CN203613001U - 在线再生催化剂的电解催化氧化装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种在线再生催化剂的电解催化氧化装置，属于污水处理装置领域。所述的在线再生催化剂的电解催化氧化装置，包括电解槽与污水池，电解槽外壁设置污水进水口和出水口，污水池通过耐酸污水泵与污水进水口相连，电解槽为2-10个，耐酸污水泵与污水进水口之间增设电磁阀，电磁阀由PLC控制系统控制，污水池上部设置酸液罐。污水池通过计量泵与酸液罐相连。本实用新型可有效解决碳酸钙在催化剂表面结垢，实现了污水处理在线再生催化剂，保证了装置的连续工作，适用于以悬浮式颗粒催化剂的电解催化氧化工艺。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种在线再生催化剂的电解催化氧化装置，属于污水处理装置领域。
背景技术
污水处理的电解催化氧化反应过程中，Ca2+会在催化剂表面形成碳酸钙垢，将催化剂的活性中心覆盖，影响催化剂的活性，导致氧化降解有机污染物的效率下降，影响出水水质。
中国专利CN201220304579.7“电解催化氧化废水的处理装置”，发明要点为在一个长方型电解槽中填加悬浮式颗粒催化剂，以金属或惰性材料为工作电极，在极板两端施加直流电压，污水从电解槽一端进入，从另一端流出。电解槽底部采用穿孔管进行曝气使颗粒催化剂在水中呈悬浮状态，达到良好的传质效果。在直流电场以及催化剂的催化作用下，电解槽内发生电化学反应，污水中的有机污染物被分解成二氧化碳和水。污水在电解槽中停留一定时间后，污水及其中悬浮的催化剂颗粒一起流出电解槽进入一个沉淀池中，颗粒催化剂因密度大于水而沉淀到池子底部，实现与水分离，处理后的水排放。催化剂颗粒采用气提泵的方法提升回到曝气电解槽的前端，重新用于反应。此发明工艺的显著缺点是没有考虑催化剂一旦因某种原因而活性下降或失效，如何进行再生。该发明只能停车排净污水然后对催化剂进行再生处理。这在工业运行当中是不合理的，影响装置连续稳定运行。
中国专利CN2858628公开了一种倒极运行的电化学反应器，该反应器至少由两个栅状阳极组和两个栅状阴极组组成，其中一个栅状阳极组与一个栅状阴极组相互插合排列在一个平面或者圆弧面组成复合电极组A，另一个栅状阳极组与另一个栅状阴极组也排列成对应的平面或者圆弧面组成复合电极组B，在同一个复合电极组中的栅状阳极组和栅状阴极组交替通电，不同时工作；在相邻的复合电极组中两个栅状阳极组也是交替通正向直流电，不同时工作；该装置在通直流电时可以达到气浮选去除水介质悬浮物、电催化氧化废水COD、软化水介质中的硬度(Ca2+、Mg2+)、去除水中大部分的离子、电解杀灭水介质中菌藻的作用。
中国专利CN2858628公开的技术方案有废渣产生。
中国专利CN2858628与本实用新型的主要不同点是前者倒极运行的目的是将电极的极性转换，改变电极表面的酸碱环境，防止在电极表面结垢，而本实用新型是在不加电的情况下，利用电解槽中的酸性液体将附着在催化剂表面的主要成份是碳酸钙的无机垢溶解到水中，以达到清洁催化剂表面的目的，使催化剂的活性得到恢复。前者所采用的倒极方式在电渗析设备上是普遍采用的技术。本实用新型电解槽交替停电运行只针对催化剂的清洗，无关电极表面的清洗。前者专利属于电絮凝工艺范畴，没有应用催化剂。本实用新型采用悬浮式催化剂。前者虽然也能去除COD，但是主要是依靠电极上化学反应降解COD，降解的深度有限。氧化COD只是电絮凝过程的附带功能。本实用新型是在电解的基础上增加了悬浮式颗粒催化剂，主要依靠催化剂先吸附有机污染物，再在直流电场作用下催化氧化所吸附的有机污染物，不具有去除悬浮物的功能，只去除污水中的COD，其原理与前者根本不同，对水中有机污染物的氧化深度更深。
现有技术中，电解催化氧化装置的电解槽中常常采用催化剂，所用催化剂为直径0.1～1.0mm、负载有铁、锰、铜、金、铬等一种或几种活性组分的颗粒催化剂，采用鼓风曝气的方式使催化剂在电解装置中呈悬浮状态。鼓风既可以起到使催化剂呈悬浮状态，有利于催化剂与有机污染物的传质，又向污水中提供溶解氧，为氧化有机物提供氧源。将污水调节pH至3.0～3.5后进入电解反应槽，在电场及催化剂作用下，污水中有机污染物被氧化分解成二氧化碳和水。污水在电解槽中停留反应10min到120min后排出电解槽。一般情况下，污水中的成分比较复杂，除含有各种有机污染物外，还含有各种无机物，如金属离子和酸根离子，常见的有Ca2+、Mg2+、Na+、K+、Cl-、SO4 2-等。在试验中发现，电解催化氧化反应过程中，Ca2+会在催化剂表面形成碳酸钙垢，将催化剂的活性中心覆盖，影响催化剂的活性，导致氧化降解有机污染物的效率下降，影响出水水质。解决此问题最简单的方法是将设备停止运转，停止加电、停止进水，向电解槽中加酸（浓度为1%到10%的硫酸）进行洗涤，洗涤1小时到5小时后将洗涤液排出电解槽，用工业水对催化剂进行清洗，直至pH到3.0～3.5停止洗涤。然后重起装置，为电解槽加电、进水，开始下一轮操作。此方法虽然可以实现催化剂的酸洗再生，但是其缺点是装置不能连续工作，操作麻烦，产生了酸洗废液，带来了二次污染。实用新型内容
根据以上现有技术中的不足，本实用新型要解决的技术问题是：提供一种在线再生催化剂的电解催化氧化装置，有效解决碳酸钙在催化剂表面的结垢问题，实现了污水处理在线再生催化剂，保证了装置的连续工作。
所述的在线再生催化剂的电解催化氧化装置，包括电解槽与污水池，电解槽内设置阳极板和阴极板，阳极板和阴极板分别与电源的正极与负极相连，电解槽底部设置曝气管，曝气管与鼓风机相连，电解槽外壁设置污水进水口和出水口，污水池通过耐酸污水泵与污水进水口相连，电解槽为2-10个，所有电解槽的结构相同，耐酸污水泵与污水进水口之间增设电磁阀，电磁阀由PLC控制系统控制，污水池一侧设置酸液罐。污水池通过计量泵与酸液罐相连。
本实用新型的方法是设2个电解槽或者多于2个的若干个电解槽，采用一开一备或者几开一备的操作方式，既实现催化剂的酸洗再生，又确保装置连续运行。
可以采用以下方法：
方法一，当N=2时，设2个相同大小的电解槽，1个处于运行状态，1个处于再生状态。将污水pH调节至3.0～3.5范围后泵入第一个电解槽，给电解槽加电、曝气连续工作1小时至72小时，然后停止加电、进水，继续曝气。污水切换到第二个电解槽中，重复与第一个电解槽同样的操作。第一个电解槽处于再生状态，第二个电解槽处于工作状态。处于再生状态的电解槽中未反应完的污水继续留在电解槽中，污水的pH仍然维持在3.0～3.5范围内，在空气搅拌的作用下洗涤1小时到10小时，酸性水将催化剂颗粒上的碳酸钙溶解，催化剂得到再生，污水pH上升到3.5～4.5，不需要将再生液排净，给电解槽直接加电、进污水，进行下一轮电解催化氧化处理污水，再生液会被进水逐渐置换排出电解槽。第二个电解槽进入相同的再生状态。2个电解槽交替运行，实现了连续工作，连续出水。此方法的优点是2个电解槽可以根据需要随时进行切换，时间间隔可长可短,可以每1小时切换一次，也可以2小时切换一次，也可以10小时甚至更长时间切换一次。
方法二，当N=3时，设3个电解槽，2个处于运行状态，1个处于再生状态。与方法一相比，每个电解槽的有效容积是其一个电解槽容积的1/2。与方法一相同，将污水pH调节到3.0～3.5范围后泵入第一和第二个电解槽，给电解槽加电、曝气连续工作1小时至72小时后，第一个电解槽停止加电、进水，继续曝气，进入再生状态。污水切换到第二和第三个电解槽中，第二、第三电解槽进入工作状态。当第一个电解槽再生完成后，不需要排净再生液，直接进入工作状态，第二个电解槽开始进入再生状态，再生方法与方法一相同。第一、第三个电解槽进入工作状态。当第二个电解槽再生完成后，第三个电解槽进入再生状态，第一、第二个电解槽进入工作状态。一个循环完毕，依次类推。在处理相同污水量的情况下，投资比一个电解槽增加约40%。每个电解槽的最短工作时间是一个电解槽再生时间的2倍。如每个电解槽再生的时间是1小时，每个电解槽工作时间就是2小时。如果每个电解槽再生的时间是2小时，每个电解槽等待再生的时间是4小时。如果每个电解槽再生的时间是3小时，每个电解槽的工作时间是6小时。依次类推。
方法三，当N=4时，设4个电解槽，3个处于运行状态，1个处于再生状态。与方法一相比，每个电解槽的有效容积是其一个电解槽容积的1/3。再生方法与方法一相同。在处理相同污水量的情况下，投资比一个电解槽增加约30%。每个电解槽的工作时间是每个电解槽再生时间的3倍。
方法四，当N=5时，设5个电解槽，4个处于工作状态，1个处于再生状态。与方法一相比，每个电解槽的有效容积是其一个电解槽容积的1/4。再生方法与方法一相同。在处理相同污水量的情况下，投资比一个电解槽增加约30%。每个电解槽的工作时间是每个电解槽再生时间的4倍。
依次类推，可以设10个电解槽，9个处于工作状态，1个处于再生状态。与方法一相比，每个电解槽的有效容积是其一个电解槽容积的1/9。再生方法与方法一相同。在处理相同污水量的情况下，投资比一个电解槽增加约15%。每个电解槽的工作时间是每个电解槽再生时间的9倍。
理论上可以设N个电解槽，但是，电解槽的个数越多，投资节省的幅度越不明显，因为电解槽越多，需要将污水在每个电解槽之间进行切换的自动阀门越多，投资越大，与节省的催化剂的费用相抵，甚至大于节省的催化剂的费用。因此，不宜设过多的电解槽。设几个电解槽应根据综合的技术经济评价结果决定。
另外，设过多电解槽，电解槽工作时间与再生时间的比值过大，就是说催化剂可能没有等到进入再生状态，表面已经被碳酸钙垢覆盖，催化效率已经下降，影响了出水水质。而且工作时间长而再生时间短，有可能催化剂再生不完全，影响下一轮工作时的催化氧化处理效果。因此，设几个电解槽是合理的，应根据试验结果和经济评价确定。
本实用新型中产生的酸洗废液返回酸液罐，可以重新进行使用。
本实用新型所具有的有益效果是：
本实用新型可有效解决碳酸钙在催化剂表面结垢，实现了污水处理在线再生催化剂，保证了装置的连续工作，适用于以悬浮式颗粒催化剂的电解催化氧化工艺。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图；
图中：1、正极；2、负极；3、阳极板；4、阴极板；5、第N个电解槽；6、第二个电解槽；7、出水口；8、第一个电解槽；9、曝气管；10、污水进水口；11、鼓风机；12、电磁阀；13、耐酸污水泵；14、污水池；15、计量泵；16、酸液罐。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施例做进一步描述：
如图1所示，所述的在线再生催化剂的电解催化氧化装置，包括电解槽与污水池14，电解槽内设置阳极板3和阴极板4，阳极板3和阴极板4分别与电源的正极1与负极2相连，电解槽底部设置曝气管9，曝气管9与鼓风机11相连，电解槽外壁设置污水进水口10和出水口7，污水池14通过耐酸污水泵13与污水进水口10相连，电解槽为N个，N为2-10，耐酸污水泵13与污水进水口10之间增设电磁阀12，电磁阀12由PLC控制系统控制，污水池14一侧设置酸液罐16。污水池14通过计量泵15与酸液罐16相连。
所有电解槽的结构相同，每一个电解槽内部的阳极板3通过支线均连接到相同的干线上，干线再与电源的正极1相连。阴极板4与阳极板3的连接方式相似，形成的干线与负极2相连。每一个电解槽内部的曝气管9通过支线连接干线，最后干线与鼓风机11相连。污水池14通过耐酸污水泵13与每一个电解槽污水进水口10相连。
稀硫酸经计量泵15计量后泵入污水池14中，将污水pH调至3.0～3.5，经耐酸污水泵13提升送至电解槽，在PLC控制下依次开启不同的电磁阀将污水送入处于工作状态的电解槽中。电解槽中填加颗粒状催化剂，采用鼓风机鼓风可以使催化剂呈悬浮状态，有利于水中有机污染物向催化剂传质。在直流电场作用下，催化剂颗粒上发生电解催化氧化反应，污水中有机污染物被氧化成二氧化碳和水。如果共设N个电解槽，则污水先进入第一至第N-1个电解槽；当第一个电解槽处于再生状态时，停止进水、加电，污水进入第二个至第N个电解槽，当第一个电解槽再生完毕，第二个电解槽进入再生状态，停止进水、加电，则污水进入第三至第N个电解槽和第一个电解槽；依次类推，电解槽依次进入再生状态，然后恢复工作状态。每个电解槽工作时间为再生时间的（N-1）倍。
实施例1
当N=2时，设2个电解槽，1个工作1个再生，电解槽工作时间和再生时间均为0.5小时至200小时。
将污水pH调节至3.0～3.5范围后泵入第一个电解槽8，给电解槽加电、曝气连续工作1小时至72小时，然后停止加电、进水，继续曝气。污水切换到第二个电解槽6中，重复与第一个电解槽8同样的操作。第一个电解槽8处于再生状态，第二个电解槽6处于工作状态。处于再生状态的电解槽中未反应完的污水继续留在电解槽中，污水的pH仍然维持在3.0～3.5范围内，在空气搅拌的作用下洗涤1小时到10小时，酸性水将催化剂颗粒上的碳酸钙溶解，催化剂得到再生，污水pH上升到3.5～4.5，不需要将再生液排净，给电解槽直接加电、进污水，进行下一轮电解催化氧化处理污水，再生液会被进水逐渐置换排出电解槽。第二个电解槽6进入相同的再生状态。2个电解槽交替运行，实现了连续工作，连续出水。此方法的优点是2个电解槽可以根据需要随时进行切换，时间间隔可长可短，可以每1小时切换一次，也可以2小时切换一次，也可以10小时甚至更长时间切换一次。
实施例2
当N=3时，设3个电解槽，2个工作1个再生，每个电解槽的工作时间为1小时至200小时，再生时间为0.5小时至100小时。每个电解槽的工作时间是再生时间的2倍。
将污水pH调节到3.0～3.5范围后泵入第一个电解槽8和第二个电解槽6，给电解槽加电、曝气连续工作1小时至72小时后，第一个电解槽8停止加电、进水，继续曝气，进入再生状态。污水切换到第二电解槽6和第三个电解槽中，第二电解槽6、第三电解槽进入工作状态。当第一个电解槽8再生完成后，不需要排净再生液，直接进入工作状态，第二个电解槽6开始进入再生状态，再生方法与方法一相同。第一电解槽8、第三个电解槽进入工作状态。当第二个电解槽6再生完成后，第三个电解槽进入再生状态，第一电解槽8、第二个电解槽6进入工作状态。一个循环完毕，依次类推。在处理相同污水量的情况下，投资比一个电解槽增加约40%。每个电解槽的最短工作时间是一个电解槽再生时间的2倍。如每个电解槽再生的时间是1小时，每个电解槽工作时间就是2小时。如果每个电解槽再生的时间是2小时，每个电解槽等待再生的时间是4小时。如果每个电解槽再生的时间是3小时，每个电解槽的工作时间是6小时。依次类推。
实施例3
当N=4时，设4个电解槽，3个工作1个再生，每个电解槽的工作时间为1.5小时至210小时，再生时间是0.5小时至70小时。每个电解槽的工作时间是再生时间的3倍。再生方法与实施例1相同。
实施例4
当N=5时，设5个电解槽，4个工作1个再生，每个电解槽的工作时间是2小时至200小时，再生时间是0.5小时至50小时。每个电解槽的工作时间是再生时间的4倍。再生方法与实施例1相同。
实施例5
当N=6时，设6个电解槽，5个工作1个再生，每个电解槽的工作时间是2.5小时至200小时，再生时间是0.5小时至40小时。每个电解槽的工作时间是再生时间的5倍。再生方法与实施例1相同。
实施例6
当N=7时，设7个电解槽，6个工作1个再生，每个电解槽的工作时间是3小时至210小时，再生时间是0.5小时至35小时。每个电解槽的工作时间是再生时间的6倍。再生方法与实施例1相同。
实施例7
当N=8时，设8个电解槽，7个工作1个再生，每个电解槽的工作时间是3.5小时至210小时，再生时间是0.5小时至30小时。每个电解槽的工作时间是再生时间的7倍。再生方法与实施例1相同。
实施例8
当N=9时，设9个电解槽，8个工作1个再生，每个电解槽的工作时间是4小时至200小时，再生时间是0.5小时至25小时。每个电解槽的工作时间是再生时间的8倍。再生方法与实施例1相同。
实施例9
当N=10时，设10个电解槽，9个工作1个再生，每个电解槽的工作时间是4.5小时至198小时，再生时间是0.5小时至22小时。每个电解槽的工作时间是再生时间的9倍。再生方法与实施例1相同。
实施例10
当N=11时，设11个电解槽，10个工作1个再生，每个电解槽的工作时间是5小时至200小时，再生时间是0.5小时至20小时。每个电解槽的工作时间是再生时间的10倍。再生方法与实施例1相同。
Claims (4)
1.一种在线再生催化剂的电解催化氧化装置，包括电解槽与污水池（14），电解槽外壁设置污水进水口（10）和出水口（7），污水池（14）通过耐酸污水泵（13）与污水进水口（10）相连，其特征在于：电解槽为N个，N为2-10，耐酸污水泵（13）与污水进水口（10）之间增设电磁阀（12），电磁阀（12）由PLC控制系统控制，污水池（14）一侧设置酸液罐（16）。
2.根据权利要求1所述的在线再生催化剂的电解催化氧化装置，其特征在于：电解槽内设置阳极板（3）和阴极板（4），阳极板（3）和阴极板（4）分别与电源的正极（1）和负极（2）相连。
3.根据权利要求1或2所述的在线再生催化剂的电解催化氧化装置，其特征在于：电解槽底部设置曝气管（9），曝气管（9）与鼓风机（11）相连。
4.根据权利要求3所述的在线再生催化剂的电解催化氧化装置，其特征在于：污水池（14）通过计量泵（15）与酸液罐（16）相连。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201320636364.XU CN203613001U (zh) | 2013-10-15 | 2013-10-15 | 在线再生催化剂的电解催化氧化装置 |
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Publications (1)
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ID=50765658
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Country Status (1)
| Country | Link |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107675204A (zh) * | 2017-10-09 | 2018-02-09 | 王建玲 | 2,5‑二甲氧基‑2,5‑二氢呋喃的电解催化合成方法 |
| CN108328721A (zh) * | 2017-02-27 | 2018-07-27 | 天津海之凰科技有限公司 | 一种焦化废水的处理方法 |
-
2013
- 2013-10-15 CN CN201320636364.XU patent/CN203613001U/zh not_active Expired - Lifetime
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| CN107675204A (zh) * | 2017-10-09 | 2018-02-09 | 王建玲 | 2,5‑二甲氧基‑2,5‑二氢呋喃的电解催化合成方法 |
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