CN215327462U - 一种处理高浓度有机废水的三维电极反应装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种处理高浓度有机废水的三维电极反应装置，包括电解槽(10)，电解槽(10)中设置有三维电极系统，三维电极系统包括间隔正对设置的阳极板(2)和阴极板(4)以及填充在阳极板(2)和阴极板(4)之间的粒子电极(3)，电解槽(10)中还配置有pH自动调节系统和曝气装置(6)，曝气装置(6)的出气口设置在电解槽底部，用于向粒子电极(3)提供空气，使粒子与空气充分混合，同时起到搅拌作用。所述三维电极反应装置不需要额外添加催化剂和氧化剂，没有或很少产生二次污染，反应器设备占地面积小、操作简单；既可单独处理，又可与其它处理相结合，能高效处理高浓度有机废水。

Description

一种处理高浓度有机废水的三维电极反应装置

技术领域

本实用新型涉及污水处理技术领域，具体涉及一种处理高浓度有机废水的三维电极反应装置。

背景技术

随着工业迅速发展，废水的种类和数量迅猛增加，对水体的污染也日趋广泛和严重，威胁人类的健康和安全。工业废水中大多数是高浓度有机废水，高浓度有机废水主要是含有机物浓度高。一是COD含量很高，二是成分复杂，且含有毒性物质废水中有机物以芳香族化合物和杂环化合物居多，还多含有硫化物、氮化物、重金属和有毒有机物。

针对高浓度有机废水的处理，电化学法作为一种环境友好型技术，在环境污染治理等方面越来越受人们的重视。如今的发展趋势是，从二维电极逐渐趋向三维电极的研究。三维电极法可分为直接氧化、间接氧化以及填料表面的电吸附催化氧化。三维电极电解过程中不需要额外添加氧化剂，没有或很少产生二次污染；能量效率高，反应条件温和，一般在常温常压下即可进行；反应器设备占地面积小、操作简单；既可单独处理，又可与其它处理相结合，所以很灵活；因此，在环境质量要求比较高、处理水量较小的地区，三维电极电化学水处理技术是较好的选择。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种处理高浓度有机废水的三维电极反应装置，特别适合处理难降解的有机废水。

根据本实用新型的一种处理高浓度有机废水的三维电极反应装置，包括电解槽，电解槽中设置有三维电极系统，三维电极系统包括间隔正对设置的阳极板和阴极板以及填充在阳极板和阴极板之间的粒子电极，电解槽中还配置有pH自动调节系统和曝气装置，曝气装置的出气口设置在电解槽底部，用于向粒子电极提供空气，使粒子与空气充分混合，同时起到搅拌作用。

具体情况下，其中所述粒子电极是焦碳粒子。所述焦碳粒子表面负载有催化活性离子，表面形成催化活性层。优选情况下，其中所述粒子电极的粒径是2～3mm。

优选情况下，其中所述阳极板和阴极板材质为Ti₄O₇。Ti₄O₇具有良好导电性，并且Ti₄O₇钛板相比高纯钛板，具有析氧电位低和腐蚀速率低等优点，从而将其应用于污水处理电解槽中，能够抗酸碱腐蚀，具有稳定的电子传输效率。进一步地，所述阳极板和阴极板表面镀有钌、铅或锡的金属氧化物，金属氧化物作为催化剂，使反应速率加快，有效降解COD。

具体情况下，所述pH自动调节系统包括pH计、酸碱罐和酸碱电动阀，通过pH计实时检测电解槽中废水pH值，然后根据检测值自动开启酸碱电动阀，选择加碱或是加酸，自动调节废水pH值在设定范围内。

粒子电极是三维电极系统的核心材料之一，粒子电极的制备是关系到三维电极系统处理效果的关键技术。粒子电极装填在极板中间，极板分别与电源的正负电极链接，开通电源外加一定电压后，在极板间形成电场，电场感应使得每个粒子电极产生正负电极端，令每个粒子电极变成一个微电化学反应器从而大大提高电化学氧化反应效率。粒子电极的存在增加了电极的表面积，增大了物质移动速度，单位槽体积的处理量，能够有效的提高电化学氧化速率。

本实用新型中的三维电极系统中的粒子电极以焦碳为载体，经过酸性溶液的浸泡和清洗，彻底干净之后，分别在碱性条件下和硝酸银、硝酸汞溶液进行反应，通过碱热技术和化学沉淀热解技术在焦碳表面负载催化活性离子，使得该载体表面形成催化活性层，促进电荷转移和捕获，强化有机物的表面催化氧化并增强其导电性。

三维电极技术中的复极性粒子群电化学氧化法显现非法拉第效应，即电流效率大于100％，可达300％～600％。而普通电化学法却是遵守法拉第效应的，其电流效率仅能达到30-70％。因此，与传统的电化学装置比较，电流效率高出6-10倍，大大降低了处理成本，特别适合处理难降解的有机废水。

根据本实用新型的三维电极反应装置不需要额外添加催化剂和氧化剂，没有或很少产生二次污染，反应器设备占地面积小、操作简单；既可单独处理，又可与其它处理相结合，能高效处理高浓度有机废水。

附图说明

图1为本实用新型的三维电极反应装置的整体结构示意图。

图2为本实用新型的三维电极反应装置处理有机废水的效果图。

其中，附图标记分别代表：

1-进水泵，2-阳极板，3-焦炭粒子，4-阴极板，5-出水口，6-曝气装置，7-pH计，8-酸碱电动阀，9-酸碱罐，10-电解槽。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

参见图1，根据本实用新型的处理高浓度有机废水的三维电极反应装置，主要包括电解槽10、三维电极系统、pH自动调节系统和曝气装置6。

电解槽10前端设置有进水泵1，后端设置有出水口5。污水通过进水泵1进入电解槽10。三维电极系统包括间隔正对设置的阳极板2和阴极板4、以及填充在阳极板2和阴极板4之间的粒子电极3。阳极板2和阴极板4材质优选为Ti₄O₇，Ti₄O₇具有良好导电性，并且Ti₄O₇钛板相比高纯钛板，具有析氧电位低和腐蚀速率低等优点，从而将其应用于污水处理电解槽中，能够抗酸碱腐蚀，具有稳定的电子传输效率。进一步地，阳极板2和阴极板4表面镀有钌、铅或锡的金属氧化物，金属氧化物作为催化剂，使反应速率加快，有效降解COD。

粒子电极3选用焦碳粒子，焦碳粒子表面负载有催化活性离子，表面形成催化活性层。优选情况下，粒子电极3的粒径是2～3mm。

pH自动调节系统包括pH计7、酸碱罐9和酸碱电动阀8，通过pH计7实时检测电解槽10中废水pH值，然后根据检测值自动开启酸碱电动阀8，选择加碱或是加酸，自动调节废水pH值在6-8的设定范围内。

曝气装置6具体可以采用空气压缩机，通气管道伸入电解槽10的底部，出气口连接曝气板，曝气板上分布有孔径为5mm的曝气孔，孔间距为50mm，使电解槽内曝气均匀。

下面简要介绍本实用新型的三维电极反应装置处理有机废水的过程。

废水经过进水泵1进入三维电极系统，pH自动调节系统自动调节废水pH在6-8范围内。电解槽通过曝气装置使焦碳粒子与空气充分混合，可使焦碳粒子处于流化状态，同时进行氧化反应将已经电解的有害物质继续分解为无毒或低毒物质。废水处理完毕后经箱底排出口进行排出。废水处理效果参见图2。

应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本实用新型，但不以任何方式限制本实用新型。在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种处理高浓度有机废水的三维电极反应装置，其特征在于，包括电解槽(10)，电解槽(10)中设置有三维电极系统，三维电极系统包括间隔正对设置的阳极板(2)和阴极板(4)以及填充在阳极板(2)和阴极板(4)之间的粒子电极(3)，电解槽(10)中还配置有pH自动调节系统和曝气装置(6)，曝气装置(6)的出气口设置在电解槽底部，用于向粒子电极(3)提供空气，使粒子与空气充分混合，同时起到搅拌作用。

2.根据权利要求1所述的处理高浓度有机废水的三维电极反应装置，其特征在于，其中所述粒子电极(3)是焦碳粒子。

3.根据权利要求2所述的处理高浓度有机废水的三维电极反应装置，其特征在于，所述焦碳粒子表面负载有催化活性离子，表面形成催化活性层。

4.根据权利要求2所述的处理高浓度有机废水的三维电极反应装置，其特征在于，其中所述粒子电极(3)的粒径是2～3mm。

5.根据权利要求1所述的处理高浓度有机废水的三维电极反应装置，其特征在于，其中所述阳极板(2)和阴极板(4)材质为Ti₄O₇。

6.根据权利要求5所述的处理高浓度有机废水的三维电极反应装置，其特征在于，所述阳极板(2)和阴极板(4)表面镀有钌、铅或锡的金属氧化物。

7.根据权利要求1所述的处理高浓度有机废水的三维电极反应装置，其特征在于，所述pH自动调节系统包括pH计(7)、酸碱罐(9)和酸碱电动阀(8)，通过pH计实时检测电解槽中废水pH值，然后根据检测值自动开启酸碱电动阀，选择加碱或是加酸，自动调节废水pH值在设定范围内。

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