專利名稱：石油鉆井廢水電裂解催化氧化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種石油鉆井廢水處理裝置，尤其涉及一種石油鉆井廢水電裂解
催化氧化裝置。
背景技術(shù)：
目前環(huán)境污染、資源短缺等問題日趨嚴(yán)重，已經(jīng)威脅我們賴以生存的環(huán)境，走環(huán)境友好型發(fā)展和堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展道路已經(jīng)成為人類發(fā)展的主旋律，廢水治理達(dá)標(biāo)排放作為環(huán)境友好型生產(chǎn)模式的重要一部分，受到了越來越高的重視。隨著化工、醫(yī)療、制造業(yè)等各行業(yè)的發(fā)展，生產(chǎn)污水的種類、處理難度等也有明顯上升。隨著研究的深入，大量的新興技術(shù)、復(fù)合技術(shù)運(yùn)用到污水處理工程中，使污水處理技術(shù)得到了較大發(fā)展。但目前情況來看，現(xiàn)有技術(shù)很多方法操作繁瑣、能耗高、或者通過投加藥品治理，造成水體引入新元素等問題，甚至仍有無法解決的難點(diǎn)廢水存在。石油鉆井廢水產(chǎn)生于油氣勘探開發(fā)過程中的鉆井、完井及修井作業(yè)過程，不同的工作液體系及不同地層產(chǎn)生的鉆井廢水組成存在一定差別。石油鉆井廢水主要含有鉆屑、膨潤土、有機(jī)高分子處理劑、無機(jī)鹽、加重材料、污水、油類及可溶性微量元素等污染物質(zhì)。石油鉆井廢水的特點(diǎn)是污染物組成成份復(fù)雜，廢水一般呈堿性(pH = 8. 5-12)，固相顆粒粒度細(xì)小、級(jí)配差，外觀呈粘稠流體或半流體狀，色度大，含水率高不易脫水(含水率約在30%-90% )，固含量較高，粘度大，含油(部分石油鉆井廢水含油量達(dá)10%以上)等。酸化返排液是石油鉆井廢水中難以處理的一種。酸化返排液主要指在酸化施工后從油氣井中返排出的殘余酸液及施工時(shí)未用完的酸液，成分主要包括酸液及殘酸液，含有稠化劑、鹽酸、氫氟酸、有機(jī)添加劑(降濾失劑、粘土防膨劑、助排劑、酸液緩蝕劑等)、可溶性微量元素等。壓裂返排液特點(diǎn)有機(jī)物含量非常高，PH較低(一般低于3)，腐蝕性強(qiáng)，氯離子含量非常高，懸浮物多，色度大，有臭味，高價(jià)金屬離子含量高，處理難度較大等特點(diǎn)。由于酸化返排液酸性較強(qiáng)，氯離子含量高，且含有大量的高價(jià)金屬離子，因此未處理或處理不達(dá)標(biāo)的酸化返排液進(jìn)入環(huán)境，將嚴(yán)重危害農(nóng)作物，嚴(yán)重改變土質(zhì)的酸堿性，同時(shí)由于存在大量的氯離子，對(duì)水體、作物、魚類等危害非常大。電化學(xué)法處理污水其優(yōu)勢(shì)在于適應(yīng)性廣，無需添加藥品，無新成分引入等，所以受到了廣泛關(guān)注，為最佳環(huán)境友好型新興技術(shù)。其主要原理在于通過電場(chǎng)作用，陽極發(fā)生氧化作用，陰極發(fā)生還原作用，從而破壞水體中有機(jī)物質(zhì)分子，使有機(jī)物被氧化還原減量，降低廢水中有機(jī)物含量。其優(yōu)勢(shì)在于(I)無添加化學(xué)處理藥劑，故不會(huì)對(duì)水體引入新的污染元素，幾乎無二次污染；(2)電解過程中，氧化還原反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行廢水在陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)氧化降解；廢水在陰極發(fā)生還原反應(yīng)，可實(shí)現(xiàn)環(huán)狀有機(jī)物開環(huán)、長(zhǎng)鏈有機(jī)物斷鏈形成易降解的有機(jī)物；(3)電解設(shè)備能量集中，容易滿足克服有機(jī)物鍵能，從而實(shí)現(xiàn)破壞有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)；(4)電解法可單獨(dú)作為污水處理手段，也可作為污水處理預(yù)處理手段，能夠根據(jù)需要控制電解程度實(shí)現(xiàn)降解有機(jī)物，或使難降解有機(jī)物變?yōu)橐捉到庥袡C(jī)物，具有較大的廣譜適應(yīng)性；(5)電解用電極材質(zhì)選擇合理，布局、布水方式等因素設(shè)計(jì)合理，可解決電極鈍化、結(jié)垢、消耗等問題；后期維護(hù)費(fèi)用低廉，運(yùn)行成本低。但由于現(xiàn)在中國國內(nèi)技術(shù)、工藝等方面的限制，目前該類技術(shù)在實(shí)際工程中未得到廣泛運(yùn)用。電解法在國外早在上世紀(jì)40年代就開始興起，國內(nèi)從上世紀(jì)60年代進(jìn)行相應(yīng)研究，研究涉及多種廢水，由于電力等方面的原因發(fā)展一直較緩慢，同時(shí)電解的能耗問題、電極鈍化消耗等問題也是阻礙電解法發(fā)展的重要因素。傳統(tǒng)電解法裝置，其電裂解催化氧化還原反應(yīng)在開放式電解槽中進(jìn)行，為常壓反應(yīng)，陽極形成的羥基自由基、原子態(tài)氧等大量形成分子態(tài)氧溢出，氧化能力較弱，存在出水水質(zhì)較差、電解工序停留時(shí)間長(zhǎng)、設(shè)備容積大、投資大且能耗高的缺點(diǎn)
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就在于為了解決上述問題而提供一種能顯著提高出水水質(zhì)的石油鉆井廢水電裂解催化氧化裝置。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案本實(shí)用新型包括密封反應(yīng)罐、電解槽和電極板，所述電極板包括正極石墨電極板和負(fù)極鈦基涂層電極板；所述電極板置于所述電解槽內(nèi)，所述電解槽設(shè)置于所述密封反應(yīng)罐內(nèi)的下部，所述電解槽的外殼與所述密封反應(yīng)罐的內(nèi)壁之間設(shè)置有混凝土層；所述混凝土層內(nèi)設(shè)置有正極銅接線柱和負(fù)極銅接線柱，所述正極銅接線柱的外端和所述負(fù)極銅接線柱的外端均伸出所述密封反應(yīng)罐的外壁，所述正極銅接線柱的內(nèi)端與正極石墨接線柱的一端連接，所述正極石墨接線柱的另一端與正極惰性金屬接線柱的一端連接，所述正極惰性金屬接線柱與所述正極石墨電極板連接，所述負(fù)極銅接線柱的內(nèi)端與負(fù)極石墨接線柱的一端連接，所述負(fù)極石墨接線柱的另一端與負(fù)極惰性金屬接線柱的一端連接，所述負(fù)極惰性金屬接線柱與所述負(fù)極鈦基涂層電極板連接；所述密封反應(yīng)罐的頂部設(shè)置有進(jìn)水口和壓縮空氣進(jìn)氣口。根據(jù)法拉利電解理論，結(jié)合COD(化學(xué)需氧量)的化學(xué)解釋單位水樣中的有機(jī)物通過強(qiáng)氧化劑(K2CrO7或K2Mn2O4)將其氧化成為二氧化碳和水，消耗的強(qiáng)氧化劑量折算成氧氣含量，即氧化一摩爾COD實(shí)際伴隨一摩爾氧氣被還原，即有四摩爾電子轉(zhuǎn)移，結(jié)合化學(xué)氧化還原反應(yīng)過程中電子轉(zhuǎn)移數(shù)量，Imol電子轉(zhuǎn)移完全用于氧化還原有機(jī)物可降解
0.25molC0D即8gC0D。根據(jù)這一理論，在污水處理過程中，大量有機(jī)物質(zhì)分子被破壞的同時(shí)，水分子亦被破壞，所以有效利用水的氧化還原產(chǎn)物使之參與有機(jī)物的氧化還原作用可提高電能效率。氧化作用1、直接氧化有機(jī)物在陽極表面直接失去電子氧化轉(zhuǎn)化成為毒性較低的物質(zhì)或易生化物質(zhì)，2、間接氧化水分子被電場(chǎng)破壞后形成的羥基自由基、原子態(tài)氧等對(duì)有機(jī)物的氧化作用，氧化作用對(duì)于降解廢水COD有非常顯著的效果；還原作用1、直接還原有機(jī)物在陰極上由于得到電子而被還原，2、間接還原水分子被破壞后形成的原子態(tài)氫加載到有機(jī)物分子，還原作用有助于長(zhǎng)鏈分子斷鏈及環(huán)狀分子開環(huán)，使之成為易被氧化的有機(jī)物質(zhì)，同時(shí)也提高了廢水的可生化性。應(yīng)用中，整個(gè)電解槽及其連接線、連接柱均處于水中，密封反應(yīng)罐為電裂解氧化還原反應(yīng)提供了一個(gè)高壓空間，使水中的含氧量顯著增加，所以使電裂解過程中的氧化還原反應(yīng)非常徹底；而便于連接電源的銅接線柱被預(yù)埋于混凝土中，不存在被氧化消耗的問題，被水浸泡的石墨接線柱、惰性金屬接線柱和電極板，在高氧環(huán)境中加上電壓也不會(huì)發(fā)生反應(yīng)，均不存在易鈍化、易消耗的問題。作為優(yōu)選，所述電極板之間的間距為I. 2mm-l. 5mm，相鄰的六塊所述電極板構(gòu)成一組，每一組所述電極板中，僅有兩側(cè)的兩塊電極板分別通過各自的上段與所述正極惰性金屬接線柱和所述負(fù)極惰性金屬接線柱連接，中間四塊電極板利用電場(chǎng)作用下電極材料內(nèi)部本身的電子偏移原理，在電極板的兩面形成正極和負(fù)極。在直流電壓< IOv的條件下，使電極板電流密度達(dá)到3000 4000A/m2，反應(yīng)裝置內(nèi)流速為36mm/s，較小的極間距和強(qiáng)大的電流，可使污水在罐內(nèi)停留時(shí)間內(nèi)的COD及色度達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。為了增大導(dǎo)電接線柱的橫截面積，所述電極板中，相鄰的與所述正極惰性金屬接線柱連接的正極石墨電極板的上段之間安裝有石墨墊片，相鄰的與所述負(fù)極惰性金屬接線柱連接的負(fù)極鈦基涂層電極板的上段之間安裝有石墨墊片。石墨墊片還具有便于調(diào)節(jié)電極板之間的間距的作用。具體地，所述電極板中的負(fù)極鈦基涂層電極板為負(fù)極鈦基鍍銥電極板或負(fù)極鈦基鍍氧化錫電極板；所述正極惰性金屬接線柱和所述負(fù)極惰性金屬接線柱均為鈦質(zhì)螺栓接線 柱。進(jìn)一步，所述密封反應(yīng)罐內(nèi)的上部設(shè)置有階梯環(huán)填料層，所述階梯環(huán)填料層的下面設(shè)置有篩板。階梯環(huán)填料層能夠增大氣水接觸表面積，表面積可達(dá)200-300m2/m3，使空氣更多地溶于水中，增加水中的含氧量。為了解決高壓下密封反應(yīng)罐內(nèi)的水會(huì)減少的問題，所述密封反應(yīng)罐內(nèi)的中部罐壁上安裝有UQK浮球開關(guān)，所述UQK浮球開關(guān)的浮球位于所述密封反應(yīng)罐內(nèi)的中部，所述UQK浮球開關(guān)串聯(lián)連接于電磁閥的電源輸入端，所述電磁閥安裝于所述密封反應(yīng)罐的壓縮空氣進(jìn)氣口或與所述壓縮空氣進(jìn)氣口連接的進(jìn)氣管上。通過離心泵向反應(yīng)罐體泵水，由于罐體內(nèi)壓力增大時(shí)離心泵流量將變小，在密封反應(yīng)罐內(nèi)的水減少到一定程度時(shí)，UQK浮球開關(guān)的浮球下降并使UQK浮球開關(guān)斷開，從而使電磁閥切斷電源，電磁閥關(guān)閉使壓縮空氣不再進(jìn)入罐內(nèi)，罐內(nèi)壓力逐漸降低，離心泵流量將變大，罐內(nèi)的水會(huì)逐漸增加，直到UQK浮球開關(guān)的浮球上升并使UQK浮球開關(guān)接通，從而使電磁閥接通電源，電磁閥動(dòng)作使壓縮空氣繼續(xù)進(jìn)入罐內(nèi)，提高罐內(nèi)壓力。UQK是浮球液位控制器的簡(jiǎn)稱，適用于對(duì)各種容器內(nèi)液體的液位控制，當(dāng)液位到達(dá)上、下切換值時(shí)，控制器觸點(diǎn)發(fā)出通斷開關(guān)式信號(hào)。為了便于安裝密封反應(yīng)罐內(nèi)的各部件，所述密封反應(yīng)罐分為上罐和下罐，所述上罐和所述下罐的連接處位于所述電解槽的上方并靠近所述電解槽，所述上罐和所述下罐之間通過法蘭密封連接。本實(shí)用新型的有益效果在于本實(shí)用新型在處理廢水過程中，先對(duì)廢水加壓溶氣，再以富氧水的形式經(jīng)過電解區(qū)，可以增大電能利用率，能夠使很多難降解有機(jī)物得以較徹底的氧化去除和電裂解斷鏈開環(huán)，使之成為較易生化處理的污水；本實(shí)用新型采用單電極與感生雙電級(jí)相結(jié)合的方式，電極板間距在I. 2 I. 5mm,電流密度高能量集中，采用鈦基涂層電極板解決了傳統(tǒng)電解設(shè)備中電極消耗、結(jié)垢、鈍化的問題，而且鈦基涂層電極板具有明顯的催化作用，有利于氧化還原反應(yīng)更加徹底，能夠促使大量電能轉(zhuǎn)換成為化學(xué)能，使污水有機(jī)物迅速在陽極氧化，在陰極還原斷鏈開環(huán)；本實(shí)用新型因提高了電解氧化還原能力，所以降低了設(shè)備能耗，提高了單位電極面積污水處理量，電裂解處理停留時(shí)間短、設(shè)備體積小、運(yùn)行效果可靠，顯著提高了出水水質(zhì)。

圖I是本實(shí)用新型的自動(dòng)恒壓運(yùn)行電氣原理圖；圖2是本實(shí)用新型的軸向剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2中的A-A剖視圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步具體描述結(jié)合圖I和圖2，本實(shí)用新型中的電裂解催化氧化還原反應(yīng)在一個(gè)高壓密封反應(yīng) 罐3內(nèi)進(jìn)行，密封反應(yīng)罐3內(nèi)的壓力為0. 2-0. 5Mpa ;密封反應(yīng)罐3內(nèi)的壓力通過空氣壓縮機(jī)2向密封反應(yīng)罐3內(nèi)輸送高壓空氣實(shí)現(xiàn)；電極板13采用鈦基涂層板，電極板13的電流密度為3000-4000A/m2 ;密封反應(yīng)罐3內(nèi)上部空間設(shè)置填料層9，填料層9的表面積為200_300m2/m3。如圖I所示，離心泵I將經(jīng)過破膠工序和離心分離工序處理過的廢水泵入密封反應(yīng)罐3內(nèi)，同時(shí)空氣壓縮機(jī)2通過氣管將壓縮空氣送入密封反應(yīng)罐3內(nèi)，氣管上安裝有電磁閥5，電磁閥5的電源通斷受UQK浮球開關(guān)6控制，UQK浮球開關(guān)6的開關(guān)狀態(tài)受UQK浮球開關(guān)6的浮球4控制，而浮球4浮于密封反應(yīng)罐3內(nèi)的水面上，電磁閥5和UQK浮球開關(guān)6共同作用完成對(duì)密封反應(yīng)罐3內(nèi)氣壓的自動(dòng)控制。如圖2和圖3所示，本實(shí)用新型包括密封反應(yīng)罐3、電解槽16和電極板13，電極板13包括正極石墨電極板和負(fù)極鈦基涂層電極板(圖中未標(biāo)記)；電極板13置于電解槽16內(nèi)，電解槽16設(shè)置于密封反應(yīng)罐3內(nèi)的下部，電解槽16的外殼與密封反應(yīng)罐3的內(nèi)壁之間設(shè)置有混凝土層17 ;混凝土層17內(nèi)設(shè)置有正極銅接線柱15和負(fù)極銅接線柱19，正極銅接線柱15的外端和負(fù)極銅接線柱19的外端均伸出密封反應(yīng)罐3的外壁，正極銅接線柱15的內(nèi)端與正極石墨接線柱14的一端連接，正極石墨接線柱14的另一端與正極鈦質(zhì)螺栓接線柱10的一端連接，正極鈦質(zhì)螺栓接線柱10與正極石墨電極板連接，負(fù)極銅接線柱19的內(nèi)端與負(fù)極石墨接線柱20的一端連接，負(fù)極石墨接線柱20的另一端與負(fù)極鈦質(zhì)螺栓接線柱21的一端連接，負(fù)極鈦質(zhì)螺栓接線柱21與負(fù)極鈦基涂層電極板連接；密封反應(yīng)罐3的頂部設(shè)置有進(jìn)水口 7和壓縮空氣進(jìn)氣口 8。如圖2所示，電極板13之間的間距為I. 2mm-1. 5mm，相鄰的六塊電極板13構(gòu)成一組，每一組電極板13中，僅有兩側(cè)的兩塊電極板13分別通過各自的上段與正極鈦質(zhì)螺栓接線柱10和負(fù)極鈦質(zhì)螺栓接線柱21連接，中間四塊電極板13利用電場(chǎng)作用下電極材料內(nèi)部本身的電子偏移原理，在電極板13的兩面形成正極和負(fù)極。在直流電壓< IOv的條件下，使電極板13的電流密度達(dá)到3000 4000A/m2，反應(yīng)裝置內(nèi)流速為36mm/s，較小的極間距和強(qiáng)大的電流，可使污水在密封反應(yīng)罐3內(nèi)停留時(shí)間內(nèi)的COD及色度達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)；電極板13中，相鄰的與正極鈦質(zhì)螺栓接線柱10連接的正極石墨電極板的上段之間安裝有石墨墊片11，相鄰的與負(fù)極鈦質(zhì)螺栓接線柱21連接的負(fù)極鈦基涂層電極板的上段之間安裝有石墨墊片11，石墨墊片11不但能夠增大同極性電極板13之間的接觸面積及導(dǎo)電能力，而且還具有便于調(diào)節(jié)電極板13之間的間距的作用；電極板13為鈦基鍍銥電極板或鈦基鍍氧化錫電極板。如圖2所示，密封反應(yīng)罐3內(nèi)的上部設(shè)置有階梯環(huán)填料層9，階梯環(huán)填料層9的下面設(shè)置有篩板(圖中未標(biāo)記)。階梯環(huán)填料層9能夠增大氣水接觸表面積，表面積可達(dá)200-300m2/m3，使空氣更多地溶于水中，增加水中的含氧量。如圖2所示，密封反應(yīng)罐3內(nèi)的中部罐壁上安裝有UQK浮球開關(guān)6，UQK浮球開關(guān)6的浮球4位于密封反應(yīng)罐3內(nèi)的中部,UQK浮球開關(guān)6串聯(lián)連接于電磁閥5的電源輸入端，電磁閥5安裝于密封反應(yīng)罐3的壓縮空氣進(jìn)氣口 8上或與壓縮空氣進(jìn)氣口 8連接的進(jìn)氣管(圖2中未示出)上。通過過離心泵I向密封反應(yīng)罐3內(nèi)泵水，由于密封反應(yīng)罐3內(nèi)壓力增大時(shí)離心泵I的流量將變小，在密封反應(yīng)罐3內(nèi)的水減少到一定程度時(shí)，UQK浮球開關(guān)6的浮球4下降并使UQK浮球開關(guān)6斷開，從而使電磁閥5切斷電源，電磁閥5關(guān)閉使壓縮空氣不再進(jìn)入密封反應(yīng)罐3內(nèi)，密封反應(yīng)罐3內(nèi)壓力逐漸降低，離心泵I的流量將變大，密封反應(yīng)罐3內(nèi)的水會(huì)逐漸增加，直到UQK浮球開關(guān)6的浮球4上升并使UQK浮球開關(guān)6接通，從 而使電磁閥5接通電源，電磁閥5動(dòng)作使壓縮空氣繼續(xù)進(jìn)入密封反應(yīng)罐3內(nèi)，提高密封反應(yīng)罐3內(nèi)的壓力。整個(gè)過程為自動(dòng)控制，使密封反應(yīng)罐3內(nèi)始終保持一個(gè)比較穩(wěn)定的壓力。如圖2所示，密封反應(yīng)罐3分為上罐和下罐，上罐和下罐的連接處位于電解槽16的上方并靠近電解槽16，上罐和下罐之間通過法蘭12密封連接。這種結(jié)構(gòu)便于安裝密封反應(yīng)罐3內(nèi)的各部件。應(yīng)用中，整個(gè)電解槽16及其連接線、連接柱均處于水中，密封反應(yīng)罐3為電裂解氧化還原反應(yīng)提供了一個(gè)高壓空間，使水中的含氧量顯著增加，所以使電裂解過程中的氧化還原反應(yīng)非常徹底；而便于連接電源的正極銅接線柱15和負(fù)極銅接線柱19被預(yù)埋于混凝土中，不存在被氧化消耗的問題，被水浸泡的正極石墨接線柱14、正極鈦質(zhì)螺栓接線柱10、負(fù)極石墨接線柱20、負(fù)極鈦質(zhì)螺栓接線柱21和電極板13，在高氧環(huán)境中加上電壓也不會(huì)發(fā)生反應(yīng)，均不存在易鈍化、易消耗的問題。如圖I和圖2所示，利用本實(shí)用新型進(jìn)行污水處理的過程如下(I)首先對(duì)原始的石油鉆井廢水進(jìn)行破膠工序和離心分離工序的處理。(2)溶氣污水通過離心泵I將廢水泵入密封反應(yīng)罐3內(nèi)，同時(shí)通過空氣壓縮機(jī)2將壓縮空氣送入密封反應(yīng)罐3，空氣和污水均從密封反應(yīng)罐3的頂部進(jìn)入，密封反應(yīng)罐3頂部的階梯環(huán)填料9能夠增加汽水接觸表面，使空氣在壓力情況下，更多地溶于污水中。(3)污水成為溶氣水后，在富氧狀態(tài)下由上而下，在電解槽16內(nèi)的電極板13通電的情況下完成電解催化裂解反應(yīng)，反應(yīng)后的污水通過密封反應(yīng)罐3下端的出水口 18排放。(4)排放出密封反應(yīng)罐3的水再經(jīng)過常規(guī)過濾工序后即可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)加壓電裂解催化氧化處理后的污水，可達(dá)到三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，而且污水中的有機(jī)物斷鏈開環(huán)比較徹底，完全滿足生化處理的需要，根據(jù)井場(chǎng)實(shí)際情況，可將處理出水排入城市管網(wǎng)集中處理。與傳統(tǒng)的開放式電解槽的電裂解催化氧化裝置相比，本實(shí)用新型在能耗、電極耗材及處理效率上都能達(dá)到很好的處理效果，具體表現(xiàn)如下I、能耗比較由于電化學(xué)處理原理是以電能轉(zhuǎn)化成為化學(xué)能作為依據(jù)的，根據(jù)法拉第定律，結(jié)合化學(xué)氧化還原原理，氧化還原有機(jī)物的量只與電子轉(zhuǎn)移數(shù)量有關(guān)，即只與電流密度有關(guān)，與極板間電壓沒有關(guān)系。所以在同樣水樣進(jìn)入設(shè)備處理、同樣處理量、同等的處理時(shí)間、同樣的電流密度的前提下，相對(duì)電壓低的能耗就少。例如第一臺(tái)設(shè)備,其極板間距為40mm,水的電導(dǎo)率為1000mmbo/cm ;第二臺(tái)設(shè)備，其極板間距仍為40mm，通過中間加入感生雙電級(jí)，使電極間距變?yōu)?mm，水的電導(dǎo)率仍為IOOOmmbo/cm。兩臺(tái)設(shè)備運(yùn)行比較，其結(jié)果如下第一臺(tái)設(shè)備，40mm間距，運(yùn)行電壓達(dá)到18. 5V，電流達(dá)到200A，處理量2T/Hr，運(yùn)行I 小時(shí)能耗18. 5X200 = 3700W ；第二臺(tái)設(shè)備，通過增加雙電極后電極間距變?yōu)镮mm間距，運(yùn)行電壓至7. 5V，電流即達(dá)到200A，處理量2T/Hr，運(yùn)行I小時(shí)能耗7. 5X200 = 1500W。 以上兩臺(tái)設(shè)備的能耗對(duì)比3700-1500 = 2200W。第二臺(tái)設(shè)備設(shè)備能耗僅為第一臺(tái)設(shè)備能耗的三分之一。也就是說，與傳統(tǒng)石油鉆井廢水電裂解催化氧化裝置相比，本實(shí)用新型的能耗可減少約三分之二，節(jié)能效果顯著。2、電極材料的比較本實(shí)用新型采用的是鈦基涂層電極板(又稱DSA電極板)和鈦質(zhì)螺栓接線柱，在電裂解過程中幾乎沒有消耗，徹底改變了傳統(tǒng)電解過程中，電極板和接線柱作為耗材的現(xiàn)狀。3、處理效率比較本實(shí)用新型采用加壓運(yùn)行，廢水首先加壓溶氣，使廢水以溶氣水的形式進(jìn)入電解區(qū)，增加電耗使用效率。在電解過程中，在盡可能低的電壓下，使電流密度加大，把電能盡可能多地轉(zhuǎn)換成為化學(xué)能。利用高密度電流和很薄的水層通過電極表面，由于電極板之間距離很小，能量集中遠(yuǎn)大于分子鍵能，使水中有機(jī)物快速開鍵，實(shí)現(xiàn)氧化降解。鈦基涂層電極板對(duì)廢水具有非常顯著的催化作用。例如采用同等電流密度以及相同電極板間距，采用不銹鋼電極板和采用鈦基涂層電極板比較，將兩種電極板作用于等量的同種廢水上，結(jié)論表明在同等能量的基礎(chǔ)上，采用鈦基涂層電極板其氧化能力明顯增大。
權(quán)利要求1.一種石油鉆井廢水電裂解催化氧化裝置，其特征在于包括密封反應(yīng)罐、電解槽和電極板，所述電極板包括正極石墨電極板和負(fù)極鈦基涂層電極板；所述電極板置于所述電解槽內(nèi)，所述電解槽設(shè)置于所述密封反應(yīng)罐內(nèi)的下部，所述電解槽的外殼與所述密封反應(yīng)罐的內(nèi)壁之間設(shè)置有混凝土層；所述混凝土層內(nèi)設(shè)置有正極銅接線柱和負(fù)極銅接線柱，所述正極銅接線柱的外端和所述負(fù)極銅接線柱的外端均伸出所述密封反應(yīng)罐的外壁，所述正極銅接線柱的內(nèi)端與正極石墨接線柱的一端連接，所述正極石墨接線柱的另一端與正極惰性金屬接線柱的一端連接，所述正極惰性金屬接線柱與所述正極石墨電極板連接，所述負(fù)極銅接線柱的內(nèi)端與負(fù)極石墨接線柱的一端連接，所述負(fù)極石墨接線柱的另一端與負(fù)極惰性金屬接線柱的一端連接，所述負(fù)極惰性金屬接線柱與所述負(fù)極鈦基涂層電極板連接；所述密封反應(yīng)罐的頂部設(shè)置有進(jìn)水口和壓縮空氣進(jìn)氣口。
2.根據(jù)權(quán)利要求2所述的石油鉆井廢水電裂解催化氧 化裝置，其特征在于所述電極板之間的間距為I. 2mm-l. 5_，相鄰的六塊所述電極板構(gòu)成一組，每一組所述電極板中，僅有兩側(cè)的兩塊電極板分別通過各自的上段與所述正極惰性金屬接線柱和所述負(fù)極惰性金屬接線柱連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的石油鉆井廢水電裂解催化氧化裝置，其特征在于所述電極板中，相鄰的與所述正極惰性金屬接線柱連接的正極鈦基涂層電極板的上段之間安裝有石墨墊片，相鄰的與所述負(fù)極惰性金屬接線柱連接的負(fù)極鈦基涂層電極板的上段之間安裝有石墨墊片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的石油鉆井廢水電裂解催化氧化裝置，其特征在于所述電極板中的負(fù)極鈦基涂層電極板為負(fù)極鈦基鍍銥電極板或負(fù)極鈦基鍍氧化錫電極板；所述正極惰性金屬接線柱和所述負(fù)極惰性金屬接線柱均為鈦質(zhì)螺栓接線柱。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的石油鉆井廢水電裂解催化氧化裝置，其特征在于所述密封反應(yīng)罐內(nèi)的上部設(shè)置有階梯環(huán)填料層，所述階梯環(huán)填料層的下面設(shè)置有篩板。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的石油鉆井廢水電裂解催化氧化裝置，其特征在于所述密封反應(yīng)罐內(nèi)的中部罐壁上安裝有UQK浮球開關(guān)，所述UQK浮球開關(guān)的浮球位于所述密封反應(yīng)罐內(nèi)的中部，所述UQK浮球開關(guān)串聯(lián)連接于電磁閥的電源輸入端，所述電磁閥安裝于所述密封反應(yīng)罐的壓縮空氣進(jìn)氣口或與所述壓縮空氣進(jìn)氣口連接的進(jìn)氣管上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、5或6所述的石油鉆井廢水電裂解催化氧化裝置，其特征在于所述密封反應(yīng)罐分為上罐和下罐，所述上罐和所述下罐的連接處位于所述電解槽的上方并靠近所述電解槽，所述上罐和所述下罐之間通過法蘭密封連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種石油鉆井廢水電裂解催化氧化裝置，包括密封反應(yīng)罐、電解槽和電極板，電解槽內(nèi)的電極板包括正極石墨電極板和負(fù)極鈦基涂層電極板；電解槽設(shè)置于密封反應(yīng)罐內(nèi)的下部，電解槽與密封反應(yīng)罐的之間設(shè)置有混凝土層；混凝土層內(nèi)設(shè)置有外端伸出密封反應(yīng)罐的銅接線柱，銅接線柱的內(nèi)端通過石墨接線柱、惰性金屬接線柱與鈦基涂層電極板連接；密封反應(yīng)罐的頂部設(shè)置有進(jìn)水口和壓縮空氣進(jìn)氣口。本實(shí)用新型通過對(duì)石油鉆井廢水先加壓溶氣再電解，并采用負(fù)極鈦基涂層電極板，顯著提高了出水水質(zhì)。
文檔編號(hào)C02F1/461GK202499738SQ201220069849
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月29日
發(fā)明者張?zhí)? 鄧宇, 馬平 申請(qǐng)人:張?zhí)? 鄧宇, 馬平