CN201010695Y

CN201010695Y - 一种三维三相电化学反应器

Info

Publication number: CN201010695Y
Application number: CNU2007201008684U
Authority: CN
Inventors: 郭玉凤; 李景印; 李敏; 边佚
Original assignee: Hebei University of Science and Technology
Current assignee: Hebei University of Science and Technology
Priority date: 2007-03-28
Filing date: 2007-03-28
Publication date: 2008-01-23
Anticipated expiration: 2017-03-28

Abstract

本实用新型涉及废水处理技术领域，特别涉及一种三维三相电化学反应器，它包括集水槽A、电解室B、布气及给水分配室C，所述集水槽A与电解室B、电解室B与布气及给水分配室C之间设有布气板，布气板为多孔有机玻璃筛板，布气板上平铺有微孔膜，所述电解室B两边靠近侧板处设有两道竖立平行的凹槽，所述两个凹槽内插入两个电极，电解室B内填充电极材料，本实用新型电解效率高，微孔膜可随时更换、透气性好，并且拆装清洗方便。

Description

一种三维三相电化学反应器

技术领域

本实用新型属废水处理技术领域，具体说涉及一种应用电化学方法处理生活污水的三维三相电化学反应器。

背景技术

目前，随着经济的发展和城市化进程的加快，城市缺水问题尤为突出，相当部分城市水资源短缺，但是，由于城市用水量增加，城市生活污水生产量不断加大，据统计，2005年排污量达281.4亿吨，近80％的生活污水未经处理直排江河湖海，造成全国1/3以上的水域受到污染，城市缺水和排污量不断增加的矛盾日益突出。严重制约了社会经济的可持续发展，也使水体富营养化现象日趋严重。因此，这就要求我们一方面要节约并限制用水，同时如何净化处理生活污水，使其得到再循环再利用，是我国社会经济可持续发展战略的重要组成部分。

关于电化学方法治理污水，具有无须添加氧化剂、絮凝剂等化学药品，设备体积小，占地面积少，操作简变灵活等优点，被称为绿色处理工艺。但是传统的平板二维电极面体比较小，单位槽体处理量小，电流效率底，尤其是在电导率低时，因而在实践中难以有突破性进展。针对传统二维电极这一缺陷，在上世纪60年代末期，Bickhuast提出了三维电极/三元电极(three-dimension-electrode)的概念。三维电极是一种新型的电化学反应器，又叫粒子电极(particle electrode)或床电极(bed electrode)。它是在传统二维电解槽电极之间装填粒状或其它碎屑状工作电极材料，并使装填工作电极材料表面带电，成为新的一级(第三级)，以增大电极的比表面积，即增加极水比，提高污水的处理效率，降低处理成本。但目前三维电极电解反应器在使用过程中粒子电极易被污染物污染，发生电极堵塞。电极堵塞将使处理效率降低，难以使三维电极连续高效正常运行，限制了三维电极的推广应用。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种高效去污、拆装方便的三维三相电化学反应器。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种三维三相电化学反应器，它包括集水槽A、电解室B、布气及给水分配室C；所述布气及给水分配室C位于最下方，集水槽A位于最上方，电解室B位于中间；所述集水槽A与电解室B、电解室B与布气及给水分配室C之间设有布气板。集水槽体积为11×12×6cm³，布气及给水分配室体积为11×12×4cm³，电解室体积为11×12×20cm³。

所述集水槽A的侧面设有出水口，底部由布气板支持。

所述电解室B底部由布气板支持，所述电解室B两边的侧板内靠近侧板处设有两道竖立平行的用于嵌入电极板的凹槽，所述凹槽用于嵌入电极板，凹槽宽4mm，深3mm，所述两个凹槽内插入电极，阳极为钛网基镀钌等稀有金属，阴极为不锈钢网，极板间距80～120mm；所述电解室B内填充电极材料。采用柱状活性炭作为粒子电极填充于电解槽内，填入体积为电解室体积的二分之一左右。

所述布气及给水分配室C上部覆盖有布气板，侧面设有进水口和进气口，用于连接气泵和水泵，电解时可采用静态或动态操作，电极板每次使用前均经预处理，由直流稳压电源供电进行电解。

所述布气板为多孔有机玻璃筛板，多孔有机玻璃筛板上孔与孔间隔10mm左右，孔径0.5mm左右，布气板也可为其它材料。

所述集水槽A与电解室B之间的布气板下面、电解室B与布气及给水分配室C之间的双层布气板中间平铺有微孔膜。

优选的，所述微孔膜为呢绒筛网，所述呢绒筛网为200目。也可用其它材料筛网。呢绒筛网用于防止活性炭落入分配室，电解反应器运行一段时间后，由于筛网被炭末和杂质堵塞，影响透气和透水性，筛网可以随时更换。

优选的，所述布气板的四周边缘延伸部设有多个用于螺栓连接的孔，所述集水槽A与电解室B之间、电解室B与布气及给水分配室C之间用螺栓连接紧固。

优选的，所述布气板的四周边缘延伸部设有12～16个用于螺栓连接的孔。

优选的，两个电极之间间距为80～120mm。

优选的，所述电解室B内填充的电极材料为柱状活性炭颗粒。

优选的，所述布气板厚0.4～0.6mm。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：

第一，空气的通入有四个作用。1、气体的搅动，可以加速溶液中的有机污染物向粒子电极和电极板上扩散，强化了传质；也可以通过反复冲击粒子电极，防止有机污染物在粒子电极表面的聚积；2、气体中氧气的注入，可以向反应器溶液提供充足的氧。溶液中过量的氧在粒子电极表面或阴极上可以通过得到两电子而转变为强氧化剂羟基自由基等，从而可以氧化有机污染物；3、改善了三维电极体系中填充粒子的接触状态，一定程度地减少粒子之间的短路电流，相应地增加法拉第电流。4、通过粒子之间的相互摩擦，从而避免粒子电极被悬浮物质和胶体物质等污染物污染。

第二，所选用的阴阳电极组合对生活污水中的COD和磷有很好的去除效果。

第三，电解室底部由多孔有机玻璃筛板支持，分配室上部亦由多孔有机玻璃筛板覆盖，两层之间用螺栓连接固定，布气板下面平铺微孔膜，这样微孔膜可随时更换，透气性好、电解效率高。以往布气板固定在电解室和分配室之间，电解反应器运行一段时间后，由于布气板被炭末和杂质堵塞，影响透气和透水性，从而影响处理效果。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型布气板的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型技术方案作进一步的描述。

如图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型布气板的结构示意图。

图中，1、进水口；2、进气口；3、微孔膜；4、布气板；5、6、电极；7、电极材料；8、凹槽；9、出水口。

集水槽A、电解室B、布气及给水分配室C。

一种三维三相电化学反应器，它包括集水槽A、电解室B、布气及给水分配室C；所述布气及给水分配室C位于最下方，集水槽A位于最上方，电解室B位于中间；所述集水槽A与电解室B、电解室B与布气及给水分配室C之间设有布气板4，并用螺栓连接紧固。集水槽体积为11×12×6cm³，布气及给水分配室体积为11×12×4cm³，电解室体积为11×12×20cm³，本实用新型也适合更大体积的三维三相电化学反应器。

所述集水槽A的侧面设有出水口9，底部由布气板4支持。

所述电解室B底部由布气板4支持，所述电解室B两边的侧板内靠近侧板处设有两道竖立平行的用于嵌入电极板的凹槽8，所述凹槽8用于嵌入电极板，凹槽宽4mm，深3mm，所述两个凹槽内插入电极5、6，两个电极之间间距为100mm，阳极为钛网基镀钌等稀有金属，阴极为不锈钢网；所述电解室B内填充电极材料7，采用柱状活性炭颗粒作为粒子电极材料填充于电解槽内，填入体积为电解室体积的二分之一左右。

所述布气及给水分配室C侧面设有进水口1和进气口2，用于连接气泵和水泵。电解时可采用静态或动态操作，电极板每次使用前均经预处理，由直流稳压电源供电进行电解。

所述布气板为多孔有机玻璃筛板，厚度为0.5mm，多孔有机玻璃筛板上孔与孔间隔10mm左右，孔径0.5mm左右，布气板也可为其它材料。

所述集水槽A与电解室之间的布气板4下面、电解室B与布气及给水分配室C之间的双层布气板4的中间平铺有微孔膜3。

所述微孔膜3为呢绒筛网，呢绒筛网为200目，呢绒筛网用于防止活性炭落入分配室，电解反应器运行一段时间后，由于筛网被炭末和杂质堵塞，影响透气和透水性，筛网可以随时更换，非常方便。

所述布气板的四周边缘延伸部设有12个用于螺栓连接的孔，也可更多。

实施例1

将选定的阴阳电极板嵌入反应器中，放入经生活污水吸附饱和后的柱状活性炭于电解室(粒径1.5-2mm)，加入850mL左右生活污水，从下部通入压缩空气，气体流量0.3m³/h，由直流稳压电源供电进行电解。最佳电解条件：电解时间60min，电解电压为10V(静态实验)。

污水取自污水井污水，经自然沉淀，取上层清液用于电解。水质参数：COD为238mg/L，pH值为7.7，电导率为130mS/m，总磷为4.47mg/L，总氮为20.27mg/L。

处理效果：CODcr去除率65.5％，磷去除率86.2％，总氮去除率16.0％。

实施例2

电解条件同实例1。污水取自污水处理厂进水口污水，经自然沉淀，取上层清液用于电解。水质参数：COD为250mg/L，pH值为6.9，电导率为128mS/m，总磷为5.97mg/L，总氮为24.20mg/L(静态实验)。

处理效果：CODcr去除率66.5％，磷去除率81.4％，总氮去除率12.1％。

实验结果表明，用本实用新型处理生活污水，污水中COD达65％以上，磷去除效果和能耗明显优于背景技术。

Claims

1.一种三维三相电化学反应器，其特征是它包括集水槽A、电解室B、布气及给水分配室C；所述布气及给水分配室C位于最下方，集水槽A位于最上方，电解室B位于中间；所述集水槽A与电解室B、电解室B与布气及给水分配室C之间设有布气板(4)；

所述集水槽A的侧面设有出水口(9)，底部由布气板(4)支持；

所述电解室B底部由双层布气板(4)支持，所述电解室B两边的侧板内靠近侧板处设有两道竖立平行的用于嵌入电极板的凹槽(8)，所述两个凹槽内插入电极(5)、(6)，所述电解室B内填充电极材料；

所述布气及给水分配室C侧面设有进水口(1)和进气口(2)。

2.如权利要求1所述的三维三相电化学反应器，其特征是所述布气板为多孔有机玻璃筛板。

3.如权利要求2所述的三维三相电化学反应器，其特征是所述集水槽A与电解室之间的布气板下面、电解室B与布气及给水分配室C之间的双层布气板中间平铺有微孔膜(3)。

4.如权利要求3所述的三维三相电化学反应器，其特征是所述微孔膜(3)为呢绒筛网，所述呢绒筛网为200目。

5.如权利要求1所述的三维三相电化学反应器，其特征是所述布气板的四周边缘延伸部设有多个用于螺栓连接的孔，所述集水槽A与电解室之间、电解室B与布气及给水分配室C之间用螺栓连接紧固。

6.如权利要求1所述的三维三相电化学反应器，其特征是所述布气板的四周边缘延伸部设有12～16个用于螺栓连接的孔。

7.如权利要求1所述的三维三相电化学反应器，其特征是所述两个电极之间间距为80～120mm。

8.如权利要求1所述的三维三相电化学反应器，其特征是所述电解室B内填充的电极材料为柱状活性炭颗粒。

9.如权利要求1所述的三维三相电化学反应器，其特征是所述布气板厚0.4～0.6mm。