CN205838631U - 一种废水处理用密闭式活塞流电催化装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种废水处理用密闭式活塞流电催化装置。它包括电催化装置，电催化装置上、下两端设有出、进液口，出液口和进液口由密封件与电催化装置连接，电催化装置靠近进液口一端设有阻塞流板，电催化装置内设有一组不溶表面活性涂层阳极和网板阴极，阳极和阴极沿轴向交替设置，阳极与阳极电气连接杆连接，阴极与阴极电气连接杆连接，导电杆和外部电源连接，本实用新型利用该装置与溶液微滤器、溶液循环泵、在线监测仪、控制器及电源分配器共同处理废水，由电源分配器给电催化装置的外部电源输入对应电压的电源，其结构简单，处理方法方便，可用于冷却用水、洗涤用水等工业过程，从而达到节水减排的目的。
Description
技术领域
本实用新型属于废水处理技术领域，具体涉及一种废水处理用密闭式活塞流电催化装置，它有效解决有机化合物或其它还原性污染物造成的COD浓度高、难于生化处理等问题，广泛适用于水处理及其他环保领域。
背景技术
现代工业的区域发展模式导致了工业生产中产生的废水需要集中处理，在废水排入环境之前，需要先将不同工厂产生的废水汇集到工业园区的废水厂集中处理。这种类型的废水处理系统最大的特点就是可以处理大流量，成分复杂的废水,其中80％的废水是通过集中式废水处理厂进行处理的。这其中污染物的成分主要是不可降解的物质，因此去除这些不可降解的物质是重要的难题。
传统的工艺包括物理，化学，生物方法，它们可以有效的降解大部分污染物（除难降解物质），排入环境之前利用上述技术提高水质。然而，在经过这种处理工艺后，其废水中仍有大量的残留污染物。因此，有必要尽可能多的去除这些废水中的污染物，有效解决有机化合物或其它还原性污染物造成的COD浓度高、难于生化处理等问题。
实用新型内容
针对现有技术中存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种废水处理用密闭式活塞流电催化装置，它有效解决有机化合物或其它还原性污染物造成的COD浓度高、难于生化处理等问题，广泛适用于水处理及其他环保领域。
所述的一种废水处理用密闭式活塞流电催化装置，包括电催化装置，电催化装置上、下两端设有出液口和进液口，出液口和进液口由密封件与电催化装置密封连接，其特征在于电催化装置靠近进液口一端设有阻塞流板，电催化装置内设有一组不溶表面活性涂层阳极和网板阴极，不溶表面活性涂层阳极和网板阴极沿轴向交替设置，不溶表面活性涂层阳极与阳极电气连接杆连接，网板阴极与阴极电气连接杆连接，阳极电气连接杆、阴极电气连接杆分别与导电杆通过螺纹连接，导电杆和外部电源连接。
所述的一种废水处理用密闭式活塞流电催化装置，其特征在于不溶表面活性涂层阳极与阳极电气连接杆通过螺纹方式连接，相邻两块不溶表面活性涂层阳极之间放置有阳极支撑环，起到支撑作用。
所述的一种废水处理用密闭式活塞流电催化装置，其特征在于所述网板阴极与阴极电气连接杆通过螺纹方式连接，相邻两块网板阴极之间放置有阴极支撑环，起到支撑作用。
所述的一种废水处理用密闭式活塞流电催化装置，其特征在于所述的阳极支撑环、阴极支撑环上均设有卡槽，将网板阴极和不溶表面活性涂层阳极固定的同时起到阴阳极的绝缘作用。
所述的一种废水处理用密闭式活塞流电催化装置，其特征在于不溶表面活性涂层阳极与网板阴极均采用圆形结构，紧配设置在电催化装置上。
所述的一种废水处理用密闭式活塞流电催化装置，其特征在于相邻不溶表面活性涂层阳极与网板阴极之间的间距为30-80mm。
所述的一种废水处理用密闭式活塞流电催化装置，其特征在于电催化装置由直径50mm～300mm的ABS或UPVC材料制作而成，阻塞流板材质为ABS或UPVC，不溶表面活性涂层阳极为直径为50 mm～300mm的钛网涂表面活性涂层，网板阴极为直径为50 mm～300mm不锈钢网板或钛网板。
所述的一种废水处理用密闭式活塞流电催化装置，其特征在于不溶表面活性涂层阳极的阳极涂层为Ti/RuO2、Ti/PbO2或Ti/RuO2-IrO2。
所述的电催化装置的密闭式活塞流电催化成套深度处理废水的方法，其特征在于具体步骤如下：
1）废水通过溶液微滤器过滤去除悬浮颗粒物杂质，收集入溶液贮槽中，再通过溶液循环泵送至电催化装置中，溶液微滤器与溶液循环泵之间的管道上或溶液贮槽上设有在线监测仪，在线监测仪与控制器信号连接，溶液循环泵、电源分配器输入端均与控制器连接，电源分配器输出端连接电催化装置的外部电源，用于给电催化装置的外部电源输入对应电压的电源；
2）溶液泵送过程中，在线监测仪对废水进行实时在线检测，并将检测结果反馈到控制器，由控制器控制溶液循环泵的出水量，同时给电源分配器信号使电源分配器分配出相应的电流条件给电催化装置，同时废水从电催化装置底部的进液口经阻塞流板进入电催化装置内，废水在阻塞流板的作用下进行活塞式运动，使废水中的有机化合物或其它还原性污染物能够没有任何返混、分散均匀的进入电催化区域，在不溶表面活性涂层阳极与网板阴极作用进行催化氧化反应，废水均匀通过整个电催化装置后，达到有效的降解有机化合物或其它还原性污染物的目的，处理后的合格废水从出液口送至后液贮槽（18）中储存并排放，废水经处理后，其COD从100-2000ppm降至60ppm以下。
所述的电催化装置的密闭式活塞流电催化成套深度处理废水的方法，其特征在于废水进入电催化装置的流速为0.3-1.0m/h，废水在电催化装置停留时间为30-60min。
通过采用上述技术，与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
1）本实用新型通过采用限定的密闭式电催化废水处理装置，通过在线分析仪进行废水在线分析检测反馈到智能分配电源，实时采用不同的电流作用于电催化装置上，该装置的进液口设置阻塞流板，同时在该装置内交替设置阳极和阴极，使有机化合物或其它还原性污染物能够没有任何返混、分散均匀的进入电催化区域，在不溶表面活性涂层阳极与网板阴极作用进行催化氧化反应，废水均匀通过整个电催化槽体后，达到有效的降解有机化合物或其它还原性污染物的目的，处理后的合格废水从出液口排出并排放，整个过程中不需要添加水处理药剂等，因此不会有化学污泥产生，避免了环境二次污染，其废水中的污染物降解高效、运行成本低，由于该装置为全封闭结构，根据处理废水体系，如产生有害气体可集中收集与处理；
2）本实用新型的装置由溶液微滤器、溶液输送泵、溶液储槽、在线分析仪、直流分配电源、变频控制器、可编程控制器等组成自动化PCL控制，可以实现宽泛条件下进行废水的处理。节省人力，便携式成套装置，模块化组装，可与其他废水处理系统兼容，做到“即插即用”；
３）本实用新型的该装置及方法适用性广，无需调整废水酸碱度、温度等参数，可作为难降解废水的可生化性预处理或不达标废水的达标处理；或含盐或金属离子／有机复合废水的COD减排工程，COD从100-2000ppm降至60ppm以下，该处理方法操作简单方便，可用于废水深度处理工程，处理后的出水满足《城市污水再生利用工业用水水质标（GB-T 19923一2005》），用作冷却用水、洗涤用水等工业过程，从而达到节水减排的目的。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型图1中Ａ处放大图；
图3为本实用新型图1中网状阴极示意图；
图4为本实用新型的电催化氧化反应机理图。
图5为本实用新型的流程图。
图中：1-进液口，2-出液口，3-阻塞流板，4-电催化装置，5-不溶表面活性涂层阳极， 6-网板阴极，7-密封件，8-阳极电气连接杆，9-阴极电气连接杆，10-阳极支撑环，11-阴极支撑环，12-导电杆，13-溶液微滤器，14-溶液贮槽，15-在线监测仪，16-控制器，17-电源分配器，18-后液贮槽，19-溶液循环泵。
具体实施方式
以下结合说明书附图及实施例对本实用新型作进一步的描述，但本实用新型的保护范围并不仅限于此：
如图1-3所示，本实用新型的一种密闭式活塞流电催化装置，包括电催化装置4，电催化装置4上、下两端设有出液口2和进液口1，出液口2和进液口1由密封件7与电催化装置4密封连接，电催化装置4靠近进液口1一端设有阻塞流板3，电催化装置4内设有一组不溶表面活性涂层阳极5和网板阴极6，不溶表面活性涂层阳极5和网板阴极6沿轴向交替设置，所述不溶表面活性涂层阳极5与阳极电气连接杆8通过螺纹方式连接，每两块阳极5之间放置有阳极支撑环10，起到支撑作用。所述网板阴极6与阴极电气连接杆9通过螺纹方式连接，每两块网板阴极6之间放置有阴极支撑环11，起到支撑作用，同时阳极电气连接杆8、阴极电气连接杆9分别通过螺纹连接的方式和导电杆12连接，导电杆12和外部电源连接。
本实用新型的不溶表面活性涂层阳极5与网板阴极6均采用圆形结构，紧配设置在电催化装置4上，电催化装置4由直径50mm～300mm的ABS或UPVC材料制作而成，阻塞流板3材质为ABS，不溶表面活性涂层阳极5由直径为50 mm～300mm的钛网涂表面活性涂层，网板阴极6由不锈钢网板或钛网板制作而成。
本实用新型的不溶表面活性涂层阳极5的阳极涂层为钛网涂表面活性涂层，具体为Ti/RuO2、Ti/PbO2、Ti/RuO2-IrO2。
本实用新型实施例中的阳极涂层为Ti/RuO2，电催化装置4由直径100mm的ABS或UPVC材料制作而成，阻塞流板3材质为ABS，不溶表面活性涂层阳极5由直径为100mm的钛网涂表面活性涂层，网板阴极6由直径为100mm的钛网板制作而成，相邻不溶表面活性涂层阳极5与网板阴极6之间的间距为45mm。
如图5所示，本实用新型的密闭式活塞流电催化成套深度处理废水的方法，具体步骤如下：
1）废水通过溶液微滤器13过滤去除悬浮颗粒物杂质，收集入溶液贮槽14中，再通过溶液循环泵19送至电催化装置4中，溶液微滤器13与溶液循环泵19之间的管道上或溶液贮槽14上设有在线监测仪15，在线监测仪15与控制器16信号连接，溶液循环泵19、电源分配器17输入端均与控制器16连接，电源分配器17输出端连接电催化装置4的外部电源，用于给电催化装置4的外部电源输入对应电压的电源；
2）溶液泵送过程中，在线监测仪15对废水进行实时在线检测，并将检测结果反馈到控制器16，由控制器16控制溶液循环泵19的出水量，同时给电源分配器17信号使电源分配器17分配出相应的电流条件给电催化装置4，同时废水从电催化装置4底部的进液口1经阻塞流板3进入电催化装置4内，废水在阻塞流板3的作用下进行活塞式运动，使废水中的有机化合物或其它还原性污染物能够没有任何返混、分散均匀的进入电催化区域，在不溶表面活性涂层阳极5与网板阴极6作用进行催化氧化反应，废水均匀通过整个电催化装置4后，达到有效的降解有机化合物或其它还原性污染物的目的，处理后的合格废水从出液口2送至后液贮槽18中储存并排放，废水经处理后，其COD从100-2000ppm降至60ppm以下，为了提高废水处理效果，本实用新型将相邻不溶表面活性涂层阳极5与网板阴极6之间的间距为30-80mm，废水进入电催化装置4的流速为3-10m/h，废水在电催化装置4停留时间为30-80min（相当于催化时间）。
本实用新型通过在线监测仪15与控制器16、电源分配器17进行连锁，根据处理溶液的不同成份通过电催化装置4供给不同的电流进行电催化反应，从而达到处理的目的
如图4所示，本实用新型的密闭式活塞流电催化技术的原理：
利用不溶表面活性涂层（阳极涂层为金属氧化物MOx）电极在电场作用下，发生电化学反应，产生具有强氧化能力的羟基自由基（·OH基团），从而使许多难以降解有机污染物氧化或矿化为CO2和H2O或其它相对易降解的小分子有机物，其反应机理如图4表示。
首先溶液中的OH-或H2O在阳极表面放电并形成羟基自由基 (下列式中MOx为氧化电极)：
MOx+OH--e-→MOx(·OH)
或MOx+H2O→MOx(·OH) +H++e- 1）
然后吸附在阳极表面的羟基自由基和阳极上现存的氧反应，并使氢氧自由基中的氧转移给金属氧化物晶格，而形成高价氧化物MOx+1 ：
MOx(·OH)→MOx+1+H++e- （2）
当溶液中存在可氧化的有机污染物Ｒ时，则反应按（3）、（4）进行：
R+MOx(·OH)z→CO2+MOx+zH++ze- （3）
R+MOx+1→RO+MOx （4）
当溶液中没有可氧化的有机物时，两种状态的活性氧按式（5）和（6）进行氧析出反应：
MOx(·OH)→1/2Ｏ2+MOx+H++e- （5）
MOx+1→1/2Ｏ2+MOx （6）
实施例1-4：
本实用新型使用时，将电催化装置4、溶液微滤器13、溶液输送泵19、溶液贮槽14等设备连接起来，将在线监测仪15放置到溶液贮槽14内或溶液微滤器13与溶液循环泵19之间的连接管道上，外部电源及直流分配电源和电催化装置4连通，控制器16控制电源分配器17和溶液循环泵19。连接好后将COD为205ppm、310ppm、415ppm及525ppm的印染废水通过过滤器过滤去除悬浮颗粒物杂质，过程通过在线监测仪15进行废水在线分析检测反馈到控制器16，控制器16控制溶液循环泵19及电源分配器17，往电催化装置4送相应流速的废水，同时给电催化装置4分配对应的电源，废水在输液泵的作用下以流速为0.8m/h、0.6m/h、0.4m/h及0.3m/h从电催化装置4底部的进液口1经阻塞流板3进入电催化装置4内，废水在阻塞流板3的作用下进行活塞式运动，使废水中的有机化合物或其它还原性污染物能够没有任何返混、分散均匀的进入电催化区域，在不溶表面活性涂层阳极5与网板阴极6作用进行催化氧化反应，在电流密度80 A/m2、90 A/m2、110 A/m2和125A/m2条件下通过不同流速进行30min、40 min、60 min及80min反应，废水均匀通过整个电催化装置4后，达到有效的降解有机化合物或其它还原性污染物的目的，处理后的合格废水其COD55ppm、58ppm、56ppm及57ppm，于小于60ppm从出液口2排出并排放，处理结果如表1所示。
表1：印染废水处理结果
| 项目 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| 原水COD/mg/l | 205 | 310 | 415 | 525 |
| 处理流量/m/h | 0.8 | 0.6 | 0.4 | 0.3 |
| 电流密度/A/m2 | 80 | 90 | 110 | 125 |
| 处理后COD/mg/l | 55 | 58 | 56 | 57 |
Claims (6)
1.一种废水处理用密闭式活塞流电催化装置，包括电催化装置（4），电催化装置（4）上、下两端设有出液口（2）和进液口（1），出液口（2）和进液口（1）由密封件（7）与电催化装置（4）密封连接，其特征在于电催化装置（4）靠近进液口（1）一端设有阻塞流板（3），电催化装置（4）内设有一组不溶表面活性涂层阳极（5）和网板阴极（6），不溶表面活性涂层阳极（5）和网板阴极（6）沿轴向交替设置，不溶表面活性涂层阳极（5）与阳极电气连接杆（8）连接，网板阴极（6）与阴极电气连接杆（9）连接，阳极电气连接杆（8）、阴极电气连接杆（9）分别与导电杆通过螺纹连接，导电杆（12）和外部电源连接。
2.根据权利要求1所述的一种废水处理用密闭式活塞流电催化装置，其特征在于不溶表面活性涂层阳极（5）与阳极电气连接杆（8）通过螺纹方式连接，相邻两块不溶表面活性涂层阳极（5）之间放置有阳极支撑环（10），起到支撑作用。
3.根据权利要求2所述的一种废水处理用密闭式活塞流电催化装置，其特征在于所述网板阴极（6）与阴极电气连接杆（9）通过螺纹方式连接，相邻两块网板阴极（6）之间放置有阴极支撑环（11），起到支撑作用。
4.根据权利要求3所述的一种废水处理用密闭式活塞流电催化装置，其特征在于所述的阳极支撑环（10）、阴极支撑环（11）上均设有卡槽，将网板阴极（6）和不溶表面活性涂层阳极（5）固定的同时起到阴阳极的绝缘作用。
5.根据权利要求1所述的一种废水处理用密闭式活塞流电催化装置，其特征在于不溶表面活性涂层阳极（5）与网板阴极（6）均采用圆形结构，紧配设置在电催化装置（4）上。
6.根据权利要求3所述的一种废水处理用密闭式活塞流电催化装置，其特征在于相邻不溶表面活性涂层阳极（5）与网板阴极（6）之间的间距为30-80mm。
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