CN210559547U

CN210559547U - 一种连续处理有机废水的脉冲三维电极装置

Info

Publication number: CN210559547U
Application number: CN201920862302.8U
Authority: CN
Inventors: 王波
Original assignee: Shanghai Municipal Engineering Design Insitute Group Co Ltd
Current assignee: Shanghai Municipal Engineering Design Insitute Group Co Ltd
Priority date: 2019-06-10
Filing date: 2019-06-10
Publication date: 2020-05-19
Anticipated expiration: 2029-06-10

Abstract

本实用新型公开一种连续处理有机废水的脉冲三维电极装置，其特征在于所述装置包括依次连接的配水区、电化学反应区和沉淀区，配水区通过进水提升泵连接进水管，电化学反应区前后设置溢流配水堰，并通过溢流配水堰与配水区及沉淀区相连，配水区设水力搅拌器，电化学反应区内设有串联连接的若干个三维电极电解槽。本实用新型中在进出水端设配水区和搅拌器，利于均匀进水和废水预处理；将多个电解槽串联，在达到可观的处理规模的同时也保证处理时间和处理效果；末端设置沉淀区对电化学降解有机废水产生的絮体初步沉降，保证出水水质。

Description

一种连续处理有机废水的脉冲三维电极装置

技术领域

本实用新型涉及有机废水处理技术领域，尤其是连续处理有机废水的脉冲三维电极装置。

背景技术

三维电极是一种新型电化学反应器，它是在传统的二维电解槽电极间填充粒状或碎屑状电极材料，使装填的电极材料表面带电，成为新的一级（即第三极）。这种电极有一定的立体构型，比表面积大大增加，反应器内的传质过程得到了极大改善。三维电极体系具有几乎不添加化学药品、后处理简单、运行管理简便、占地面积小等优点。

然而三维电极水处理技术更多的是基于间断式进水的三维电极反应器开展研究，目前主要停留于宏观理论和机理研究阶段。主要存在阶段性进水无法实现大规模应用，电解时间延长后粒子电极易堵塞，体系中电势分布不均匀导致局部区域出现死区或发生副反应，电极材料的腐蚀和钝化导致电流效率降低等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，推广三维电极在有机废水处理中的应用和研究，而提出的一种连续处理有机废水的脉冲三维电极装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种连续处理有机废水的脉冲三维电极装置，其特征在于所述装置包括依次连接的配水区、电化学反应区和沉淀区，配水区通过进水提升泵连接进水管，电化学反应区前后设置溢流配水堰，并通过溢流配水堰与配水区及沉淀区相连，配水区设水力搅拌器，电化学反应区内设有串联连接的若干个三维电极电解槽。

进一步地，所述脉冲三维电极装置包括槽体，槽体的中部设电化学反应区，电化学反应区内设有若干块阴极板，两块相邻阴极板之间设一块阳极板，电化学反应区内还布设有若干粒子电极，最前面一块阴极板的前方为配水区，最后面一块阴极板的后方为沉淀区，阴极板和阳极板错位设置，其中阴极板与槽体第一侧相连，与槽体第二侧之间形成间隙，阳极板则与槽体第二侧相连，与槽体第一侧之间形成间隙，形成串联连接的若干个三维电极电解槽；最前面一块阴极板靠近槽体第二侧的一侧设前溢流配水堰，使得配水区和电化学反应区之间通过前溢流配水堰相连，最后面一块阴极板靠近槽体第二侧的一侧设后溢流配水堰，使得沉淀区和电化学反应区之间通过后溢流配水堰相连。

进一步地，所述阳极板采用镀钌铱的钛极板，阴极板采用石墨极板，粒子电极采用柱状活性炭。

进一步地，所述的电化学反应区底部设置穿孔曝气管，曝气管通过储气罐与空气压缩机相连，通过储气罐控制均匀曝气，提高氧化处理效果。所述的曝气管敷设于电化学反应区底部，可通过气量调节使粒子电极成流化态。

进一步地，所述的三维电极反应装置含有与配水区的入水口相连的进水提升泵，并设流量计调节进水流速，从而调节污水停留时间。

进一步地，所述阴极板与电源的负极连接，所述阳极板与电源的正极连接，所述电源采用高频脉冲电源，脉冲伺服形式为正脉冲、电压15V、占空比30%、频率2kHz。

进一步地，所述的配水区、电化学反应区和沉淀区底部均设有出水管，可实现放空、排泥检修盒反冲洗的作用。

进一步地，沉淀区下层设排泥管，上层设出水管。

采用折板推流电化学反应器，分为配水区、电化学反应区和沉淀区三个区域。有机废水经进水提升泵进入反应器前端配水区，配水区设水力搅拌器，视水质情况可在此处进行预处理；为了保证电化学反应区水流稳定，其前后端设置溢流配水堰；经预处理之后的废水进入电化学反应区，电化学反应区根据停留时间要求和废水处理效果，可设1~N个三维电极电解槽串联，阴、阳极极板相互错开一定间隙布置，实现废水折板推流连续处理，便于后期检修，电解槽底部设放空管；沉淀区可将有机物降解产生的絮体初步沉降，下层设排泥管，上层清水经出水管溢流出水，得到处理后的水体，从而实现废水的连续处理。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型中，本三维电极装置进水设置提升泵和流量计，并在进水端设配水区和搅拌器，利于均匀进水和废水预处理；将多个电解槽串联，在达到可观的处理规模的同时也保证处理时间和处理效果；末端设置沉淀区对电化学降解有机废水产生的絮体初步沉降，保证出水水质；同时在各区域设置放空管，便于日常检修、维护；本三维电极装置采用折板推流的方式连续处理有机废水，可实现废水处理的工业化应用。

2、本实用新型中，本三维电极装置采用高频脉冲电源作为供电系统，利用电能的瞬间释放，促进电能在反应体系中转化为有机物降解驱动力；阳极板采用镀钌铱的钛极板，其有着较高的极化曲线和抗钝化效果，阴极板采用导电性能良好和结构稳定的石墨极板。脉冲供电对极板的腐蚀效果小，延长了极板的使用寿命。

3、本实用新型中，本三维电极装置底部敷设穿孔曝气管，进行均匀曝气，敷设曝气管的作用：一、通过曝气搅拌可以加大电解槽内的传质效果；二、曝气使得粒子电极处于流化状态，防止电极堵塞；三、曝气增加了水中的含氧量，可在高频脉冲作用下产生H₂O₂和·OH，提高了处理效率；四、装置运行一段时间后，将进水换成清水后，可起到曝气反冲洗的作用。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图，其中：1-进水管，2-进水提升泵，3-流量计，4-搅拌器，5-放空管，6-溢流堰，7-出水管，8-配水区，9-电化学反应区，10-沉淀区，11-石墨阴极板，12-钛阳极板，13-活性炭粒子电极，14-脉冲电源，15-空气压缩机，16-储气罐，17-穿孔曝气管。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参照图1，一种连续处理有机废水的脉冲三维电极装置，包括脉冲电源14、电化学反应器9、阴极板11、阳极板12、粒子电极13、进水泵2、空气压缩机15等；主体结构为配水区8、电化学反应区9、沉淀区10依次连接得到；三维电极电化学反应器采用有机玻璃材质，其体积可根据处理规模进行调整；配水区8设置搅拌器4，可根据进水水质情况适当加药进行预处理，使电化学降解前的有机废水浓度更均匀，同时设置进水溢流配水堰6，保证电化学反应区9水流稳定；电化学反应区9根据处理规模和停留时间要求可设1~N个电解槽串联，采用阴极板11、阳极板12交错布置，阴阳极板通过反应器壁设置的卡槽固定，中间填充柱状颗粒的活性炭粒子电极13形成三维电极电解槽，并于电解槽底部敷设穿孔曝气管17，提高传质效果，从而形成折流依次经过多个电解槽实现连续、高效处理；电化学降解后的水通过溢流堰6进入沉淀区10，此处溢流堰高度低于配水区溢流堰，经沉淀区初步沉降后从出水管7出水。

所述阳极板采用镀钌铱的钛极板，阴极板采用石墨极板，活性炭粒子电极采用柱状活性炭（Ф=3~4mm，L=10mm）作为床体填料，填充量为600g/L。

待处理的有机废水经提升泵2由进水管1进入配水区8，启动搅拌器4；预处理后的废水溢流进入电化学反应区9，与此同时打开高频脉冲电源14，电源正极连接的镀钌铱的钛极板12，负极连接石墨极板11，在高频脉冲的作用下复极化使填充的活性炭粒子13带电，产生更多的高能电子；然后打开空气压缩机14和储气罐15向电解槽曝气，以提高传质效率和水中氧化性物质的量，同时减少死区和钝化；通过电化学降解后的尾水溢流进入沉淀区10，沉降后上清液由出水管7排出。于出水口7接收试样进行水质检测，实验结果表明，在上述实验条件下，电化学反应区停留时间50min后，COD由500mg/L降至126mg/L，去除率达到74.8%。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种连续处理有机废水的脉冲三维电极装置，其特征在于所述装置包括依次连接的配水区、电化学反应区和沉淀区，配水区通过进水提升泵连接进水管，电化学反应区前后设置溢流配水堰，并通过溢流配水堰与配水区及沉淀区相连，配水区设水力搅拌器，电化学反应区内设有串联连接的若干个三维电极电解槽。

2.根据权利要求1所述的脉冲三维电极装置，其特征在于：所述脉冲三维电极装置包括槽体，槽体的中部设电化学反应区，电化学反应区内设有若干块阴极板，两块相邻阴极板之间设一块阳极板，电化学反应区内还填充有若干粒子电极，最前面一块阴极板的前方为配水区，最后面一块阴极板的后方为沉淀区，阴极板和阳极板错位设置，其中阴极板与槽体第一侧相连，与槽体第二侧之间形成间隙，阳极板则与槽体第二侧相连，与槽体第一侧之间形成间隙，形成串联连接的若干个三维电极电解槽；最前面一块阴极板靠近槽体第二侧的一侧设前溢流配水堰，使得配水区和电化学反应区之间通过前溢流配水堰相连，最后面一块阴极板靠近槽体第二侧的一侧设后溢流配水堰，使得沉淀区和电化学反应区之间通过后溢流配水堰相连。

3.根据权利要求2所述的脉冲三维电极装置，其特征在于：所述阳极板采用镀钌铱的钛极板，阴极板采用石墨极板，粒子电极采用柱状活性炭。

4.根据权利要求2所述的脉冲三维电极装置，其特征在于：所述的电化学反应区底部设置穿孔曝气管，曝气管通过储气罐与空气压缩机相连。

5.根据权利要求2所述的脉冲三维电极装置，其特征在于：所述阴极板与电源的负极连接，所述阳极板与电源的正极连接，所述电源采用高频脉冲电源。

6.根据权利要求2所述的脉冲三维电极装置，其特征在于：所述的配水区、电化学反应区和沉淀区底部均设有出水管，可实现放空、排泥检修和反冲洗的作用。

7.根据权利要求1所述的脉冲三维电极装置，其特征在于：所述的三维电极反应装置含有与配水区的入水口相连的进水提升泵，并设流量计调节进水流速。