CN213651964U - 一种电场催化芬顿反应器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及环保处理设备的领域，尤其是涉及一种电场催化芬顿反应器。其技术方案的要点是：包括直流电源、电流流向转换组件、容置体以及电解组件；所述电解组件包括第一极板以及第二极板，所述第一极板以及所述第二极板分别固定连接于所述容置体内，第一极板与所述第二极板相对；所述第一极板以及所述第二极板分别与所述电流流向转换组件连接，所述电流流向转换组件与所述直流电源连接，所述电流流向转换组件用于切换直流电的电流方向、以使阳极以及阴极在第一极板与所述第二极板处对调，本申请具有提升反应器的耐用性、便于更换极板以及调控芬顿反应速率等功能。

Description

一种电场催化芬顿反应器

技术领域

本申请涉及环保处理设备的领域，尤其是涉及一种电场催化芬顿反应器。

背景技术

环保是时代发展趋势，在工业化生产中，废水类的排放物质是地表污染的主要来源，如垃圾渗滤液、印染废水以及含油废水等；在对废水进行处理时，通常采取芬顿反应分解废水内的氰化物以及酚类物质，以实现对废水进行环保处理，降低废水的COD指数，提升废水的可生化性，便于对废水作进一步的净化处理。

目前，在进行芬顿反应时，通常使用到电芬顿反应器，在相关技术中，电芬顿反应器的主要包括电源、阴极板、阳极板以及储蓄池等部件，阳极板以及阴极板设置为多块，多块阳极板以及阴极板安装于储蓄池内，电源分别连接至阴极板以及阳极板内，将废水、亚铁溶液以及双氧水通入储蓄池内，并接通电源，在阴极板以及阳极板的电化学作用下，持续产生亚铁离子和/或过氧化氢，并发生芬顿反应，产生具有强氧化活性的羟基自由基［·OH］，对污染物质氧化处理，同时，阳极板处还可将杂质电吸附，进而加速芬顿反应。

针对上述中的相关技术，相关技术中的电芬顿反应器在长期使用过程中，存在阳极板腐蚀过快的缺陷，反应器的耐用性还存在较大的改进空间。

实用新型内容

为了提升反应器的耐用性，本申请提供一种电场催化芬顿反应器。

本申请提供的一种电场催化芬顿反应器采用如下的技术方案：

一种电场催化芬顿反应器，包括直流电源、电流流向转换组件、容置体以及电解组件；所述电解组件包括第一极板以及第二极板，所述第一极板以及所述第二极板分别固定连接于所述容置体内，第一极板与所述第二极板相对；所述第一极板以及所述第二极板分别与所述电流流向转换组件连接，所述电流流向转换组件与所述直流电源连接，所述电流流向转换组件用于切换直流电的电流方向、以使阳极以及阴极在第一极板与所述第二极板处对调。

通过采用上述技术方案，在电流流向转换组件的作用下，使得阳极以及阴极可在第一极板与第二极板处对调，反应器在工作时间相同的前提下，相较于相关技术中极性固定的阳极板以及阴极板，第一极板以及第二极板单独工作的时间缩短，极板的腐蚀得到延缓，反应器的耐用性进而得到提升。

优选的，所述电解组件还包括设置于所述容置体上的若干块中间极板，所述中间极板分别与所述第一极板与所述第二极板相对，若干块所述中间极板将所述容置体内部分隔形成若干个净化腔，所述中间极板上贯穿设置有过水孔，若干个所述净化腔经由过水孔依次相连，所述容置体上分别开设有进水口以及出水口，所述进水口与所述出水口分别与位于若干个所述净化腔两端的两个所述净化腔连通。

通过采用上述技术方案，一方面，若干块中间极板可提升反应器的极水比，进而提升电解效率；另一方面，中间极板可分别与第一极板与第二极板形成独立电场，并且相邻两个中间极板之间形成独立电场，不同的独立电场分别位于不同的净化腔内，当废水从进水口处通入净化腔时，在水压的作用下，废水经由过水孔依次流经若干个净化腔，最终从出水口处流出，在此过程中，废水经过若干个电场净化，实现多级净化，净化效果得到提升，结构设计巧妙。

优选的，若干块所述中间极板在所述第一极板与所述第二极板之间呈间隔设置，所述过水孔位于所述中间极板的一侧，相邻两块中间极板的两个过水孔分别靠近容置体的相对两侧。

通过采用上述技术方案，呈间隔设置的若干块中间极板实现对若干个净化腔进行分隔，并使净化腔呈通道状；此时，相邻两块中间极板的两个过水孔可使得水流流动时呈蛇形环绕，延长了流动行程，进而使得废水在电场内部的分解处理时间得到提升，污水处理质量最终得到提升。

优选的，所述第一极板与第二极板之间的距离在0.1m至3m之间。

通过采用上述技术方案，当第一极板与第二极板之间的间距在0.1m以下时，第一极板与第二极板对液体电解的区域过小，影响电解效率；另外，当第一极板与第二极板之间的距离大于3m时，电场的强度过小，造成电流过小，影响电解效率，当第一极板与第二极板之间的距离在0.1m至3m之间时具有较好的电解效率。

优选的，所述容置体上设置有曝气组件，所述曝气组件包括曝气管以及气泵，所述曝气管设置于所述容置体的底部，所述曝气管与所述容置体内部连通，所述曝气管与所述气泵连接。

通过采用上述技术方案，气泵可将空气经由曝气管运送至容置体内部，空气将废水、双氧水以及亚铁溶液混合搅拌，以增强污染物在反应器内的传质条件，提高处理效果。

优选的，所述曝气管包括主管以及支管，所述主管与所述气泵连接，所述支管为若干根，若干根所述支管与所述主管连通，所述主管以及若干根所述支管均匀延伸并排布于容置体的底部。

通过采用上述技术方案，空气从主管处流动至支管处，均匀排布于容置体底部的主管以及支管可将空气均匀排放至废水内，曝气更加均匀，曝气效果得到提升。

优选的，所述直流电源的电压可调，电压处于25V至600V之间。

通过采用上述技术方案，电压可依据实际需要作对应调整，当电压改变时，容置体内的电流密度随即改变，进而可实现对催化效率进行调控，提升了设备的可操作性，结构实用。

优选的，所述第一极板与所述第二极板均为活性电极或惰性电极。

通过采用上述技术方案，活性电极或惰性电极可满足电解需求，满足实际使用工况。

优选的，所述容置体为塑料容置体。

通过采用上述技术方案，塑料容置体具有绝缘的功能，安全性较高，并且结构牢固、造价低廉，满足实际使用需求。

优选的，所述容置体上分别开设有亚铁溶液流入口以及双氧水流入口。

通过采用上述技术方案，亚铁溶液流入口可便于对亚铁溶液进行投放，并且双氧水流入口可便于对双氧水进行投料，两者相结合可提升设备投料时的便捷性。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1、阳极以及阴极可在第一极板与第二极板之间对调，进而减少可溶性阳极板钝化以及延缓活性板腐蚀，相较于相关技术中的反应器，极板的更换频率可从两个月延长至四个月以上，反应器的耐用性得到较好的提升；

2、常规的电催化反应器内的极板数量多且布置密集，本申请的极板设置数量较少，相较于常规的电催化反应器而言，更换极板的工作量得到较大下降；

3、直流电压可调，可控性较强，通过调大电压，可加速羟基自由基［·OH］的产生，进而加快芬顿反应的速率。

附图说明

图1是本申请实施例1的结构示意图。

图2是本申请实施例2的结构示意图。

图3是本申请实施例3的结构示意图。

附图标记说明：1、直流电源；2、电流流向转换组件；3、容置体；31、进水口；32、出水口；33、亚铁溶液流入口；34、双氧水流入口；35、净化腔；4、电解组件；41、第一极板；42、第二极板；43、中间极板；431、过水孔；5、曝气组件；51、曝气管；511、主管；512、支管；52、气泵。

具体实施方式

以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种电场催化芬顿反应器。

实施例1：

参照图1，一种电场催化芬顿反应器，包括直流电源1、电流流向转换组件2、容置体3以及电解组件4，直流电源1与电流流向转换组件2相连，电流流向转换组件2与电解组件4相连，电解组件4设置于容置体3上，容置体3用于承载电解组件4以及容置亚铁溶液、双氧水以及废水，直流电源1用于提供直流电，电流流向转换组件2用于改变直流电的电流方向，电解组件4在电流作用下产生电场，以产生芬顿反应。

请继续参照图1，为实现对亚铁溶液、双氧水以及废水进行容置，其中，容置体3可以是池体、罐体或者箱体等，可实现对液体进行容置的容器均可尝试采用，在本实施例中，容置体3选用为池体以作示例。在此，容置体3上分别开设有亚铁溶液流入口33以及双氧水流入口34，同时还开设有进水口31以及出水口32，亚铁溶液流入口33、双氧水流入口34、进水口31以及出水口32均贯穿设置于池体的底部，容置体3上可固定安装若干根接入管道，若干根接入管道分别与亚铁溶液流入口33、双氧水流入口34、进水口31以及出水口32一一对应连通，通过安装接入管道，亚铁溶液流入口33、双氧水流入口34以及进水口31可分别对接至相应的供给设备中，相应的供给设备可分别将亚铁溶液、双氧水以及废水流入容置体3内进行容置，并在容置体3内对污染物进行芬顿处理，处理后的废水最后可从出水口32处流出。

进一步地，容置体3为塑料容置体，通常，可采用PP、PVC或者PE等材料，塑料容置体具有绝缘的功能，将塑料材料作为容置体3的制造材料，在此可提升容置体3的安全性；此外，容置体3的形状可依据实际需要作调整，在本实施例中，容置体3的外缘轮廓形状为矩形，同时也可以将容置体3的形状设置为圆形、多边形或者其余的不规则形状，此处不对容置体3的外缘轮廓形状作限制。

请继续参照图1，为实现对废水进行电解处理，在本实施例中，电解组件4包括第一极板41以及第二极板42。其中，第一极板41与第二极板42均可选用为活性电极或惰性电极，一方面，在活性电极中，可选用铁板、铝板或者铜板等，另一方面，在惰性电极中，可选用石墨或者铂等，活性电极或惰性电极在多次可满足电解需求，在此可根据实际成本需要对阴极板以及阳极板的材料作选择。

另外，第一极板41以及第二极板42分别固定连接于容置体3内。在本实施例中，第一极板41与第二极板42分别固定安装于池体上相对的两侧内壁上，此时，第一极板41与第二极板42相互平行，并且第一极板41与第二极板42相对，第一极板41以及第二极板42分别与电流流向转换组件2电性连接，直流电从直流电源1处流处流经电流流向转换组件2并最终流动至第一极板41以及第二极板42处，电流流向转换组件2用于切换直流电的电流方向，以使阳极以及阴极在第一极板41与第二极板42处对调。

通常，可通过改变电线的接头方向的方式实现阴极以及阳极的对调，比如可以将电流流向转换组件2选用为单刀双掷继电器一类的元件；另外，也可以设置相应的控制电路，通过控制电路对电流流向进行切换，例如可以使用直流电电源输出电极极性切换控制电路，该控制电路通过切换电源连接输出端的走线方式以实现反转直流电电源的输出电极，其中，直流电电源输出电极极性切换控制电路主要包括两个开关组，两个开关组分别包括A1、A2以及B1、B2，A1分别电连接于第一极板41以及直流电源1的正极，A2分别电连接于第二极板42与直流电源1的负极，B1分别电连接于第二极板42与直流电源1的正极，B2分别电连接于第一极板41与直流电源1的负极，通过分别控制两组开关组的启闭，即可实现电流方向的切换；此外还可以使用大电流晶体管或者可控硅整流电路等对直流电流方向进行控制，可实现对直流电源1所输出的直流电流进行方向切换的电子元器件或者电路均可尝试选用，此处不对电流流向转换组件2的具体结构形式作限制。

此外，电流流向转换组件2与直流电源1电性连接，直流电源1可以采用可调直流稳压电源，使得直流电源1的电压可调，在本实施例中，电压处于25V至600V之间，比如可以是30V、100V、200V、300V、400V、500V或者590V等，电压可依据实际需要作对应调整，当电压改变时，容置体3内的电流密度随即改变，进而可实现对催化效率进行调控。

在此，直流电源1对第一极板41与第二极板42提供电压，使得第一极板41与第二极板42之间形成电场产生电流，实现电解反应，在反应器工作相同时间的前提条件下，阳极以及阴极可在第一极板41与第二极板42处对调，相较于相关技术中极性固定的阳极板以及阴极板，第一极板41以及第二极板42单独工作的时间缩短，延缓极板腐蚀。

进一步地，第一极板41与第二极板42之间的距离在0.1m至3m之间，比如可以为0.5m、1m、2m或者2.8m等，在此区间范围内，第一极板41与第二极板42之间具有较好的电解效率。

请继续参照图1，为提升物质的传质条件，容置体3上设置有曝气组件5，曝气组件5包括曝气管51以及气泵52，曝气管51设置于容置体3的底部，并其曝气管51均匀环绕设置于容置体3的底部，在本实施例中，曝气管51可通过管道抱箍固定于容置体3处。另外，曝气管51上可贯穿设置有若干个通气孔，若干个通气孔可沿着曝气管51的长度方向呈均匀排布，通气孔的设置数量可依据实际需要作对应设置，此处不对通气孔的设置数量作限制。在此，曝气管51经由通气孔与容置体3内部连通，曝气管51的内的空气可从通气孔处流动至池体内，曝气管51的一端可穿设至容置体3外，并且曝气管51的一端与气泵52固定连接，气泵52可将空气经由曝气管51运送至容置体3内部，空气将废水、双氧水以及亚铁溶液混合搅拌，以增强污染物在反应器内的传质条件，提高处理效果。

实施例1的实施原理为：在电流流向转换组件2的作用下，阳极以及阴极可在第一极板41与第二极板42处对调，进而减少可溶性阳极板钝化以及延缓活性板腐蚀，相较于相关技术中的反应器，极板的更换频率可从两个月延长至四个月以上，反应器的耐用性得到较好的提升。

同时，曝气管51可对容置体3内输送空气，产生曝气效果，增强污染物在反应器内的传质条件，提高芬顿反应的处理效果。

实施例2：

参照图2，本实施例与实施例1的区别点在于，电解组件4还包括设置于容置体3上的若干块中间极板43，中间极板43可提升反应器的极水比。在本实施例中，中间极板43选用为一块以作示例，另外，中间极板43的具体设置数量还可在2至6块之间，在此将中间极板43的设置数量定义为若干块。

其中，中间极板43固定安装于容置体3内，中间极板43分别与第一极板41与第二极板42相平行，使得中间极板43的相对两侧分别与第一极板41与第二极板42相对，一块中间极板43将容置体3的内部分隔形成两个净化腔35，中间极板43分别与第一极板41以及第二极板42形成独立电场，两个独立电场对应位于两个净化腔35内。

若中间极板43为若干块，则若干块中间极板43在第一极板41与第二极板42之间呈间隔设置，并且若干块中间极板43相互平行，若干块中间极板43分别与第一极板41与第二极板42相对，此时若干块中间极板43将容置体3内部对应分隔形成若干个净化腔35，中间极板43可分别与第一极板41与第二极板42形成独立电场，并且相邻两个中间极板43之间形成独立电场，不同的独立电场分别位于不同的净化腔35内。

另外，中间极板43上贯穿设置有过水孔431，过水孔431位于中间极板43的顶部位置，过水孔431分别与本实施例中的两个净化腔35连通；若当隔水腔具有多个时，若干个净化腔35可经由若干个过水孔431依次相连；进水口31与出水口32分别与位于若干个净化腔35两端的两个净化腔35连通，当废水从进水口31处通入净化腔35时，在水压的作用下，废水经由过水孔431依次流经若干个净化腔35，最终从出水口32处流出，在此过程中，废水经过若干个电场净化，实现多级净化。

进一步地，过水孔431可以位于中间极板43靠近池体侧壁的一侧，此时将进水口31与出水口32设置于池体远离过水孔431的一侧，以延长废水流动距离。

请继续参照图2，本实施例与实施例1的区别点还在于，曝气管51包括主管511以及支管512，主管511的一端贯穿池体并且与气泵52连接，支管512可以为若干根，支管512的设置数量与净化腔35的设置数量相一致，若干根支管512的一端与主管511固定连接并且与主管511连通，主管511依次贯穿多个净化腔35，若干根支管512对应延伸至若干个净化腔35内，使得主管511以及若干根支管512均匀延伸并排布于容置体3的底部，通气孔可分别开设于主管511或者支管512上，空气从主管511处流动至支管512处，均匀排布于容置体3底部的主管511与支管512可将空气经由通气孔均匀排放至废水内，曝气更加均匀，曝气效果得到提升。

实施例2的实施原理为：通过设置中间极板43以满足极水比要求，并且通过中间极板43实现多级净化，净化效果得到提升，此外，通过调整曝气管51的排布方式，满足多个净化腔35内的净化需求，提升曝气效果。

实施例3：

参照图3，本实施例与实施例2的区别在于，中间极板43的设置数量为两块，相邻两块中间极板43的两个过水孔431分别靠近容置体3的相对两侧，即相邻两块极板上的两个过水孔431分别靠近池体的相对两侧侧壁处，此时，分别靠近容置体3相对两侧的相邻两块中间极板43的两个过水孔431可使得水流流动时呈蛇形环绕，延长了废水的流动行程。

实施例3的实施原理为：将相邻两块中间极板43的两个过水孔431分别靠近容置体3的相对两侧，使水流流动时呈蛇形环绕，废水在电场内部的分解处理时间得到提升，污水处理质量得到提升。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电场催化芬顿反应器，其特征在于：包括直流电源(1)、电流流向转换组件(2)、容置体(3)以及电解组件(4)；

所述电解组件(4)包括第一极板(41)以及第二极板(42)，所述第一极板(41)以及所述第二极板(42)分别固定连接于所述容置体(3)内，第一极板(41)与所述第二极板(42)相对；

所述第一极板(41)以及所述第二极板(42)分别与所述电流流向转换组件(2)连接，所述电流流向转换组件(2)与所述直流电源(1)连接，所述电流流向转换组件(2)用于切换直流电的电流方向、以使阳极以及阴极在第一极板(41)与所述第二极板(42)处对调。

2.根据权利要求1所述的一种电场催化芬顿反应器，其特征在于：所述电解组件(4)还包括设置于所述容置体(3)上的若干块中间极板(43)，所述中间极板(43)分别与所述第一极板(41)与所述第二极板(42)相对，若干块所述中间极板(43)将所述容置体(3)内部分隔形成若干个净化腔(35)，所述中间极板(43)上贯穿设置有过水孔(431)，若干个所述净化腔(35)经由过水孔(431)依次相连，所述容置体(3)上分别开设有进水口(31)以及出水口(32)，所述进水口(31)与所述出水口(32)分别与位于若干个所述净化腔(35)两端的两个所述净化腔(35)连通。

3.根据权利要求2所述的一种电场催化芬顿反应器，其特征在于：若干块所述中间极板(43)在所述第一极板(41)与所述第二极板(42)之间呈间隔设置，所述过水孔(431)位于所述中间极板(43)的一侧，相邻两块中间极板(43)的两个过水孔(431)分别靠近容置体(3)的相对两侧。

4.根据权利要求1所述的一种电场催化芬顿反应器，其特征在于：所述第一极板(41)与第二极板(42)之间的距离在0.1m至3m之间。

5.根据权利要求1所述的一种电场催化芬顿反应器，其特征在于：所述容置体(3)上设置有曝气组件(5)，所述曝气组件(5)包括曝气管(51)以及气泵(52)，所述曝气管(51)设置于所述容置体(3)的底部，所述曝气管(51)与所述容置体(3)内部连通，所述曝气管(51)与所述气泵(52)连接。

6.根据权利要求5所述的一种电场催化芬顿反应器，其特征在于：所述曝气管(51)包括主管(511)以及支管(512)，所述主管(511)与所述气泵(52)连接，所述支管(512)为若干根，若干根所述支管(512)与所述主管(511)连通，所述主管(511)以及若干根所述支管(512)均匀延伸并排布于容置体(3)的底部。

7.根据权利要求1所述的一种电场催化芬顿反应器，其特征在于：所述直流电源(1)的电压可调，电压处于25V至600V之间。

8.根据权利要求1所述的一种电场催化芬顿反应器，其特征在于：所述第一极板(41)与所述第二极板(42)均为活性电极或惰性电极。

9.根据权利要求1所述的一种电场催化芬顿反应器，其特征在于：所述容置体(3)为塑料容置体。

10.根据权利要求1所述的一种电场催化芬顿反应器，其特征在于：所述容置体(3)上分别开设有亚铁溶液流入口(33)以及双氧水流入口(34)。

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