CN206814458U - 一种电吸附法处理含锑废水的流化床反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及废水处理技术领域，尤其是一种电吸附法处理含锑废水的流化床反应器，它包括反应器主体、设置在反应器主体上的进水口、曝气系统、出水系统及电吸附机构，在反应器主体内部的下端设置有曝气系统，所述电吸附机构包括阳极板、阴极板、隔膜及外部电源，阳极板、阴极板和隔膜均固定在反应器主体内部，且阳极板、阴极板与反应器主体之间绝缘，所述的隔膜设置在阳极板、阴极板之间，且隔膜与阳极板、阴极板之间均存在间隙，在隔膜与阴极板之间设置有电吸附材料。本实用新型所得到的一种电吸附法处理含锑废水的流化床反应器，可将废水中锑从离子态变为零价锑且被吸附于吸附材料中，从而达到对金属锑的回收。

Description

一种电吸附法处理含锑废水的流化床反应器

技术领域

本实用新型涉及废水处理技术领域，尤其是一种电吸附法处理含锑废水的流化床反应器。

背景技术

重金属有着潜在的毒性和环境持久性，成为最危险的人类环境污染物之一。锑的大部分化合物对人体有害，并证明可以致癌，已被美国国家环保署和欧盟列为优先控制污染物。

我国是锑储存和生产大国，锑储量占世界储量的一半以上，开采和冶炼产生的废渣废水排入环境中，涉锑企业排出的废水中也含有一定量的锑，这些含锑废水如若不经处理进入自然水体，会造成水体污染导致周围环境及居民身体健康出现严重危害。目前国内外对含锑废水的处理研究较少，主要方法为化学沉淀法、电化学沉积、微生物法和吸附法等。这些方法虽各有特点，但都存在一定的局限性，可能存在处理时间过长、易造成二次污染、处理效果不佳等问题，且大部分技术在除锑过程中并未考虑锑的回收。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述技术的不足而提供一种电吸附法处理含锑废水的流化床反应器，可将废水中锑从离子态变为零价锑且被吸附于吸附材料中，从而达到对金属锑回收的功能。

为了达到上述目的，本实用新型所设计的一种电吸附法处理含锑废水的流化床反应器，它包括反应器主体、设置在反应器主体上的进水口、曝气系统、出水系统及电吸附机构，所述的反应器主体为桶状结构，所述的进水口设置在反应器主体的下端，在反应器主体内部的下端设置有曝气系统，在曝气系统上方的反应器主体内部设置有电吸附机构，所述电吸附机构包括阳极板、阴极板、隔膜及外部电源，阳极板、阴极板和隔膜均固定在反应器主体内部，且阳极板、阴极板与反应器主体之间绝缘，所述的隔膜设置在阳极板、阴极板之间，且隔膜与阳极板、阴极板之间均存在间隙，在隔膜与阴极板之间设置有电吸附材料，外部电源通过导线分别与阳极板、阴极板连接；所述的出水系统设置在反应器主体的上端，所述的出水系统包括出水堰和出水口。

反应器主体采用UPVC制成。上述的进水口设置在反应器主体的底部，废水自反应器主体的底部进入。上述方案中的电极组数为组，阴极板、阳极板和隔膜均以卡槽的形式固定在反应器主体的内部，且卡槽采用玻璃钢或者UPVC材质，能避免电解过程腐蚀的同时与反应器主体绝缘，外部电源和阴极板、阳极板之间的导线外设置导线管，导线管采用PVC材质，外部电源为恒压直流电源。

所述的曝气系统包括空气泵、气管和微孔曝气盘，所述的微孔曝气盘设置在反应器主体的底部，空气泵设置在反应器主体的外部，空气泵通过气管与曝气盘连接。所述的隔膜与阴极板之间形成阴极室，所述的电吸附材料置于阴极室内。空气由空气泵打入反应器主体内，经微孔曝气盘均匀布气，使电吸附材料均匀悬浮于阴极室，呈流化床状态；优选的是气管采用PVC材质，微孔曝气盘采用钛合金材料，曝气强度为0.5-10L/（m²*s）。

所述的阳极板、阴极板的厚度均为0.5-4mm，隔膜与阳极板之间的间距为1-10cm，阳极板与阴极板之间的间距为100-5000cm。作为优选，阳极板与隔膜之间的间距为1-3cm，阳极板与阴极板之间的间距为500-2000cm，反应器主体的内部空间的水平截面为矩形。

所述的出水系统还包括固液分离器，固液分离器设置在电吸附机构与出水堰之间的反应器主体内部；所述的固液分离器采用倾斜设置的管道，反应器主体在固液分离器上下部位之间仅通过倾斜设置的管道连通。其采用斜管沉淀的形式避免电吸附材料的流失同时保证出水SS指标，出水经出水堰溢流进入出水口流出反应器主体，出水自反应器主体顶部流出；管道为聚丙烯（PP）材质，出水堰和出水口均采用PVC材质；

所述的阳极板为铱镀层钛板，阴极板为钛板或者石墨板或者不锈钢板，隔膜为聚四氟乙烯膜或者聚偏氟乙烯膜。

所述的反应器主体的内部空间的高径比为1-20。

电吸附材料为粉末活性炭，粒径为50-100目，优选采用果壳类粉末状活性炭。

本实用新型所得到的一种电吸附法处理含锑废水的流化床反应器，可以通过施加电压或极化电势同时提高电吸附材料的吸附速率和吸附容量，是电极表面通过电位控制引起的吸附，主要发生在电极与溶液界面双电层。该技术具有能耗低、效率高、不产生二次污染等优势，是一种环境友好且高效的处理技术。使用该技术处理含锑废水，可将废水中锑从离子态变为零价锑且被吸附于吸附材料中，从而达到对金属锑的回收。

本实用新型将电吸附技术应用于处理含锑废水的反应器中，以流化床形式将电吸附材料置于阴极板与隔膜之间的阴极室内，实现了电吸附技术处理含锑废水同时回收金属锑的可行性；其应用表现于：含锑废水自反应器主体底部进入，经过电吸附室中（反应器主体内部空间）的阴极室，废水中的锑离子以+3价和+5价的离子形式存在于废水中，在通电条件下，阴极室中粉末活性炭通过极化作用而带电，形成微小负电极，活性炭表面得到电子从而对带正电荷的锑离子有吸引作用，协同活性炭本身的吸附作用将锑离子吸附到活性炭表面，锑离子在活性炭表面得到电子被还原为金属锑，从而达到回收的效果。

本实用新型将电吸附技术应用于处理含锑废水的流化床反应器中，主要反应机制依据双电层理论而来，其详细反应机制如下：当对电解质溶液中插入的电极施加电压后，若施加的电压比溶液的分解电压低，此时电荷会在电压条件下再一次进行分布、排列，正电极会吸引溶液中的负离子，同时负电极会吸引溶液中的正离子，如此电解质溶液和电极界面的电荷变化将会改变界面双电层的电位差，最终形成紧密的双电层，并在电极和电解液界面存储电荷；活性炭本身具有良好导电性，在外加电场作用下经过极化作用会带上与电极相同的电荷，使用隔膜将阳极隔离，则阴极室中活性炭被极化为无数小的阴极电极；根据双电层理论含锑废水中的正价态锑离子协同活性炭本身吸附作用被活性炭负电极所吸引，在双电层界面上得电子被还原为金属锑，附着与活性炭中。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图对本实用新型作进一步的描述。

实施例1：

如图1所示，本实施例描述的一种电吸附法处理含锑废水的流化床反应器，它包括反应器主体13、设置在反应器主体13上的进水口1、曝气系统、出水系统及电吸附机构，所述的反应器主体13为桶状结构，所述的进水口1设置在反应器主体13的下端，在反应器主体13内部的下端设置有曝气系统，在曝气系统上方的反应器主体13内部设置有电吸附机构，所述电吸附机构包括阳极板2、阴极板3、隔膜4及外部电源13，阳极板2、阴极板3和隔膜4均固定在反应器主体13内部，且阳极板2、阴极板3与反应器主体13之间绝缘，所述的隔膜4设置在阳极板2、阴极板3之间，且隔膜4与阳极板2、阴极板3之间均存在间隙，在隔膜4与阴极板3之间设置有电吸附材料5，外部电源13通过导线分别与阳极板2、阴极板3连接；所述的出水系统设置在反应器主体13的上端，所述的出水系统包括出水堰7和出水口8。

实施例2：

本实施例描述的一种电吸附法处理含锑废水的流化床反应器，它包括反应器主体13、设置在反应器主体13上的进水口1、曝气系统、出水系统及电吸附机构，所述的反应器主体13为桶状结构，所述的进水口1设置在反应器主体13的下端，在反应器主体13内部的下端设置有曝气系统，在曝气系统上方的反应器主体13内部设置有电吸附机构，所述电吸附机构包括阳极板2、阴极板3、隔膜4及外部电源13，阳极板2、阴极板3和隔膜4均固定在反应器主体13内部，且阳极板2、阴极板3与反应器主体13之间绝缘，所述的隔膜4设置在阳极板2、阴极板3之间，且隔膜4与阳极板2、阴极板3之间均存在间隙，在隔膜4与阴极板3之间设置有电吸附材料5，外部电源13通过导线分别与阳极板2、阴极板3连接；所述的出水系统设置在反应器主体13的上端，所述的出水系统包括出水堰7和出水口8。

反应器主体13采用3cm厚UPVC制成。上述的进水口1设置在反应器主体13的底部，废水自反应器主体13的底部进入。电极组数为1组，阴极板3、阳极板2和隔膜4均以卡槽的形式固定在反应器主体13的内部，且卡槽采用UPVC材质，能避免电解过程腐蚀的同时与反应器主体13绝缘，外部电源13和阴极板3、阳极板2之间的导线外设置导线管12，导线管12采用PVC材质，外部电源13为恒压直流电源13。

所述的曝气系统包括空气泵9、气管10和微孔曝气盘11，所述的微孔曝气盘11设置在反应器主体13的底部，空气泵9设置在反应器主体13的外部，空气泵9通过气管10与曝气盘11连接。所述的隔膜4与阴极板3之间形成阴极室，所述的电吸附材料5置于阴极室内。空气由空气泵9打入反应器主体13内，经微孔曝气盘11均匀布气，使电吸附材料5均匀悬浮于阴极室，呈流化床状态；优选的是气管10采用PVC材质，微孔曝气盘11采用钛合金材料，曝气强度为0.5-10L/（m²*s）。

所述的阳极板2、阴极板3的厚度均为2mm，隔膜4与阳极板2之间的间距为5cm，阳极板2与阴极板3之间的间距为3000cm。

实施例3：

本实施例描述的一种电吸附法处理含锑废水的流化床反应器，它包括反应器主体13、设置在反应器主体13上的进水口1、曝气系统、出水系统及电吸附机构，所述的反应器主体13为桶状结构，所述的进水口1设置在反应器主体13的下端，在反应器主体13内部的下端设置有曝气系统，在曝气系统上方的反应器主体13内部设置有电吸附机构，所述电吸附机构包括阳极板2、阴极板3、隔膜4及外部电源13，阳极板2、阴极板3和隔膜4均固定在反应器主体13内部，且阳极板2、阴极板3与反应器主体13之间绝缘，所述的隔膜4设置在阳极板2、阴极板3之间，且隔膜4与阳极板2、阴极板3之间均存在间隙，在隔膜4与阴极板3之间设置有电吸附材料5，外部电源13通过导线分别与阳极板2、阴极板3连接；所述的出水系统设置在反应器主体13的上端，所述的出水系统包括出水堰7和出水口8。

反应器主体13采用UPVC制成。上述的进水口1设置在反应器主体13的底部，废水自反应器主体13的底部进入。上述方案中的电极组数为1组，阴极板3、阳极板2和隔膜4均以卡槽的形式固定在反应器主体13的内部，且卡槽采用玻璃钢材质，能避免电解过程腐蚀的同时与反应器主体13绝缘，外部电源13和阴极板3、阳极板2之间的导线外设置导线管12，导线管12采用PVC材质，外部电源13为恒压直流电源13。

所述的曝气系统包括空气泵9、气管10和微孔曝气盘11，所述的微孔曝气盘11设置在反应器主体13的底部，空气泵9设置在反应器主体13的外部，空气泵9通过气管10与曝气盘11连接。所述的隔膜4与阴极板3之间形成阴极室，所述的电吸附材料5置于阴极室内。空气由空气泵9打入反应器主体13内，经微孔曝气盘11均匀布气，使电吸附材料5均匀悬浮于阴极室，呈流化床状态；优选的是气管10采用PVC材质，微孔曝气盘11采用钛合金材料，曝气强度为0.5-10L/（m²*s）。

作为优选，阳极板2与隔膜4之间的间距为2cm，阳极板2与阴极板3之间的间距为1200cm，反应器主体13的内部空间的水平截面为矩形。

所述的出水系统还包括固液分离器，固液分离器设置在电吸附机构与出水堰7之间的反应器主体13内部；所述的固液分离器采用倾斜设置的管道6，反应器主体13在固液分离器上下部位之间仅通过倾斜设置的管道6连通。其采用斜管沉淀的形式避免电吸附材料5的流失同时保证出水SS指标，出水经出水堰7溢流进入出水口8流出反应器主体13，出水自反应器主体13顶部流出；管道6为聚丙烯（PP）材质，出水堰7和出水口8均采用PVC材质；

所述的阳极板2为铱镀层钛板，阴极板3为钛板或者石墨板或者不锈钢板，隔膜4为聚四氟乙烯膜或者聚偏氟乙烯膜。

所述的反应器主体13的内部空间的高径比为15。

电吸附材料5为果壳类粉末活性炭，粒径为50-100目。

上述实施例与现有技术相比，电吸附法具有无二次污染、占地面积小、操作简单可控、运行成本低、处理效果佳等技术优势。本实用新型专利所述的电吸附法处理含锑废水的流化床反应器将电吸附技术应用于含锑废水处理中，通过双电层理论和活性炭本身吸附作用将锑吸附并还原，达到含锑废水中锑的去除及回收。

Claims (8)

1.一种电吸附法处理含锑废水的流化床反应器，其特征是：它包括反应器主体、设置在反应器主体上的进水口、曝气系统、出水系统及电吸附机构，所述的反应器主体为桶状结构，所述的进水口设置在反应器主体的下端，在反应器主体内部的下端设置有曝气系统，在曝气系统上方的反应器主体内部设置有电吸附机构，所述电吸附机构包括阳极板、阴极板、隔膜及外部电源，阳极板、阴极板和隔膜均固定在反应器主体内部，且阳极板、阴极板与反应器主体之间绝缘，所述的隔膜设置在阳极板、阴极板之间，且隔膜与阳极板、阴极板之间均存在间隙，在隔膜与阴极板之间设置有电吸附材料，外部电源通过导线分别与阳极板、阴极板连接；所述的出水系统设置在反应器主体的上端，所述的出水系统包括出水堰和出水口。

2.根据权利要求1所述的一种电吸附法处理含锑废水的流化床反应器，其特征是：所述的曝气系统包括空气泵、气管和微孔曝气盘，所述的微孔曝气盘设置在反应器主体的底部，空气泵设置在反应器主体的外部，空气泵通过气管与曝气盘连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种电吸附法处理含锑废水的流化床反应器，其特征是：所述的阳极板、阴极板的厚度均为0.5-4mm，隔膜与阳极板之间的间距为1-10cm，阳极板与阴极板之间的间距为100-5000cm。

4.根据权利要求1或2所述的一种电吸附法处理含锑废水的流化床反应器，其特征是：阳极板与隔膜之间的间距为1-3cm，阳极板与阴极板之间的间距为500-2000cm，反应器主体的内部空间的水平截面为矩形。

5.根据权利要求4所述的一种电吸附法处理含锑废水的流化床反应器，其特征是：所述的出水系统还包括固液分离器，固液分离器设置在电吸附机构与出水堰之间的反应器主体内部；所述的固液分离器采用倾斜设置的管道，反应器主体在固液分离器上下部位之间仅通过倾斜设置的管道连通。

6.根据权利要求5所述的一种电吸附法处理含锑废水的流化床反应器，其特征是：所述的阳极板为铱镀层钛板，阴极板为钛板或者石墨板或者不锈钢板，隔膜为聚四氟乙烯膜或者聚偏氟乙烯膜。

7.根据权利要求6所述的一种电吸附法处理含锑废水的流化床反应器，其特征是：所述的反应器主体的内部空间的高径比为1-20。

8.根据权利要求6所述的一种电吸附法处理含锑废水的流化床反应器，其特征是：电吸附材料为粉末活性炭，粒径为50-100目。