、开槽；24、通槽；25、密封环；26、活动板；27、第二气囊；28、连接管；29、第二弹簧；30、第三弹簧；31、排料管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图8，一种强化电化学耦合催化氧化装置，包括反应箱1，反应箱1的底部一侧固定安装有进料管7，反应箱1内固定连接有顶板2，还包括：

搅拌机构，搅拌机构包括开设在顶板2上的通槽24，通槽24内活动设置有搅拌杆3，搅拌杆3的杆壁上均匀固定连接有搅拌叶4，搅拌杆3的顶部滑动连接有转动杆6，反应箱1的顶部固定安装有电机5，电机5的输出轴与转动杆6的顶端固定连接，转动杆6与搅拌杆3之间固定安装有第一弹簧8；

撞击机构，撞击机构包括固定连接在顶板2顶部上的三角板9，搅拌杆3上固定连接有抵杆10，抵杆10的底部固定连接有竖杆11，竖杆11的底端滑动连接有固定块12，固定块12与竖杆11之间固定安装有第二弹簧29，固定块12与顶板2的顶部相接触，固定块12位于三角板9的正前方，撞击机构与搅拌机构相互配合。

通过采用上述技术方案，初始状态下第二弹簧29处于压缩状态，电机5的输出轴通过转动杆6带动搅拌杆3在通槽24内进行转动，搅拌杆3带动搅拌叶4转动对反应箱1内的废水与臭氧进行搅拌混合，搅拌杆3转动的同时可实现带动抵杆10通过竖杆11带动固定块12在顶板2的顶部转动移动，当固定块12的弧面端接触到三角板9的斜面时，可实现固定块12向上运动并挤压第二弹簧29，当第二弹簧29被挤压至最大程度时，可实现固定块12通过竖杆11推动抵杆10向上运动，可实现抵杆10带动搅拌杆3在通槽24内向上运动并挤压第一弹簧8，当固定块12移出三角板9的斜面时，可实现在第一弹簧8的作用力下，第一弹簧8恢复初始状态推动搅拌杆3向下运动，可实现搅拌杆3带动搅拌叶4转动的同时并上下运动，起到搅拌混合的作用，可有效的提高搅拌效果，从而可有效的提高混合的均匀性并减少反应时间，而且使得臭氧与废水快速溶解和混合，而且可以帮助气泡迅速上升和破裂，可有效的对产生的气泡进行消除，同时在第二弹簧29的作用力下，第二弹簧29恢复初始状态推动固定块12向下运动并撞击顶板2的顶部，可实现对顶板2产生向下撞击的力，可实现对反应箱1内产生震动，起到震动的作用，可以引起液体内部的搅拌和涡流，从而促使气泡迅速上升和破裂，进而可有效的提高对气泡的消除效果，并提高工作效率。

如图2、图3和图5所示，顶板2的顶部一侧与反应箱1的内腔顶壁之间安装有第一气囊20，第一气囊20的一侧设置有抵板22，抵板22与顶板2转动连接，第一气囊20的吸气端贯穿顶板2与反应箱1的内腔相连通，第一气囊20的出气端固定连接有排气管21，排气管21的另一端贯穿反应箱1的侧壁与反应箱1的内腔相连通。

通过采用上述技术方案，搅拌杆3带动抵杆10转动的同时，当抵杆10的弧面端接触到抵板22时，可实现抵杆10推动抵板22偏转并挤压第一气囊20，当抵杆10的弧面端远离抵板22时，可实现在第一气囊20的作用力下，第一气囊20恢复初始状态膨胀带动抵板22恢复初始位置，此时可实现抵杆10通过抵板22反复挤压第一气囊20，可使得第一气囊20的吸气端将反应箱1内未混合的臭氧吸入并通过排气管21再次排入到废水中，可有效的提高臭氧与废水的反应效果，避免出现臭氧残留未与废水完全混合的情况，可有效的提高混合效果和处理效果。

如图3、图4、图6和图8所示，顶板2上转动安装有活动杆13，活动杆13与转动杆6之间传动连接有皮带，活动杆13的杆壁上固定连接有横杆17，横杆17的一端滑动连接有撞击块18，撞击块18与反应箱1的内壁相接触，撞击块18与横杆17之间固定安装有第三弹簧30。

横杆17的前后两侧设置有半圆板19，两组半圆板19的一侧设置有竖板14，竖板14与顶板2固定连接，两组半圆板19分别与反应箱1和竖板14固定连接。

通过采用上述技术方案，初始状态下第三弹簧30呈压缩状态，转动杆6转动的同时通过皮带带动活动杆13转动，活动杆13通过横杆17带动撞击块18转动，当撞击块18的弧面端接触到半圆板19时，可实现撞击块18挤压第三弹簧30，当撞击块18的突起端移出一组半圆板19上时，使得撞击块18运动至两组半圆板19之间的位置时，可实现在第三弹簧30的作用力下，第三弹簧30恢复初始状态带动撞击块18恢复初始位置，此时可实现撞击块18反复撞击竖板14和反应箱1的内壁，可实现对反应箱1内混合的废水与臭氧进行震动，起到震动的作用，通过撞击块18与固定块12的配合实现对反应箱1内两个方向的撞击效果，可实现引起反应箱1内部废水与臭氧的搅拌和涡流，从而促使气泡迅速上升和破裂，而且震动能够加速气泡与液体之间的质量传递，有助于气泡的尽快消除，可有效的提高工作效果，进而提高工作效率。

如图3、图5和图6所示，竖板14上转动连接有风扇15，风扇15的转轴上与活动杆13的底端均固定连接有锥形齿轮16，两组锥形齿轮16相互啮合。

通过采用上述技术方案，转动杆6转动的同时通过皮带带动活动杆13转动，通过两组锥形齿轮16的配合，可实现带动风扇15转动，风扇15转动可实现将顶板2下方未混合的臭氧吹至第一气囊20吸气端的位置，起到导向的作用，并便于第一气囊20吸取，可有效的提高第一气囊20的吸取效果，从而可有效的加快反应速度并减少工作时间，可有效的提高工作效率，而且吹风可以在气泡表面产生气流，从而破坏气泡的稳定性，促使气泡破裂和消散。

如图5和图7所示，通槽24内安装有密封环25，密封环25与搅拌杆3的外壁相接触。

顶板2的顶部开设有开槽23，开槽23的内腔底壁安装有第二气囊27，第二气囊27的出气端固定连接有连接管28，连接管28的另一端贯穿顶板2与密封环25相连通。

第二气囊27的顶部固定连接有活动板26，活动板26滑动安装于开槽23的内腔。

通过采用上述技术方案，抵杆10通过竖杆11带动固定块12在顶板2的顶部转动过程中，当固定块12的弧面端接触到活动板26的顶部时，可实现第二弹簧29通过固定块12推动活动板26向下运动并挤压第二气囊27，可实现第二气囊27内的气体通过连接管28排入到密封环25内，可实现增大密封环25内的压强，通过固定块12弧面端的设置，可实现固定块12在运动过程中从开槽23的内腔移出并再次回到顶板2的顶部，起到对密封环25内供气的作用，可有效的增大密封环25内的压强，从而可有效的提高通槽24的密封效果，避免出现未混合的臭氧流出导致降低混合效果的情况，进而可有效的提高混合反应效果。

如图2和图3所示，转动杆6与搅拌杆3的滑动连接处为方形设置，反应箱1的底部固定连接有排料管31。

通过采用上述技术方案，通过转动杆6与搅拌杆3的滑动连接处为方形设置，可实现转动杆6带动搅拌杆3转动的同时，可稳定使得搅拌杆3在转动杆6上上下滑动，可有效的提高使用效果。

本发明还提供一种适用于上述强化电化学耦合催化氧化装置的使用方法，包括如下步骤：

S1：首先通过进料管7将废水和臭氧送至反应箱1内；

S2：开启电机5，使得搅拌杆3带动搅拌叶4转动并上下运动来对反应箱1内的废水与臭氧进行搅拌混合；

S3：通过固定块12与撞击块18两个方向撞击对反应箱1内混合的废水与臭氧进行震动处理；

S4：通过风扇15与第一气囊20的配合对未混合的臭氧吸取至废水中进行混合；

S5：通过第二气囊27增大密封环25内的压强来提高通槽24的密封性；

S6：通过排料管31来将混合完成后的液体取出。

使用方法：首先通过进料管7将废水和臭氧送至反应箱1内，使得反应箱1内液体的液位与风扇15之间的距离大于第一弹簧8的高度即可，然后开启电机5，电机5的输出轴通过转动杆6带动搅拌杆3在通槽24内进行转动，搅拌杆3带动搅拌叶4转动对反应箱1内的废水与臭氧进行搅拌混合，搅拌杆3转动的同时可实现带动抵杆10通过竖杆11带动固定块12在顶板2的顶部转动移动，当固定块12的弧面端接触到三角板9的斜面时，可实现固定块12向上运动并挤压第二弹簧29，当第二弹簧29被挤压至最大程度时，可实现固定块12通过竖杆11推动抵杆10向上运动，可实现抵杆10带动搅拌杆3在通槽24内向上运动并挤压第一弹簧8，当固定块12移出三角板9的斜面时，可实现在第一弹簧8的作用力下，第一弹簧8恢复初始状态推动搅拌杆3向下运动，同时在第二弹簧29的作用力下，第二弹簧29恢复初始状态推动固定块12向下运动并撞击顶板2的顶部，可实现对顶板2产生向下撞击的力，可实现对反应箱1内产生震动；

搅拌杆3带动抵杆10转动的同时，当抵杆10的弧面端接触到抵板22时，可实现抵杆10推动抵板22偏转并挤压第一气囊20，当抵杆10的弧面端远离抵板22时，可实现在第一气囊20的作用力下，第一气囊20恢复初始状态膨胀带动抵板22恢复初始位置，此时可实现抵杆10通过抵板22反复挤压第一气囊20，可使得第一气囊20的吸气端将反应箱1内未混合的臭氧吸入并通过排气管21再次排入到废水中；

抵杆10通过竖杆11带动固定块12在顶板2的顶部转动时，当固定块12的弧面端接触到活动板26的顶部时，可实现第二弹簧29通过固定块12推动活动板26向下运动并挤压第二气囊27，可实现第二气囊27内的气体通过连接管28排入到密封环25内，可实现增大密封环25内的压强，通过固定块12弧面端的设置，可实现固定块12在运动过程中从开槽23的内腔移出并再次回到顶板2的顶部；

转动杆6转动的同时通过皮带带动活动杆13转动，通过两组锥形齿轮16的配合，可实现带动风扇15转动，风扇15转动可实现将顶板2下方为混合的臭氧吹至第一气囊20吸气端的位置，便于第一气囊20吸取，活动杆13转动的同时通过横杆17带动撞击块18转动，当撞击块18的弧面端接触到半圆板19时，可实现撞击块18挤压第三弹簧30，当撞击块18的突起端移出一组半圆板19上时，使得撞击块18运动至两组半圆板19之间的位置时，可实现在第三弹簧30的作用力下，第三弹簧30恢复初始状态带动撞击块18恢复初始位置，此时可实现撞击块18反复撞击竖板14和反应箱1的内壁，可实现对反应箱1内混合的废水与臭氧进行震动。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种强化电化学耦合催化氧化装置，包括反应箱（1），所述反应箱（1）的底部一侧固定安装有进料管（7），所述反应箱（1）内固定连接有顶板（2），其特征在于：还包括：

搅拌机构，所述搅拌机构包括开设在所述顶板（2）上的通槽（24），所述通槽（24）内活动设置有搅拌杆（3），所述搅拌杆（3）的杆壁上均匀固定连接有搅拌叶（4），所述搅拌杆（3）的顶部滑动连接有转动杆（6），所述反应箱（1）的顶部固定安装有电机（5），所述电机（5）的输出轴与所述转动杆（6）的顶端固定连接，所述转动杆（6）与所述搅拌杆（3）之间固定安装有第一弹簧（8）；

撞击机构，所述撞击机构包括固定连接在所述顶板（2）顶部上的三角板（9），所述搅拌杆（3）上固定连接有抵杆（10），所述抵杆（10）的底部固定连接有竖杆（11），所述竖杆（11）的底端滑动连接有固定块（12），所述固定块（12）与所述竖杆（11）之间固定安装有第二弹簧（29），所述固定块（12）与所述顶板（2）的顶部相接触，所述固定块（12）位于所述三角板（9）的正前方，所述撞击机构与所述搅拌机构相互配合；

所述顶板（2）的顶部一侧与所述反应箱（1）的内腔顶壁之间安装有第一气囊（20），所述第一气囊（20）的一侧设置有抵板（22），所述抵板（22）与所述顶板（2）转动连接，所述第一气囊（20）的吸气端贯穿所述顶板（2）与所述反应箱（1）的内腔相连通，所述第一气囊（20）的出气端固定连接有排气管（21），所述排气管（21）的另一端贯穿所述反应箱（1）的侧壁与所述反应箱（1）的内腔相连通；

所述顶板（2）上转动安装有活动杆（13），所述活动杆（13）与所述转动杆（6）之间传动连接有皮带，所述活动杆（13）的杆壁上固定连接有横杆（17），所述横杆（17）的一端滑动连接有撞击块（18），所述撞击块（18）与所述反应箱（1）的内壁相接触，所述撞击块（18）与所述横杆（17）之间固定安装有第三弹簧（30）；

所述横杆（17）的前后两侧设置有半圆板（19），两组所述半圆板（19）的一侧设置有竖板（14），所述竖板（14）与所述顶板（2）固定连接，两组所述半圆板（19）分别与所述反应箱（1）和所述竖板（14）固定连接；

所述竖板（14）上转动连接有风扇（15），所述风扇（15）的转轴上与所述活动杆（13）的底端均固定连接有锥形齿轮（16），两组所述锥形齿轮（16）相互啮合。

2.根据权利要求1所述的一种强化电化学耦合催化氧化装置，其特征在于：所述通槽（24）内安装有密封环（25），所述密封环（25）与所述搅拌杆（3）的外壁相接触。

3.根据权利要求2所述的一种强化电化学耦合催化氧化装置，其特征在于：所述顶板（2）的顶部开设有开槽（23），所述开槽（23）的内腔底壁安装有第二气囊（27），所述第二气囊（27）的出气端固定连接有连接管（28），所述连接管（28）的另一端贯穿所述顶板（2）与所述密封环（25）相连通。

4.根据权利要求3所述的一种强化电化学耦合催化氧化装置，其特征在于：所述第二气囊（27）的顶部固定连接有活动板（26），所述活动板（26）滑动安装于所述开槽（23）的内腔。

5.根据权利要求4所述的一种强化电化学耦合催化氧化装置，其特征在于：所述转动杆（6）与所述搅拌杆（3）的滑动连接处为方形设置，所述反应箱（1）的底部固定连接有排料管（31）。

6.适用于权利要求5所述的一种强化电化学耦合催化氧化装置的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1：首先通过进料管（7）将废水和臭氧送至反应箱（1）内；

S2：开启电机（5），使得搅拌杆（3）带动搅拌叶（4）转动并上下运动来对反应箱（1）内的废水与臭氧进行搅拌混合；

S3：通过固定块（12）与撞击块（18）两个方向撞击对反应箱（1）内混合的废水与臭氧进行震动处理；

S4：通过风扇（15）与第一气囊（20）的配合对未混合的臭氧吸取至废水中进行混合；

S5：通过第二气囊（27）增大密封环（25）内的压强来提高通槽（24）的密封性；

S6：通过排料管（31）来将混合完成后的液体取出。