申請日2015.06.16
公開(公告)日2015.12.09
IPC分類號C02F1/46; C02F101/30; C02F1/74
摘要
本實用新型結構簡單，安裝、維修方便，通過將電解技術與流化床技術的結合，可提高廢水處理效果。此外，通過利用在運行過程中高速循環(huán)的催化載體的清掃作用，可保持極板的清潔，使反應連續(xù)、穩(wěn)定運行。
摘要附圖
權利要求書
1.一種新型三維電芬頓水處理裝置，其特征在于組成部分包括設備殼體、筒形陽極板、三相分離器、排氣口、頂蓋板、填充于設備殼體中的催化載體、進水管、出水溢流槽、出水管、直流電源、曝氣器;筒形陽極板設置在殼體內部，由絕緣材料固定;三相分離器位于筒形陽極板上部;曝氣器位于反應器底部;進水口位于殼體中下部，出水口位于殼體中上部;頂蓋板位于設備頂部，通過螺絲與設備殼體固定;頂蓋板上開孔，銅排或銅線通過該孔與陽極板連接。
2.根據權利要求1所述裝置，其特征是殼體采用為鈦材、不銹鋼或碳鋼材質，與直流電源負極連接，作為陰極使用，橫截面為方形或圓形。
3.根據權利要求1所述裝置，其特征是采用筒形DSA電極或不銹鋼電極的陽極板，橫截面為方形或圓形。
4.根據權利要求1所述裝置，其特征是底部設置錐形斗，斗邊呈45°-60°，斗高200mm-800mm。
5.根據權利要求1所述裝置，其特征是進水管管底距離設備底部200mm-800mm;出水管管底距離設備頂部100mm-500mm。
6.根據權利要求1所述裝置，其特征是陽極板底邊距離設備底部高度200mm-800mm，頂邊距離設備頂部高度為500mm-1500mm。
7.根據權利要求1所述裝置，其特征是三相分離器斜邊呈45°-60°。
8.根據權利要求1所述裝置，其特征是，采用絕緣材質頂蓋板。
9.根據權利要求1所述裝置，其特征是內設置的催化載體填充率為5%-30%。
說明書
一種新型三維電芬頓水處理裝置
技術領域
本發(fā)明涉及廢水處理領域，尤其涉及一種對廢水中難生物降解有機物高效處理的新型三維電芬頓水處理裝置。
技術背景
隨著高級氧化技術(AOPs)的不斷發(fā)展，其在難降解污染物的處理上發(fā)揮了重要的作用。它是利用活性極強的自由基氧化分解水中的有機污染物，像·OH具有很高的氧化能力，降解氧化水中的污染物，使其轉化為CO2和H2O。芬頓法就是高級氧化技術的一種，它是利用Fe2+和H2O2反應，生成強氧化性的·OH，由于·OH具有很高的氧化電位和無選擇性，因此其可以降解氧化多種有機污染物。
基于傳統(tǒng)芬頓試劑的作用機理，電芬頓也是由H2O2和Fe2+反應產生強氧化性的·OH。其中H2O2的電化學產生是通過在陰極充氧或曝氣的條件下，發(fā)生氧氣的還原生成的，而Fe2+也可以通過陰極的還原反應得到。
在酸性條件下，通過充氧或曝氣的方法，氧氣在陰極會發(fā)生2e還原反應，如式(1)所示，產生H2O2。在此過程中，氧氣首先溶解在溶液中，然后在溶液中遷移到陰極表面，在那還原成H2O2。而在堿性溶液中，氧氣發(fā)生反應如式(2)所示，生成HO2-。
O2+2H++2e→H2O2(1)
O2+H2O+2e→HO2-+OH-(2)
在電芬頓中，溶液中的Fe3+可通過反應(3)在陰極還原成Fe2+。
Fe3++e→Fe2+(3)
電芬頓有其自身的優(yōu)勢：電化學產生H2O2，可避免其在運輸、儲存和操作的危險;由于陰極持續(xù)的Fe2+再生提高了有機污染物的降解速率，這也減小了污泥;在最佳條件下，可實現(xiàn)低花費小的全部礦化的可行性。
目前最常見的電芬頓反應器主要為二維反應器，其主要的缺點是有效面積較小、電流效率較低。三維電芬頓反應器針對二維電芬頓反應器存在的以上不足，通過在反應器中均勻布置多孔性物質或催化性，起到擴大了接觸反應面積、提高傳質速率的作用。盡管如此，現(xiàn)有的三維電芬頓裝置仍存在著混合效果不理想、運行過程中易帶來短流現(xiàn)象、電流效率仍有待提高、極板易結垢從而影響處理效果等不足。
發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題主要是針對目前電芬頓技術存在的不足，提供一種高效、經濟、穩(wěn)定的三維電芬頓水處理裝置。
本發(fā)明主要通過以下途徑實現(xiàn)：一種新型三維電芬頓水處理裝置，其組成部分包括設備殼體、筒形陽極板、三相分離器、排氣口、頂蓋板、填充于設備殼體中的催化載體、進水管、出水溢流槽、出水管、直流電源、曝氣器;筒形陽極板設置在殼體內部，由絕緣材料固定;三相分離器位于筒形陽極板上部;曝氣器位于反應器底部;進水口位于殼體中下部，出水口位于殼體中上部;頂蓋板位于設備頂部，通過螺絲與設備殼體固定;頂蓋板上開孔，銅排或銅線通過該孔與陽極板連接。
所述裝置的殼體材質為鈦材、不銹鋼或碳鋼，與直流電源負極連接，作為陰極使用，橫截面為方形或圓形。
所述裝置的筒形陽極板采用DSA電極或不銹鋼電極，橫截面為方形或圓形。
所述裝置底部設置錐形斗，斗邊與平行線呈45°-60°，斗高200mm-800mm。
所述裝置進水管管底距離設備底部200mm-800mm;出水管管底距離設備頂部100mm-500mm。
所述裝置的陽極板底邊距離設備底部高度200mm-800mm，頂邊距離設備頂部高度為500mm-1500mm。
所述裝置的三相分離器斜邊與平行線呈45°-60°。
所述裝置采用絕緣材質頂蓋板。
所述裝置內設置的催化載體為鐵粉與1mm-5mm粒徑的氧化鋁載體、硅膠載體、活性炭載體或貴重金屬催化劑載體，載體填充率為5%-30%。
本發(fā)明可取得如下效果：
(1)曝氣作用不僅能夠起到均質、混合效果，提高裝置的傳質速率，還能使載體均勻分布在整個反應器內部，提高裝置處理效率;此外，曝氣產生的一部分O2在陰極板上被還原為H2O2，并能夠與Fe2+發(fā)生Fenton反應，起到氧化降解廢水中有機物的作用，提高系統(tǒng)處理能力，相比傳統(tǒng)Fenton氧化技術，無需H2O2藥劑的投入或H2O2藥劑的投入量較少。
(2)電解在使用過程中往往會在極板(尤其是陰極板)上產生絮狀物從而產生極板的結垢現(xiàn)象，若長時間不清除極板上的污垢，往往會造成電解裝置電壓升高、電流效率降低，而僅僅通過曝氣對極板表面的吹掃作用并不能很好地緩解極板結垢現(xiàn)象。本發(fā)明裝置可以實現(xiàn)氣體和載體對極板的反復沖刷，在使用過程中有效避免極板結垢現(xiàn)象，保證裝置持續(xù)、有效運行。
