CN206289019U

CN206289019U - 一种处理印染废水的管式电化学反应器

Info

Publication number: CN206289019U
Application number: CN201621371131.1U
Authority: CN
Inventors: 尤世界; 郭晓涛
Original assignee: Harbin Institute of Technology
Current assignee: Harbin Institute of Technology
Priority date: 2016-12-14
Filing date: 2016-12-14
Publication date: 2017-06-30
Anticipated expiration: 2026-12-14

Abstract

一种处理印染废水的管式电化学反应器，它属于废水处理领域，具体涉及一种处理印染废水的管式电化学反应器。本实用新型的目的是传统管式电化学反应器流场分布不均、传质条件差、处理效率较低的问题。一种处理印染废水的管式电化学反应器，其特征在于它包括恒流稳压电源、储液槽、蠕动泵和管式电化学反应器；所述管式电化学反应器包括不锈钢外壳、静态搅拌器和亚氧化钛管，所述的静态搅拌器内嵌于不锈钢外壳和亚氧化钛管之间；亚氧化钛管和不锈钢外壳依次分别与恒流稳压电源的正负极连接；利用管道、通过储液槽出水口和进水口将储液槽、蠕动泵和管式电化学反应器依次连通。本实用新型处理印染废水的管式电化学反应器主要用于处理印染废水。

Description

一种处理印染废水的管式电化学反应器

技术领域

本实用新型属于废水处理领域，具体涉及一种处理印染废水的管式电化学反应器。

背景技术

印染废水排放量大，成分复杂，处理难度大，是废水处理领域重点关注的问题。由于生产工艺所需，印染废水往往含有多种浆料、助剂、染料、表面活性剂和酸碱等，色度高，BOD/COD比值小，可生化性差。目前，印染废水的一般处理方法有生物处理法、物化处理法和化学处理法等，但生物处理法存在脱色效果不佳、COD去除率低和管理复杂等缺点，化学混凝法仅对不溶性有色物质具有较好的脱色效果，COD去除率也不高。因此，研究开发经济、高效的印染废水处理技术已成为当前水处理相当活跃的领域。

随着电极材料的开发、反应器的研制以及对传统电化学工艺的改进，电化学氧化技术在难降解有机废水处理领域的研究应用已日益引起环保行业的关注。通过在电极表面产生大量的羟基自由基与废水中的污染物直接接触反应，电化学氧化技术能够有效地将难生物降解有机物转化为二氧化碳、水、无机盐等，无需添加外源氧化还原剂，几乎不产生二次污染。与其他传统工艺相比，电化学氧化技术具有较强的氧化能力、无污染或少污染性、自动化程度高等诸多优点，在印染废水处理领域极具应用潜力。

电极材料是电化学氧化体系中至关重要的组成部分，它的性能直接决定了电化学氧化过程的可行程度和污染物处理效率。目前常用的电极材料存在诸多不足，如石墨电极的污染物降解能力较差，Pt等贵金属价格高昂且容易中毒失效。与之对比，亚氧化钛电极制备成本低廉，导电性和抗腐蚀性好，具有很高的析氧电位，被认为是电化学应用领域最具潜力的电极材料。

管式电化学反应器是电化学氧化体系最常用的反应器之一，但存在流场分布不均匀、传质条件差、处理效率较低的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是传统管式电化学反应器流场分布不均、传质条件差、处理效率较低的问题，而提供一种处理印染废水的管式电化学反应器。

一种处理印染废水的管式电化学反应器，其特征在于它包括恒流稳压电源、储液槽、蠕动泵和管式电化学反应器；所述储液槽内设置搅拌器，在储液槽侧壁下部设置储液槽出水口；所述管式电化学反应器包括不锈钢外壳、静态搅拌器和亚氧化钛管，所述亚氧化钛管设置在不锈钢外壳内，所述的静态搅拌器内嵌于不锈钢外壳和亚氧化钛管之间，利用静态搅拌器将不锈钢外壳与亚氧化钛管之间的腔体分隔成螺旋上升的通道；在不锈钢外壳的底部设置进水口，在不锈钢外壳的上部侧壁上设置管式电化学反应器出水口；以不锈钢外壳作为阴极，不锈钢外壳与恒流稳压电源的负极连接；以亚氧化钛管作为阳极，亚氧化钛管与恒流稳压电源的正极连接；利用管道、通过储液槽出水口和进水口将储液槽、蠕动泵和管式电化学反应器依次连通。

本实用新型优点：一、对传统管式电化学反应器的结构进行改进设计，可以有效地强化传质，减少运行时间，提高污染物的去除效果；二、处理印染废水的管式电化学反应器通电后，亚氧化钛管表面产生大量的羟基自由基，具有强氧化性，可将印染废水中的有机污染物完全氧化降解，从而实现脱色和TOC的去除；三、结构设计合理，静态搅拌器能够有效促进流场分布均匀，强化传质速率，提高废水处理效率；四、亚氧化钛管作为阳极，析氧电位高，能有效抑制析氧副反应的发生，有利于羟基自由基等活性物质的生成，从而提高电流效率；五、选用亚氧化钛作为阳极材料，制备成本低廉，化学稳定性好，不易受污染，使用寿命长。

本实用新型处理印染废水的管式电化学反应器主要用于处理印染废水，实现印染废水的脱色和TOC的去除。

附图说明

图1为本实用新型一种处理印染废水的管式电化学反应结构示意图；

图2为本实用新型一种处理印染废水的管式电化学反应立体结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1和图2，本实施方式是一种处理印染废水的管式电化学反应器，它包括恒流稳压电源1、储液槽2、蠕动泵3和管式电化学反应器4；所述储液槽2内设置搅拌器5，在储液槽2侧壁下部设置储液槽出水口6；所述管式电化学反应器4包括不锈钢外壳10、静态搅拌器7和亚氧化钛管8，所述亚氧化钛管8设置在不锈钢外壳10内，所述的静态搅拌器7内嵌于不锈钢外壳10和亚氧化钛管8之间，利用静态搅拌器7将不锈钢外壳10与亚氧化钛管8之间的腔体分隔成螺旋上升的通道；在不锈钢外壳10的底部设置进水口9，在不锈钢外壳10的上部侧壁上设置管式电化学反应器出水口11；以不锈钢外壳10作为阴极，不锈钢外壳10与恒流稳压电源1的负极连接；以亚氧化钛管8作为阳极，亚氧化钛管8与恒流稳压电源1的正极连接；利用管道、通过储液槽出水口6和进水口9将储液槽2、蠕动泵3和管式电化学反应器4依次连通。

本实施方式所述的静态搅拌器7由ABS树脂经3D打印技术制成，内嵌于阴极和阳极之间。

本实施方式管式电化学反应器4为立管式，下端进水，上端出水，采用连续流模式运行。

对传统管式电化学反应器的结构进行改进设计，可以有效地强化传质，减少运行时间，提高污染物的去除效果。

处理印染废水的管式电化学反应器通电后，亚氧化钛管表面产生大量的羟基自由基，具有强氧化性，可将印染废水中的有机污染物完全氧化降解，从而实现脱色和TOC的去除。

结构设计合理，静态搅拌器能够有效促进流场分布均匀，强化传质速率，提高废水处理效率。

亚氧化钛管作为阳极，析氧电位高，能有效抑制析氧副反应的发生，有利于羟基自由基等活性物质的生成，从而提高电流效率。

选用亚氧化钛作为阳极材料，制备成本低廉，化学稳定性好，不易受污染，使用寿命长。

图1为本实用新型一种处理印染废水的管式电化学反应结构示意图；图中1为恒流稳压电源，5为搅拌器；2为储液槽；3为蠕动泵；4为管式电化学反应器；6为储液槽出水口，7为静态搅拌器；8为亚氧化钛管，9为进水口，10为不锈钢外壳，11为管式电化学反应器出水口。

图2为本实用新型一种处理印染废水的管式电化学反应立体结构示意图；图中1为恒流稳压电源，5为搅拌器；2为储液槽；3为蠕动泵；4为管式电化学反应器；6为储液槽出水口，7为静态搅拌器；8为亚氧化钛管，9为进水口，10为不锈钢外壳，11为管式电化学反应器出水口。

具体实施方式二：结合图1和图2，本实施方式与具体实施方式一的不同点是：所述的不锈钢外壳10为304不锈钢钢管，304不锈钢钢管的底部设有底盖，所述进水口9设置在底盖上。其他与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1和图2，本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：所述304不锈钢钢管的10内径为70mm，高度为350mm。其他与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图1和图2，本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：所述的静态搅拌器7呈螺旋结构，内径为20mm，外径为70mm。其他与具体实施方式一至三相同。

具体实施方式五：结合图1和图2，本实施方式与具体实施方式四的不同点是：所述静态搅拌器7共设计10个螺旋，高度为300m。其他与具体实施方式四相同。

本发明内容不仅限于上述各实施方式的内容，其中一个或几个具体实施方式的组合同样也可以实现发明的目的。

实施例1：结合图1和图2，一种处理印染废水的管式电化学反应器，它包括恒流稳压电源1、储液槽2、蠕动泵3和管式电化学反应器4；所述储液槽2内设置搅拌器5，在储液槽2侧壁下部设置储液槽出水口6；所述管式电化学反应器4包括不锈钢外壳10、静态搅拌器7和亚氧化钛管8，所述亚氧化钛管8设置在不锈钢外壳10内，所述的静态搅拌器7内嵌于不锈钢外壳10和亚氧化钛管8之间，利用静态搅拌器7将不锈钢外壳10与亚氧化钛管8之间的腔体分隔成螺旋上升的通道；在不锈钢外壳10的底部设置进水口9，在不锈钢外壳10的上部侧壁上设置管式电化学反应器出水口11；以不锈钢外壳10作为阴极，不锈钢外壳10与恒流稳压电源1的负极连接；以亚氧化钛管8作为阳极，亚氧化钛管8与恒流稳压电源1的正极连接；利用管道、通过储液槽出水口6和进水口9将储液槽2、蠕动泵3和管式电化学反应器4依次连通。

所述的静态搅拌器7由ABS树脂经3D打印技术制成，内嵌于阴极和阳极之间。

所述管式电化学反应器4为立管式，下端进水，上端出水，采用连续流模式运行。

所述的不锈钢外壳10为304不锈钢钢管，304不锈钢钢管的底部设有底盖，所述进水口9设置在底盖上。

所述304不锈钢钢管的10内径为70mm，高度为350mm。

所述的静态搅拌器7呈螺旋结构，内径为20mm，外径为70mm。

所述静态搅拌器7共设计10个螺旋，高度为300m。

实施例2：利用处理印染废水的管式电化学反应器处理印染废水的方法，具体是按以下步骤完成的：印染废水首先进入储液槽2中，由搅拌器5搅拌均匀后经由蠕动泵3自下而上送入管式电化学反应器4中；利用静态搅拌器7改变进入管式电化学反应器4的水流方向，使其螺旋上升并加快水流流速；恒流稳压电源1在恒流模式下向管式电化学反应器4中供电，亚氧化钛管8表面会产生大量强氧化性的羟基自由基，不断氧化降解废水中的有机物，最后出水从管式电化学反应器出水口11排出。

本实施例所述的处理印染废水的管式电化学反应器包括恒流稳压电源1、储液槽2、蠕动泵3和管式电化学反应器4；所述储液槽2内设置搅拌器5，在储液槽2侧壁下部设置储液槽出水口6；所述管式电化学反应器4包括不锈钢外壳10、静态搅拌器7和亚氧化钛管8，所述亚氧化钛管8设置在不锈钢外壳10内，所述的静态搅拌器7内嵌于不锈钢外壳10和亚氧化钛管8之间，利用静态搅拌器7将不锈钢外壳10与亚氧化钛管8之间的腔体分隔成螺旋上升的通道；在不锈钢外壳10的底部设置进水口9，在不锈钢外壳10的上部侧壁上设置管式电化学反应器出水口11；以不锈钢外壳10作为阴极，不锈钢外壳10与恒流稳压电源1的负极连接；以亚氧化钛管8作为阳极，亚氧化钛管8与恒流稳压电源1的正极连接；利用管道、通过储液槽出水口6和进水口9将储液槽2、蠕动泵3和管式电化学反应器4依次连通；所述管式电化学反应器4为立管式，下端进水，上端出水，采用连续流模式运行；所述的不锈钢外壳10为304不锈钢钢管，304不锈钢钢管的底部设有底盖，所述进水口9设置在底盖上；所述304不锈钢钢管的10内径为70mm，高度为350mm；所述的静态搅拌器7呈螺旋结构，内径为20mm，外径为70mm；所述静态搅拌器7共设计10个螺旋，高度为300m

在连续流运行条件下，以亚氧化钛管8为阳极，304不锈钢钢管为阴极，所述印染废水为浓度为50mg/L亚甲基蓝溶液，0.5mol/L硫酸钠溶液为电解质，控制电流密度为8mA/cm²，水力停留时间为150min，在电解时间为0、30、60、90min时取样分别测定出水的色度和TOC。

表1

通过表1可知，以亚甲基蓝染料为模拟废水，改进后的管式电化学反应器能够取得更快、更好的废水处理效果。当水力停留时间为30min时，本实用新型处理印染废水的管式电化学反应器达到97.1％的脱色率，而传统管式电化学反应器仅取得83.9％的脱色率，脱色效果提高了15.7％。当水力停留时间为90min时，与传统管式电化学反应器相比，本实用新型处理印染废水的管式电化学反应器能提高约80％的出水TOC去除率，出水TOC去除率可达到51.1％。

Claims

1.一种处理印染废水的管式电化学反应器，其特征在于它包括恒流稳压电源(1)、储液槽(2)、蠕动泵(3)和管式电化学反应器(4)；所述储液槽(2)内设置搅拌器(5)，在储液槽(2)侧壁下部设置储液槽出水口(6)；所述管式电化学反应器(4)包括不锈钢外壳(10)、静态搅拌器(7)和亚氧化钛管(8)，所述亚氧化钛管(8)设置在不锈钢外壳(10)内，所述的静态搅拌器(7)内嵌于不锈钢外壳(10)和亚氧化钛管(8)之间，利用静态搅拌器(7)将不锈钢外壳(10)与亚氧化钛管(8)之间的腔体分隔成螺旋上升的通道；在不锈钢外壳(10)的底部设置进水口(9)，在不锈钢外壳(10)的上部侧壁上设置管式电化学反应器出水口(11)；以不锈钢外壳(10)作为阴极，不锈钢外壳(10)与恒流稳压电源(1)的负极连接；以亚氧化钛管(8)作为阳极，亚氧化钛管(8)与恒流稳压电源(1)的正极连接；利用管道、通过储液槽出水口(6)和进水口(9)将储液槽(2)、蠕动泵(3)和管式电化学反应器(4)依次连通。

2.根据权利要求1所述的一种处理印染废水的管式电化学反应器，其特征在于所述的不锈钢外壳(10)为304不锈钢钢管，304不锈钢钢管的底部设有底盖，所述进水口(9)设置在底盖上。

3.根据权利要求2所述的一种处理印染废水的管式电化学反应器，其特征在于所述304不锈钢钢管的内径为70mm，高度为350mm。

4.根据权利要求1所述的一种处理印染废水的管式电化学反应器，其特征在于所述的静态搅拌器(7)呈螺旋结构，内径为20mm，外径为70mm。

5.根据权利要求4所述的一种处理印染废水的管式电化学反应器，其特征在于所述静态搅拌器(7)共设计10个螺旋，高度为300m。