CN216191644U - 一种三维旋转电化学污水处理一体化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三维旋转电化学污水处理一体化装置，包括装置本体，装置本体内部从左到右依次包括控制区、电芬顿反应区、斜板澄清区以及多介质过滤区，电芬顿反应区、斜板澄清区以及多介质过滤区均依次连通。本发明的优点在于集电芬顿氧化工艺、澄清工艺、过滤工艺于一体，具有无需加药、绿色、氧化效率高等优势，能够应用于焦化废水、电镀废水、印染废水等生物难降解废水的治理。

Description

一种三维旋转电化学污水处理一体化装置

技术领域

本实用新型涉及污水处理技术领域，特别涉及一种三维旋转电化学污水处理一体化装置。

背景技术

芬顿作为高级氧化技术之一，在处理难生物降解废水的领域备受关注，近年来常被用于工业废水的预处理。传统的芬顿以铁做阳极，外部投加H₂O₂，在pH2~3条件下能够产生无选择性、强氧化性的羟基自由基。传统的芬顿具有加药成本高、含铁污泥量大、H₂O₂自淬灭等问题，并且受到pH的限制，并不能有效的对工业废水进行处理。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种三维旋转电化学污水处理一体化装置。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种三维旋转电化学污水处理一体化装置，其特征在于，包括装置本体，所述装置本体内部从左到右依次包括控制区、电芬顿反应区、斜板澄清区以及多介质过滤区，所述电芬顿反应区、斜板澄清区以及多介质过滤区均依次连通，所述装置本体左侧设置有进水管，所述进水管的进水口设置于装置本体外部左侧，所述进水管的出水口贯穿控制区底部并设置于电芬顿反应区底部，所述电芬顿反应区设置有旋转电芬顿反应器，所述旋转电芬顿反应器与控制区电性连接，所述旋转电芬顿反应器包括搅拌机、活性碳纳米板阴极、石墨阳极以及泡沫镍铁三维电极，所述搅拌机上端固定设置于电芬顿反应区的装置本体上端，所述搅拌机输出端与石墨阳极上端固定连接，所述石墨阳极底部与泡沫镍铁三维电极中部固定连接，所述活性碳纳米板阴极固定设置于泡沫镍铁三维电极两侧，所述斜板澄清区内固定安装有斜板澄清器，所述多介质过滤区上方设置有出水口。

优选的，所述装置本体于进水管下方还设置有排泥管，所述排泥管一端设置于装置本体外部左侧，所述排泥管另一端贯穿控制区、电芬顿反应区、斜板澄清区并设置于斜板澄清器底部，所述排泥管两侧设置有排泥支管，所述排泥支管上方设置有排泥口。

优选的，所述进水管两侧于电芬顿反应区内设置有布水管。

优选的，所述活性碳纳米板阴极共设置有两块，所述活性碳纳米板阴极为弧度为180°的圆弧型，所述活性碳纳米板阴极对称设置于泡沫镍铁三维电极侧面，所述石墨阳极设置于活性碳纳米板阴极内侧。

优选的，所述搅拌机输出端靠近石墨阳极处固定设置有数片搅拌叶轮。

优选的，所述电芬顿反应区与斜板澄清区的连通处设置于上方，所述电芬顿反应区与斜板澄清区的连通处设置有溢流口。

优选的，所述斜板澄清器共设置有两个，且上下呈相反摆放方向，上方所述斜板澄清器内斜管直径为30mm，下方所述斜板澄清器内斜管直径为50mm，两个所述斜板澄清器内斜管倾角均为60°。

优选的，所述斜板澄清区与多介质过滤区的连通处设置于下方，所述多介质过滤区内由上至少分别设置有无烟煤层、石英砂层以及磁铁矿层，所述磁铁矿层底部固定设置有多孔板，所述多孔板底部中央安装有中心导流筒，所述多孔板于中心导流筒四周固定设置有数个水帽。

优选的，所述装置本体于石英砂层与磁铁矿层右侧设置有反洗进水口，所述装置本体右侧于无烟煤层上方设置有反洗出水口，所述反洗出水口与无烟煤层通过管道连通。

综上所述，本实用新型的有益效果为：

（1）本实用新型以泡沫镍负载铁作为三维粒子催化电极，两块弧度为180°的活性碳纳米板为阴极，石墨棒为阳极引入芬顿反应体系，以电能为驱动力,三维粒子电极在电场的作用下溶出Fe2+，阴极还原反应原位产H2O2，通过搅拌机转动带动阴极极板旋转，提高溶解氧传质效率，本实用新型无需添加任何药剂，也无需添加任何空气/氧气源，具有绿色、高效、节能的特点。

（2）本实用新型将阴极旋转电芬顿反应器、泡沫镍负载铁催化床、折流斜板澄清、多介质过滤器等工艺结合起来，通过合理布置，使原本流程长、占地大的工艺流程压缩至一个较小的、紧凑的一体化装置中，减少了占地面积、基建投入。

（3）两块轻质的弧度为180°的缺陷型碳纳米板为阴极板，具有良好的导电性和抗腐蚀性，较高的析氢电位，对H₂O₂的催化分解活性较低，无毒性，溶解氧在阴极界面电子氧还原原位产生H₂O₂,避免了H₂O₂储存和运输的风险。

（4）在阴极和阳极的底部固定三维粒子电极的反应活化床。三维粒子电极在电场的作用下分解产生Fe³⁺，Fe³⁺又能在阴极表面被还原成Fe²⁺，大大降低了含铁污泥量，同时泡沫镍颗粒能够增强电解水产氧的能力，底部三维粒子活化床在旋转电机的作用下，能产生大量的活性氧气泡，增强阴极还原产H₂O₂的效率，同时降低传质的阻力。

（4）电芬顿阴极旋转，既能对反应溶液进行搅拌，又能增强溶解氧对阴极的传质效率。

（5）本实用新型装置集电芬顿高级氧化工艺、澄清工艺、过滤工艺于一体，具有无需加药、绿色、氧化效率高等优势，能够应用于焦化废水、电镀废水、印染废水等生物难降解废水的治理。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明，本实施例不构成对本实用新型的限制。

如图1所示的一种三维旋转电化学污水处理一体化装置，包括装置本体1，装置本体1内部从左到右依次包括控制区2、电芬顿反应区3、斜板澄清区4以及多介质过滤区5，电芬顿反应区3、斜板澄清区4以及多介质过滤区5均依次连通，装置本体1左侧设置有进水管6，进水管6的进水口设置于装置本体1外部左侧，进水管6的出水口贯穿控制区2底部并设置于电芬顿反应区3底部，进水管6两侧于电芬顿反应区3内设置有布水管，电芬顿反应区3设置有旋转电芬顿反应器，旋转电芬顿反应器与控制区2电性连接，旋转电芬顿反应器包括搅拌机7、活性碳纳米板阴极8、石墨阳极9以及泡沫镍铁三维电极10，搅拌机7上端固定设置于电芬顿反应区3的装置本体1上端，搅拌机7输出端与石墨阳极9上端固定连接，石墨阳极9底部与泡沫镍铁三维电极10中部固定连接，活性碳纳米板阴极8固定设置于泡沫镍铁三维电极10两侧，斜板澄清区4内固定安装有斜板澄清器11，多介质过滤区5上方设置有出水口12。

装置本体1于进水管6下方还设置有排泥管13，排泥管13一端设置于装置本体1外部左侧，排泥管13另一端贯穿控制区2、电芬顿反应区3、斜板澄清区4并设置于斜板澄清器11底部，排泥管13两侧设置有排泥支管15，排泥支管15上方设置有排泥口。

活性碳纳米板阴极8共设置有两块，活性碳纳米板阴极8为弧度为180°的圆弧型，活性碳纳米板阴极8对称设置于泡沫镍铁三维电极10侧面，石墨阳极9设置于活性碳纳米板阴极8内侧，设置了圆弧面的旋转电极，圆弧面能增加还原溶解氧的活性位点，阴极随着电机旋转能够防止H₂O₂的自分解。在阴极和阳极的底部固定三维粒子电极的反应活化床，三维粒子电极在电场的作用下分解产生Fe³⁺，Fe³⁺又能在阴极表面被还原成Fe²⁺，大大降低了含铁污泥量，同时泡沫镍颗粒能够增强电解水产氧的能力，底部三维粒子活化床在旋转电机的作用下，能产生大量的活性氧气泡，增强阴极还原产H₂O₂的效率，同时降低传质的阻力。

搅拌机7输出端靠近石墨阳极9处固定设置有数片搅拌叶轮16，搅拌叶轮16转动时会带动两块活性碳纳米板阴极8，加快溶解氧从泡沫镍铁三维电极10向阴极界面的传质，减少了氧的传质阻力。

电芬顿反应区3与斜板澄清区4的连通处设置于上方，电芬顿反应区3与斜板澄清区4的连通处设置有溢流口17。

斜板澄清器11共设置有两个，且上下呈相反摆放方向，上方斜板澄清器11内斜管直径为30mm，下方斜板澄清器11内斜管直径为50mm，两个斜板澄清器11内斜管倾角均为60°，污水经过斜板澄清区4，大大减缓了水体的流速，能够最大程度的截留产生的絮体污泥。

斜板澄清区4与多介质过滤区5的连通处设置于下方，多介质过滤区5内由上至少分别设置有无烟煤层18、石英砂层19以及磁铁矿层20，磁铁矿层20底部固定设置有多孔板21，多孔板21底部中央安装有中心导流筒22，多孔板21于中心导流筒22四周固定设置有数个水帽14。

装置本体1于石英砂层19与磁铁矿层20右侧设置有反洗进水口23，所述装置本体1右侧于无烟煤层18上方设置有反洗出水口24，所述反洗出水口24与无烟煤层18通过管道连通。

本实用新型的具体反映流程为：污水由进水管6进入到电芬顿反应区3，当水浸没整个圆筒状电极后，通过控制区2开启电芬顿反应区3的电源，电芬顿反应区3阴极由两块轻质、弧度为180°活性碳纳米板组成，阳极为石墨电极，电芬顿反应区3底部由泡沫镍铁三维电极组成，整个电芬顿反应区3与搅拌机7相连接，搅拌机7的转速为10rpm，当搅拌叶轮16转动时会带动两块碳纳米板阴极8转动，加快溶解氧从泡沫镍铁三维电极10向阴极界面的传质，减少了氧的传质阻力，电芬顿反应区3的水力停留时间约为10~15min，反应完的污水经由溢流孔到达斜板澄清区4。

斜板澄清区4由两组摆放方向相反的Φ50mm斜管、Φ30mm斜管组成，斜管的倾斜角60°、沉淀面积10m²、高度1m，污水经过斜板澄清区4，大大减缓了水体的流速，能够最大程度的截留产生的絮体污泥。

经过斜板澄清区4的水流进多介质过滤区5，整体装填高度为1.2m，反洗进水口24和反洗出水口25由自动阀门控制，能够定时自动反洗。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，不用于限制本实用新型，本领域技术人员可以在本实用新型的实质和保护范围内，对本实用新型做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种三维旋转电化学污水处理一体化装置，其特征在于，包括装置本体，所述装置本体内部从左到右依次包括控制区、电芬顿反应区、斜板澄清区以及多介质过滤区，所述电芬顿反应区、斜板澄清区以及多介质过滤区均依次连通，所述装置本体左侧设置有进水管，所述进水管的进水口设置于装置本体外部左侧，所述进水管的出水口贯穿控制区底部并设置于电芬顿反应区底部，所述电芬顿反应区设置有旋转电芬顿反应器，所述旋转电芬顿反应器与控制区电性连接，所述旋转电芬顿反应器包括搅拌机、活性碳纳米板阴极、石墨阳极以及泡沫镍铁三维电极，所述搅拌机上端固定设置于电芬顿反应区的装置本体上端，所述搅拌机输出端与石墨阳极上端固定连接，所述石墨阳极底部与泡沫镍铁三维电极中部固定连接，所述活性碳纳米板阴极固定设置于泡沫镍铁三维电极两侧，所述斜板澄清区内固定安装有斜板澄清器，所述多介质过滤区上方设置有出水口。

2.根据权利要求1所述的一种三维旋转电化学污水处理一体化装置，其特征在于：所述装置本体于进水管下方还设置有排泥管，所述排泥管一端设置于装置本体外部左侧，所述排泥管另一端贯穿控制区、电芬顿反应区、斜板澄清区并设置于斜板澄清器底部，所述排泥管两侧设置有排泥支管，所述排泥支管上方设置有排泥口。

3.根据权利要求1所述的一种三维旋转电化学污水处理一体化装置，其特征在于：所述进水管两侧于电芬顿反应区内设置有布水管。

4.根据权利要求1所述的一种三维旋转电化学污水处理一体化装置，其特征在于：所述活性碳纳米板阴极共设置有两块，所述活性碳纳米板阴极为弧度为180°的圆弧型，所述活性碳纳米板阴极对称设置于泡沫镍铁三维电极侧面，所述石墨阳极设置于活性碳纳米板阴极内侧。

5.根据权利要求1所述的一种三维旋转电化学污水处理一体化装置，其特征在于：所述搅拌机输出端靠近石墨阳极处固定设置有数片搅拌叶轮。

6.根据权利要求1所述的一种三维旋转电化学污水处理一体化装置，其特征在于：所述电芬顿反应区与斜板澄清区的连通处设置于上方，所述电芬顿反应区与斜板澄清区的连通处设置有溢流口。

7.根据权利要求1所述的一种三维旋转电化学污水处理一体化装置，其特征在于：所述斜板澄清器共设置有两个，且上下呈相反摆放方向，上方所述斜板澄清器内斜管直径为30mm，下方所述斜板澄清器内斜管直径为50mm，两个所述斜板澄清器内斜管倾角均为60°。

8.根据权利要求1所述的一种三维旋转电化学污水处理一体化装置，其特征在于：所述斜板澄清区与多介质过滤区的连通处设置于下方，所述多介质过滤区内由上至少分别设置有无烟煤层、石英砂层以及磁铁矿层，所述磁铁矿层底部固定设置有多孔板，所述多孔板底部中央安装有中心导流筒，所述多孔板于中心导流筒四周固定设置有数个水帽。

9.根据权利要求8所述的一种三维旋转电化学污水处理一体化装置，其特征在于：所述装置本体于石英砂层与磁铁矿层右侧设置有反洗进水口，所述装置本体右侧于无烟煤层上方设置有反洗出水口，所述反洗出水口与无烟煤层通过管道连通。

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