CN220537557U - 一种电芬顿有机废水处理装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电芬顿有机废水处理装置，其其包括反应池应模块；反应池上设置有进水口和出水口；反应模块包括电源、阴极反应组件和阳极反应件。阴极反应组件包括转轴、驱动元件，以及一个或多个桨叶组；转轴与反应池的内腔转动连接；桨叶组包括多片桨叶。桨叶均采用导电材料；转轴由驱动元件旋转；所述的阳极反应件呈筒状，且套置在桨叶组的外侧；各桨叶均与电源的负极电连接；阳极反应件与电源的正极电连接。本实用新型通过将转轴和桨叶均采用导电材料，在反应过程中，桨叶与外围筒状的阳极反应件配合，桨叶的转动加速桶内的液体流动，增加了桨叶与溶解在有机废水中的PMS氧化剂的接触率，从而提升作为电芬顿应阴极的桨叶反应效率。
Description
技术领域
本实用新型属于有机废水处理技术领域，具体涉及一种电芬顿有机废水处理装置。
背景技术
一直以来，高浓度难降解有机废水是水处理技术的难点问题。此类废水主要是染料、农药、医药、化工、焦化等生产过程中产生的废水，废水污染物浓度高、毒性大、盐分较高难于生物降解，因此必须采用预处理技术和方法，才能有效妥善处理。
电芬顿反应的基本原理是溶解氧在适合的阴极材料表面通过发生两电子的氧化还原反应产生H2O2，生成的H2O2能够与溶液中的Fe2+催化剂反应产生强氧化剂羟基自由基(·OH)，应用·OH无选择性的强氧化能力达到去除难降解有机物的目的。高级氧化技术主要利用羟基自由基等活性物质将有机物进行氧化分解，在提高废水生化性和深度处理中均有显著效果。硫酸根自由基具有仅次于F2的氧化还原电位，且半衰期长达4s，能够保证有足够的时间与污染物质作用而使污染物发生氧化分解。
现有高级氧化技术中，采用能够生成硫酸根自由基、羟基自由基等自由基的氧化剂进行反应处理，通常受氧化剂溶解在有机污水中的效率；以及激活氧化剂的效率所影响。同时，有机废水中残留的小颗粒杂质将附着在电芬顿反应中，阴极和阳极的反应件上，将降低阴极和阳极的反应件与有机废水的接触面积，从而影响反应的进行。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种电芬顿有机废水处理装置。
本实用新型提供一种电芬顿有机废水处理装置，其包括反应池应模块；反应池上设置有进水口和出水口；所述的反应模块包括电源、阴极反应组件和阳极反应件。所述的阴极反应组件包括转轴、驱动元件，以及一个或多个桨叶组；转轴与反应池的内腔转动连接；桨叶组包括多片桨叶。
各片桨叶绕转轴轴线的周向均布；桨叶均采用导电材料；转轴由驱动元件旋转；所述的阳极反应件呈筒状，且套置在桨叶组的外侧；各桨叶均与电源的负极电连接；阳极反应件与电源的正极电连接。
作为优选，所述的转轴上设置有多个桨叶组；各桨叶组间隔固定在转轴上；所述的相邻两个桨叶组的间距为8cm～15cm；各个桨叶的长度为7cm～20cm。
作为优选，所述的阳极反应件采用具有铱涂层的金属钛。阳极反应件的内径为20cm～50cm。
作为优选，该装置还包括吸附组件；所述的吸附组件包括吸附圆盘和催化吸附剂；吸附圆盘固定在反应池内，且位于阳极反应件的底部；吸附圆盘呈网格状结构，且承载有催化吸附剂。
作为优选，该装置还包括清洁模块；清洁模块包括滑块、丝杠、摇杆和清洁刷；反应池的底壁上开设有滑槽；丝杠与滑槽内壁构成转动副；摇杆固定在丝杠的一端；滑块滑动连接在滑槽内，且与丝杠构成螺纹副；清洁刷固定在滑块的顶面上；清洁刷的移动路径经过吸附圆盘的底面。
作为优选，所述的催化吸附剂采用酞菁铁掺杂石墨球颗粒；酞菁铁掺杂石墨球颗粒的粒径为0.2cm～0.4cm。
作为优选，该装置还包括废水预滤模块；废水预滤模块包括废水预滤板和多根通水管；废水预滤板与反应池的池壁固定，且位于进水口的下方；废水预滤板上开设有多个通水槽；各通水槽内均安装有通水管；各通水管上设置有滤网。
作为优选，该装置还包括PMS加料装置；反应池的顶部设置有加药口；PMS加料装置的输出口与反应池的加药口连接。
作为优选，所述的反应模块还包括曝气装置；曝气装置包括曝气管和微气泡发生器；曝气管设置在反应池内腔的底部；曝气管与微气泡发生器的输出端连接。
作为优选，还包括pH检测装置；所述的pH检测装置包括pH计和显示控制面板；pH计固定在反应池池口处；pH计的探头设置在反应池内；pH计与显示控制面板通信连接。
本实用新型具有的有益效果是：
1、本实用新型中的转轴和桨叶均采用导电材料，使得转轴和桨叶作为电源形成的电芬顿系统的阴极；在反应过程中，桨叶与外围筒状的阳极反应件配合，桨叶的转动加速桶内的液体流动，增加了桨叶与溶解在有机废水中的PMS氧化剂的接触率，从而提升作为电芬顿应阴极的桨叶反应效率。同时桨叶的转动将对有机废水进行搅拌处理，将加速PMS氧化剂的溶解，从而提升对有机废水的处理效率。
2、本实用新型通过在废水预滤板上设置带有滤网的通水管，对有机废水中的大颗粒杂质进行初步过滤；同时，在通水管下方设置吸附圆盘和催化吸附剂，通过催化吸附剂对有机废水中小颗粒杂质进行吸附，避免了杂质附着在阳极反应件和阴极反应组件上，影响反应的进行。
3、本实用新型通过将阳极反应件设计呈空心套筒状，并套置在阴极反应组件外围，使得阳极反应件增加了与有机废水的接触面积，也减小了电芬顿系统的使用空间，从而提升对有机废水的处理效率。
4、本实用新型通过在吸附圆盘下方设置清洁模块，通过清洁模块对附着在催化吸附剂上的小颗粒杂质进行清除，提升催化吸附剂的使用的可持续性。
5、本实用新型通过填料圆盘中的酞菁铁掺杂石墨既能作为有机废水中小颗粒物的过滤器，又可以为电芬顿反应提供所需的Fe2+，还能活化PMS产生硫酸根自由基降解有机污染物。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图。
其中，1、反应池；2、废水预滤模块；2-1、废水预滤板；2-2、通水管；3、PMS加料装置；4、pH检测装置；4-1、pH计；4-2、显示控制面板；5、反应模块；5-1、转轴；5-2、桨叶组；5-3、电源；5-4、阳极反应件；5-5、吸附圆盘；5-6、微气泡发生器；6、清洁模块；6-1、滑块；6-2、丝杠；6-3、摇杆；6-4、清洁刷。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，一种电芬顿有机废水处理装置，包括反应池1、PMS加料装置3、pH检测装置4，以及安装在反应池1内的废水预滤模块2、反应模块5、清洁模块6。反应池1的顶端和底端分别开设有进水口和出水口。废水预滤模块2包括废水预滤板2-1和多根通水管2-2。废水预滤板2-1与反应池1的池壁固定，且位于进水口的下方。废水预滤板2-1将反应池1分隔为位于上方的进水区域和位于下方的反应区域。废水预滤板2-1上开设有多个连通进水区域和反应区域的通水槽。各根通水管2-2通过可拆卸的方式安装在各个通水槽内。各根通水管2-2的管口处安装有滤网。有机废水从进水口处输入；流经通水管2-2时，滤网将有机废水中的大颗粒物进行过滤。通过拆卸通水管2-2，将滤网上的颗粒物进行清洗。
PMS加料装置3安装在反应池1的池口处，且出料口设置在反应区域内。PMS加料装置3用于向反应池1的反应区域内投放PMS高级氧化剂(过硫酸盐)。其中，PMS高级氧化剂浓度范围为20～50mmol/L。
pH检测装置4包括pH计4-1和显示控制面板4-2。pH计4-1固定在反应池1池口处；pH计4-1的探头设置在反应池1的反应区域内，用于检测反应池1中有机废水的pH值。pH计4-1与显示控制面板4-2通信连接；从而实时监测已处理废水pH的变化，并呈现于显示控制面板4-2上。
反应模块5包括电源5-3、曝气装置，以及安装在反应池1的反应区域内的吸附组件、阴极反应组件和阳极反应件5-4。电源5-3为恒电流模式，电流密度为10～20mA/cm2。电源5-3的正极和负极分别与阳极反应件5-4和阴极反应组件电连接，形成电芬顿系统。曝气装置包括微气泡发生器5-6和曝气管。微气泡发生器5-6固定在反应池外壁上，曝气管设置在反应池内腔的底部；曝气管与微气泡发生器的输出端连接。微气泡发生器5-6用于向电芬顿反应提供所需的氧气。微气泡发生器5-6的输出参数为：压力20～30KPa，微气泡流量20～30ml/min；微气泡发生器5-6生成的微气泡直径为150nm。
阴极反应组件包括转轴5-1、驱动元件和多个桨叶组5-2。转轴5-1与反应池1底壁构成转动副。多个桨叶组5-2间隔固定在转轴5-1上。相邻两个桨叶组5-2的间距为8cm～15cm。桨叶组5-2由三片桨叶组成。各片桨叶绕转轴5-1轴线的周向均布。桨叶的长度为7cm～20cm。转轴5-1和桨叶均采用金属钛制成，且与电源5-3的负极连通。驱动元件采用电机，用于驱动转轴5-1绕轴心转动。工作过程中，转轴5-1和桨叶作为电芬顿反应的阴极，将激活溶解在有机废水中的PMS，使得HSO5 -得到电子，生成硫酸根自由基。污染物与硫酸根自由基进行反应，生成氧化副产物、二氧化碳和水。同时，阴极通过电源产生电子，与H+和O2反应生成H2O2。动力元件驱动转轴5-1转动，从而带动桨叶绕转轴5-1轴线进行转动；桨叶对加入的PMS进行搅拌，加速PMS的溶解。
阳极反应件5-4采用铱涂层钛板。将铱涂层钛板卷曲，形成直径为20cm～50cm的筒状结构。阳极反应件5-4套置在阴极反应组件的外围，且与反应池1的池壁固定。工作过程中，对阳极反应件5-4进行通电，有机废水中阳极反应件5-4附近的Fe2+与H2O2反应失去电子生成羟基自由基。
吸附组件包括吸附圆盘5-5和催化吸附剂。吸附圆盘5-5固定在反应池1内，且位于阳极反应件5-4的底部。吸附圆盘5-5呈网格状结构，且承载有催化吸附剂。在工作过程中，从通水管2-2管口处流出的有机废水将流经吸附圆盘5-5；催化吸附剂既能对有机废水中的小颗粒杂质进行吸附，又可以活化PMS。
催化吸附剂采用酞菁铁掺杂石墨球颗粒。酞菁铁掺杂石墨球颗粒的粒径在0.2cm～0.4cm。酞菁铁掺杂石墨球颗粒将激活PMS，使得HSO5 -生成硫酸根自由基。同时酞菁铁掺杂石墨球也为电芬顿系统提供Fe2+。在电芬顿反应过程中，Fe2+和H2O2进行反应，生成羟基自由基。有机污染物与羟基自由基发生反应，生成氧化副产物、二氧化碳和水。
清洁模块6包括滑块6-1、丝杠6-2、摇杆6-3和清洁刷6-4。反应池1的底壁上开设有滑槽。丝杠6-2与滑槽内壁构成转动副。摇杆6-3固定在丝杠6-2的一端，用于驱动丝杠6-2转动。滑块6-1滑动连接在滑槽内，且与丝杠6-2构成螺纹副。清洁刷6-4固定在滑块6-1的顶面上。当结束对有机废水处理后，摇杆6-3驱动滑块6-1在滑槽内往复运动，清洁刷6-4的刷毛通过过水孔，对酞菁铁掺杂石墨球颗粒表面吸附的颗粒物进行清除。
本实施例中，废水预滤模块2和清洁模块6均为非必要的技术特征；本领域技术人员可以根据实际需求，删去废水预滤模块2和清洁模块6。
本实用新型的工作原理为：
从进水口处通入有机废水，有机废水流经通水管2-2，并通过通水管2-2上的滤网将大颗粒物质进行过滤。有机废水流入反应池1的反应区域；有机废水流经吸附圆盘5-5，有机废水中的小颗粒物被吸附圆盘5-5上的酞菁铁掺杂石墨球颗粒进行吸附；同时，酞菁铁掺杂石墨球颗粒向有机废水提供Fe2+,酞菁铁掺杂石墨球也能活化PMS。经过二次处理的有机废水从吸附圆盘5-5中流出，并随着有机废水的持续通入，反应池1中反应区域的有机废水水位持续上升。
通过PMS加料装置3向有机废水中加入PMS。动力元件驱动转轴5-1转动，从而带动桨叶绕转轴5-1轴线进行转动；桨叶对加入的PMS进行搅拌，并激活；加速PMS的溶解。微气泡发生器5-6向反应池内的有机废水持续通入O2。电源5-3对与正连通的阳极反应件5-4，和与负极连通的转轴5-1、桨叶进行通电。通电过程中，阴极反应件转轴5-1与桨叶附近产生电子与H+和O2反应生成H2O2；阳极反应件5-4附近的Fe2+与H2O2反应失去电子生成羟基自由基，生成Fe3+又会在阴极得到电子变为Fe2+，降低了铁泥的产生。同时，转轴5-1和桨叶作为电芬顿系统的阴极，将激活溶解在有机废水中的PMS，使得HSO5 -生成硫酸根自由基。污染物与硫酸根自由基或羟基自由基进行反应，生成氧化副产物、二氧化碳和水。
完成反应的废水从反应池底部的出水口排出。废水排出完毕后，转动摇杆6-3，摇杆6-3驱动滑块6-1在滑槽内往复运动，固定在滑块6-1顶部的清洁刷6-4的刷毛穿过吸附圆盘的网口，对酞菁铁掺杂石墨球颗粒表面吸附的颗粒物进行清除。
Claims (10)
1.一种电芬顿有机废水处理装置，包括反应池（1）和反应模块（5）；反应池（1）上设置有进水口和出水口；所述的反应模块（5）包括电源（5-3）、阴极反应组件和阳极反应件（5-4）；其特征在于：所述的阴极反应组件包括转轴（5-1）、驱动元件，以及一个或多个桨叶组（5-2）；转轴（5-1）与反应池（1）的内腔转动连接；桨叶组（5-2）包括多片桨叶；各片桨叶绕转轴（5-1）轴线的周向均布；桨叶均采用导电材料；转轴（5-1）由驱动元件旋转；所述的阳极反应件（5-4）呈筒状，且套置在桨叶组（5-2）的外侧；各桨叶均与电源（5-3）的负极电连接；阳极反应件（5-4）与电源（5-3）的正极电连接。
2.根据权利要求1所述的一种电芬顿有机废水处理装置，其特征在于：所述的转轴（5-1）上设置有多个桨叶组（5-2）；各桨叶组（5-2）间隔固定在转轴（5-1）上；所述的相邻两个桨叶组（5-2）的间距为8cm～15cm；各个桨叶的长度为7cm～20cm。
3.根据权利要求1所述的一种电芬顿有机废水处理装置，其特征在于：所述的阳极反应件（5-4）采用具有铱涂层的金属钛；阳极反应件（5-4）的内径为20cm～50cm。
4.根据权利要求1所述的一种电芬顿有机废水处理装置，其特征在于：还包括吸附组件；所述的吸附组件包括吸附圆盘（5-5）和催化吸附剂；吸附圆盘（5-5）固定在反应池（1）内，且位于阳极反应件（5-4）的底部；吸附圆盘（5-5）呈网格状结构，且承载有催化吸附剂。
5.根据权利要求1所述的一种电芬顿有机废水处理装置，其特征在于：还包括清洁模块（6）；清洁模块（6）包括滑块（6-1）、丝杠（6-2）、摇杆（6-3）和清洁刷（6-4）；反应池（1）的底壁上开设有滑槽；丝杠（6-2）与滑槽内壁构成转动副；摇杆（6-3）固定在丝杠（6-2）的一端；滑块（6-1）滑动连接在滑槽内，且与丝杠（6-2）构成螺纹副；清洁刷（6-4）固定在滑块（6-1）的顶面上；清洁刷（6-4）的移动路径经过吸附圆盘（5-5）的底面。
6.根据权利要求4所述的一种电芬顿有机废水处理装置，其特征在于：所述的催化吸附剂采用酞菁铁掺杂石墨球颗粒；酞菁铁掺杂石墨球颗粒的粒径为0.2cm～0.4cm。
7.根据权利要求1所述的一种电芬顿有机废水处理装置，其特征在于：还包括废水预滤模块（2）；废水预滤模块（2）包括废水预滤板（2-1）和多根通水管（2-2）；废水预滤板（2-1）与反应池（1）的池壁固定，且位于进水口的下方；废水预滤板（2-1）上开设有多个通水槽；各通水槽内均安装有通水管（2-2）；各通水管（2-2）上设置有滤网。
8.根据权利要求1所述的一种电芬顿有机废水处理装置，其特征在于：还包括PMS加料装置（3）；反应池（1）的顶部设置有加药口；PMS加料装置（3）的输出口与反应池（1）的加药口连接。
9.根据权利要求1所述的一种电芬顿有机废水处理装置，其特征在于：所述的反应模块（5）还包括曝气装置；曝气装置包括曝气管和微气泡发生器（5-6）；曝气管设置在反应池（1）内腔的底部；曝气管与微气泡发生器（5-6）的输出端连接。
10.根据权利要求1所述的一种电芬顿有机废水处理装置，其特征在于：还包括pH检测装置（4）；所述的pH检测装置（4）包括pH计（4-1）和显示控制面板（4-2）；pH计（4-1）固定在反应池（1）池口处；pH计（4-1）的探头设置在反应池（1）内；pH计（4-1）与显示控制面板（4-2）通信连接。
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