本發(fā)明涉及高濃度廢水潔凈處理的氧化反應(yīng)器裝置，特別是對(duì)含高氮、難以降解的化工廢水、垃圾滲濾液、制藥廢水、稀土濕法冶煉廢水進(jìn)行電氧化分解處理的三維立體電極氧化反應(yīng)器。

背景技術(shù)：

隨著工業(yè)社會(huì)的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量含有機(jī)物的廢水，這些廢水如未經(jīng)處理而直接排放會(huì)對(duì)環(huán)境造成非常嚴(yán)重的危害，為此有機(jī)廢水的治理已經(jīng)成為現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域待解決的一個(gè)難題。利用電解過程的化學(xué)反應(yīng)，是使工業(yè)污水中的有害物質(zhì)以轉(zhuǎn)化形式去除的污水處理方法之一，目前在印染、制革、制藥、化工等多種不同類型的有機(jī)廢水中得到廣泛的研究和應(yīng)用。而三維電機(jī)是在傳統(tǒng)二維電極電解槽電極間裝填粒狀工作電機(jī)材料，在工作電機(jī)材料表面能發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，與二維電極相比，三維電機(jī)的面積比增加，且粒子間距小，電解效率明顯提高。因而適用于該類廢水的處理。

現(xiàn)有技術(shù)Yao-Hui Huang等申請(qǐng)的利用電解氧化處理廢水的方法的美國(guó)專利(專利號(hào)6126838)主要是利用加入化學(xué)藥劑及三維流態(tài)化電解的方法，此方法由于加入了化學(xué)藥劑而存在成本大的問題。中國(guó)專利(專利公開號(hào)CN1358672A)公開了一種三維電極反應(yīng)器及其用于處理有機(jī)廢水的方法，其主要是針對(duì)高濃度有機(jī)廢水，采用電能激發(fā)粒子電極產(chǎn)生強(qiáng)氧化劑，而達(dá)到分解廢水中有機(jī)物的目的；但由于其粒子電極需產(chǎn)生強(qiáng)氧化劑，存在著在氧化分解有機(jī)物的同時(shí)也氧化分解其本身的問題，使粒子電極的壽命特別短，無(wú)形中也增加了處理廢水的成本。

高濃度廢水處理國(guó)內(nèi)外普遍采用物化法、化學(xué)法和生物法。這些方法雖各 有特點(diǎn)，但也有一定的局限性，或是不同程度的存在著設(shè)備投資大、能耗多、運(yùn)行費(fèi)用高，國(guó)內(nèi)多采用物化法和生化法，國(guó)外以化學(xué)法和生物法為主。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：針對(duì)上述存在的問題，從材料學(xué)著手，通過對(duì)新材料的修飾與改性，研究開發(fā)出以電化學(xué)為基礎(chǔ)的新型的三維立體電極氧化反應(yīng)器以滿足廢水治理需求的三維立體電極氧化反應(yīng)器。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這樣的：三維立體電極氧化反應(yīng)器，包括進(jìn)水管1、箱體2、進(jìn)水緩沖室13、預(yù)處理層3、多孔補(bǔ)水底板4、進(jìn)水通道5、前置擋板6、多孔支撐板7、電極陰極8、三維立體電極21、電極陽(yáng)極22、刮沫板15、刮沫器16、泡沫收集槽20、后置擋板10、溢水口18、出水收集箱19、深度處理層11和出水口12組成。

由上所述的水管1與箱體2一側(cè)連接，箱體2與出水管12的另一側(cè)連接，進(jìn)水管1、箱體2和出水管12形成一個(gè)閉路的通道，其中所述的箱體2內(nèi)前置擋板6和箱體2兩側(cè)密閉焊接形成一個(gè)進(jìn)水緩沖室13，進(jìn)水緩沖室13內(nèi)設(shè)有預(yù)處理層3，預(yù)處理層3固定在多孔補(bǔ)水底板4上，多孔補(bǔ)水底板4和箱體2前置擋板6密封固定，多孔補(bǔ)水底板4和箱體2底部形成一個(gè)進(jìn)水通道5，后置擋板10和箱體2密閉焊接，前置擋板6和后置擋板10之間形成一個(gè)氧化反應(yīng)區(qū)，氧化反應(yīng)區(qū)的底部設(shè)置了多孔支撐板7支撐電極固定卡槽9，電極固定卡槽9將電極陰極8和電極陽(yáng)極22固定在多孔支撐板7的上部，在電極陰極8和電極陽(yáng)極22之間裝填三維立體電極21，電極陰極8和電極陽(yáng)極22上方設(shè)有接線端一和接線端二，接線端一和接線端二上分別設(shè)有電極接點(diǎn)保護(hù)一14和電極接點(diǎn)保護(hù)二17，電極陰極8和電極陽(yáng)極22的上端設(shè)有刮沫板15，刮沫板 15和刮沫器16連接，刮沫器16被固定在泡沫收集槽20上，泡沫收集槽20焊接在箱體2的外側(cè)兩端，后置擋板10上設(shè)有溢水口18，后置擋板10和箱體2之間形成一個(gè)出水收集箱19，出水收集箱19內(nèi)設(shè)置了深度處理層11。

進(jìn)一步，所述的箱體2為鋼板焊接經(jīng)防腐處理而成的長(zhǎng)方箱體，前置擋板6與箱體2的進(jìn)水端內(nèi)側(cè)的距離為40～80cm，即為進(jìn)水緩沖室13，前置擋板6的上口和箱體2相平，前置擋板6和箱體2密封焊接并做防腐處理，前置擋板6的下口距離箱體2底部4～8cm，多孔補(bǔ)水底板4被安裝固定在進(jìn)水緩沖室13內(nèi)距離箱體2底部4～8cm，多孔補(bǔ)水底板4充填預(yù)處理層3的厚度為40～80cm，所述的預(yù)處理層3為改性的中孔纖維聚合金屬催化氧化物；前置擋板6和后置擋板10之間的距離為90～120cm形成一個(gè)氧化反應(yīng)區(qū)，后置擋板10和箱體2的底部及兩側(cè)密封焊接并做防腐處理，氧化反應(yīng)區(qū)內(nèi)固定了多孔支撐板7，多孔支撐板7和箱體2底部的距離為4～8cm；電極陰極8和電極陽(yáng)極22之間的距離為10～20cm，電極陰極8和電極陽(yáng)極22之間裝填三維立體電極21的高度為30～40cm；所述的電極接點(diǎn)保護(hù)一14和電極接點(diǎn)保護(hù)二17的底板按電極陰極8之間的間距和電極陽(yáng)極22的之間的間距開槽使陰極和陽(yáng)極的接線端穿透底板后用環(huán)氧樹脂密閉封裝和水體隔絕，電極接點(diǎn)保護(hù)一14和電極接點(diǎn)保護(hù)二17的四周用1cm的PVC板和用防水膠粘貼的底板形成防水保護(hù)區(qū)；所述的刮沫板15架設(shè)在行程橋架上和刮沫器16連接，刮沫器16和傳動(dòng)電機(jī)相連進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，行程橋架被固定在泡沫收集槽20的外側(cè)；所述的后置擋板10距離箱體2底部50～70cm處設(shè)有溢水口18，溢水口18寬度為40～60cm高度為4～8cm，所述的后置擋板10和箱體2出水端的距離為30～60cm，即為出水收集箱19；所述的深度處理層11為凹凸粘土棒經(jīng)過粉碎篩選，表面改性摻雜金屬催化氧化物高溫?zé)Y(jié)而成，深度處理層11的裝填厚度25～35cm， 深度處理層11底部設(shè)有多孔支撐板7，多孔支撐板7距離箱體2底部的高度為4～8cm。

進(jìn)一步，所述的預(yù)處理層3為中孔纖維，用5％濃度的稀鹽酸酸化處理后烘干，摻雜納米尺度的鋁、銅及稀土合金催化金屬氧化物聚合而成。

進(jìn)一步，所述的電極陰極8為不銹鋼板經(jīng)過酸化處理后聚合有機(jī)導(dǎo)電材料聚苯胺而成，具有良好的導(dǎo)電性。

進(jìn)一步，所述的電極陽(yáng)極22為鈦板經(jīng)過酸化處理后摻雜鈷、鈰、銥、銅合金催化材料高溫?zé)Y(jié)而成，具有良好的催化性。

進(jìn)一步，所述的三維立體電極21為利用廢棄的煤矸石經(jīng)刪選、粉碎、分級(jí)篩分酸化處理后，摻雜納米尺度的鈰、鈷、銥、鉑和銅的合金催化材料燒結(jié)而成，具有良好的氧化和氧化還原能力。

進(jìn)一步，所述的深度處理層11為凹凸粘土棒經(jīng)刪選、粉碎、酸化處理后，摻雜氯化鋁、氯化鐵、氯化銅和硝酸鈰的合金金屬氧化物燒結(jié)而成，具有高活性的氧化能力。

污水由提升泵加壓由進(jìn)水管1進(jìn)入進(jìn)水緩沖室13內(nèi)，在重力作用下透過預(yù)處理層3由進(jìn)水通道5自底部向上溢流穿透電極陰極8和電極陽(yáng)極22之間的三維立體電極21，在外加電場(chǎng)作用下被強(qiáng)氧化分解和強(qiáng)氧化還原分解，污水被氧化分解和氧化還原分解時(shí)，所產(chǎn)生的微小泡沫由刮沫板15在刮沫器16作用下進(jìn)入泡沫收集槽20，收集的泡沫回流到污水調(diào)節(jié)池和原污水綜合后再次進(jìn)入反應(yīng)器氧化處理，被氧化分解和氧化還原分解的水體由后置擋板10上的溢水口18溢流進(jìn)入深度處理層11處理后經(jīng)出水口12排出。

綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

1.由于本發(fā)明的三維立體電極氧化反應(yīng)器，以電化學(xué)為基礎(chǔ)，采用了三維立體參比電極技術(shù)，對(duì)高濃度廢水進(jìn)行潔凈的氧化和氧化還原處理，使污水中的污染物(COD、TP、TN)的去除率達(dá)到95％以上，突破了高濃度廢水處理的技術(shù)瓶頸。

2.三維立體電極為利用廢棄的煤矸石經(jīng)刪選、粉碎、分級(jí)篩分酸化處理后，摻雜納米尺度的鈰、鈷、銥、鉑和銅的合金催化材料燒結(jié)而成，具有良好的氧化和氧化還原能力。

3.本發(fā)明的三維立體電極氧化反應(yīng)器可廣泛應(yīng)用于化工廢水、垃圾滲濾液、稀土濕法冶煉廢水、造紙廢水等高濃度的高氮廢水的處理。

4.本發(fā)明的深度處理層為凹凸粘土棒經(jīng)刪選、粉碎、酸化處理后，摻雜氯化鋁、氯化鐵、氯化銅和硝酸鈰的合金金屬氧化物燒結(jié)而成具有高活性的氧化能力。

5.本發(fā)明從材料學(xué)入手，以廢棄尾礦廢物為載體原材料，經(jīng)刪選、粉碎、表面修飾、摻雜過渡金屬催化材料，進(jìn)行造型燒結(jié)制備成三維立體電極，將三維立體電極充填在電極陽(yáng)極和電極陰極之間，形成巨大面積的電化學(xué)電子過渡場(chǎng)，在外加電場(chǎng)作用下利用三維電極巨大的比表面積，對(duì)廢水進(jìn)行有效的氧化分解和氧化還原分解，達(dá)到潔凈水體保護(hù)環(huán)境之目的。為使三維立體電極的保持最佳處理效果，前置了預(yù)處理層，預(yù)處理層為改性的中孔纖維為載體，接枝嫁接催化氧化物對(duì)污水進(jìn)行預(yù)氧化處理，以減輕三維立體電極的有機(jī)負(fù)荷。為確保出水水質(zhì)的穩(wěn)定，對(duì)三維立體電極處理后的水體，后置了深度處理層，深度處理層為具有較大比表面積的凹凸粘土棒作為基材，摻雜金屬催化材料進(jìn)行深度處理，達(dá)到潔凈水體，保護(hù)環(huán)境之目的。

附圖說明

本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：

圖1是本發(fā)明的剖面示意圖；

圖2是本發(fā)明的俯面示意圖；

圖中標(biāo)記：1-進(jìn)水管，2-箱體，3-預(yù)處理層，4-多孔補(bǔ)水底板，5-進(jìn)水通道，6-前置擋板，7-多孔支撐板，8-電極陰極，9-電極固定卡槽，10-后置擋板，11-深度處理層，12-出水管，13-進(jìn)水緩沖室，14-電極接點(diǎn)保護(hù)一，15-刮沫板，16-刮沫器，17-電極接點(diǎn)保護(hù)二，18-溢水口，19-出水收集箱，20-泡沫收集槽。

具體實(shí)施方式

本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。

本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。

如圖1和圖2所述的三維立體電極氧化反應(yīng)器，包括水管1與箱體2一側(cè)連接，箱體2與出水管12的另一側(cè)連接，進(jìn)水管1、箱體2和出水管12形成一個(gè)閉路的通道，其中所述的箱體2內(nèi)前置擋板6和箱體2兩側(cè)密閉焊接形成一個(gè)進(jìn)水緩沖室13，進(jìn)水緩沖室13內(nèi)設(shè)有預(yù)處理層3，預(yù)處理層3固定在多孔補(bǔ)水底板4上，多孔補(bǔ)水底板4和箱體2前置擋板6密封固定，多孔補(bǔ)水底板4和箱體2底部形成一個(gè)進(jìn)水通道5，后置擋板10和箱體2密閉焊接，前置擋板6和后置擋板10之間形成一個(gè)氧化反應(yīng)區(qū)，氧化反應(yīng)區(qū)的底部設(shè)置了多孔支撐板7支撐電極固定卡槽9，電極固定卡槽9將電極陰極8和電極陽(yáng)極22固定 在多孔支撐板7的上部，在電極陰極8和電極陽(yáng)極22之間裝填三維立體電極21，電極陰極8和電極陽(yáng)極22上方設(shè)有接線端一和接線端二，接線端一和接線端二上分別設(shè)有電極接點(diǎn)保護(hù)一14和電極接點(diǎn)保護(hù)二17，電極陰極8和電極陽(yáng)極22的上端設(shè)有刮沫板15，刮沫板15和刮沫器16連接，刮沫器16被固定在泡沫收集槽20上，泡沫收集槽20焊接在箱體2的外側(cè)兩端，后置擋板10上設(shè)有溢水口18，后置擋板10和箱體2之間形成一個(gè)出水收集箱19，出水收集箱19內(nèi)設(shè)置了深度處理層11。

進(jìn)一步，所述的箱體２為鋼板焊接經(jīng)防腐處理而成的長(zhǎng)方箱體，前置擋板6與箱體2的進(jìn)水端內(nèi)側(cè)的距離為50cm，前置擋板6的上口和箱體2相平，前置擋板6和箱體2密封焊接并做防腐處理，前置擋板6的下口距離箱體2底部5cm，多孔補(bǔ)水底板4被安裝固定在進(jìn)水緩沖室13內(nèi)距離箱體2底部5cm，多孔補(bǔ)水底板4充填預(yù)處理層3的厚度為60cm，所述的預(yù)處理層3為改性的中孔纖維聚合金屬催化氧化物；前置擋板6和后置擋板10之間的距離為105cm形成一個(gè)氧化反應(yīng)區(qū)，后置擋板10和箱體2的底部及兩側(cè)密封焊接并做防腐處理，氧化反應(yīng)區(qū)內(nèi)固定了多孔支撐板7，多孔支撐板7和箱體2底部的距離為5cm；電極陰極8和電極陽(yáng)極22之間的距離為15cm，電極陰極8和電極陽(yáng)極22之間裝填三維立體電極21的高度為35cm；所述的電極接點(diǎn)保護(hù)一14和電極接點(diǎn)保護(hù)二17的底板按電極陰極8之間的間距和電極陽(yáng)極22的之間的間距開槽使陰極和陽(yáng)極的接線端穿透底板后用環(huán)氧樹脂密閉封裝和水體隔絕，電極接點(diǎn)保護(hù)一14和電極接點(diǎn)保護(hù)二17的四周用1cm的PVC板和用防水膠粘貼的底板形成防水保護(hù)區(qū)；所述的刮沫板15架設(shè)在行程橋架上和刮沫器16連接，刮沫器16和傳動(dòng)電機(jī)相連進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，行程橋架被固定在泡沫收集槽20的外側(cè)；所述的后置擋板10距離箱體2底部60cm處設(shè)有溢水口18，溢水口18 寬度為50cm高度為5cm，所述的后置擋板10和箱體2出水端的距離為45cm，即為出水收集箱19；所述的深度處理層11為凹凸粘土棒經(jīng)過粉碎篩選，表面改性摻雜金屬催化氧化物高溫?zé)Y(jié)而成，深度處理層11的裝填厚度30cm，深度處理層11底部設(shè)有多孔支撐板7，多孔支撐板7距離箱體2底部的高度為58cm。

進(jìn)一步，所述的預(yù)處理層3為中孔纖維，用5％濃度的稀鹽酸酸化處理后烘干，摻雜納米尺度的鋁、銅及稀土合金催化金屬氧化物聚合而成。

進(jìn)一步，所述的電極陰極8為不銹鋼板經(jīng)過酸化處理后聚合有機(jī)導(dǎo)電材料聚苯胺而成，具有良好的導(dǎo)電性。

進(jìn)一步，所述的電極陽(yáng)極22為鈦板經(jīng)過酸化處理后摻雜鈷、鈰、銥、銅合金催化材料高溫?zé)Y(jié)而成，具有良好的催化性。

進(jìn)一步，所述的三維立體電極21為利用廢棄的煤矸石經(jīng)刪選、粉碎、分級(jí)篩分酸化處理后，摻雜納米尺度的鈰、鈷、銥、鉑和銅的合金催化材料燒結(jié)而成，具有良好的氧化和氧化還原能力。

進(jìn)一步，所述的深度處理層11為凹凸粘土棒經(jīng)刪選、粉碎、酸化處理后，摻雜氯化鋁、氯化鐵、氯化銅和硝酸鈰的合金金屬氧化物燒結(jié)而成，具有高活性的氧化能力。

本發(fā)明的三維立體電極氧化反應(yīng)器對(duì)高濃度廢水進(jìn)行處理時(shí)，由污水提升泵連接進(jìn)水管1，將污水提升進(jìn)入箱體2內(nèi)的進(jìn)水緩沖室13，在重力作用下穿透預(yù)處理層3進(jìn)行預(yù)氧化處理后，經(jīng)多孔補(bǔ)水底板4進(jìn)入進(jìn)水通道5，由底部多孔支撐板7自下向上進(jìn)入電極陰極8和電極陽(yáng)極22之間的三維立體電極21反應(yīng)區(qū)，進(jìn)行強(qiáng)氧化分解和強(qiáng)氧化還原分解，被氧化分解和氧化還原分解的水體由后置擋板10上的溢水口18溢流進(jìn)入出水收集箱19，在重力作用下穿透深 度處理層11再次進(jìn)行深度氧化處理后，由出水管12排出。污水被氧化分解和氧化還原分解時(shí)所產(chǎn)生的氣泡泡沫隨水流上浮至水面堆積，被刮沫板15在刮沫器16的作用下往復(fù)刮入泡沫收集槽20，經(jīng)泡沫收集槽底部的排放口回流到污水調(diào)節(jié)池內(nèi)和原污水綜合，再次被氧化處理。

應(yīng)當(dāng)指出，以上所述具體實(shí)施方式可以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更全面地理解本創(chuàng)新發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。因此，盡管本說明書參照附圖和實(shí)施例對(duì)本創(chuàng)新發(fā)明已進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換；而一切不脫離本創(chuàng)新發(fā)明的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均應(yīng)涵蓋在本創(chuàng)新發(fā)明專利的保護(hù)范圍當(dāng)中。

實(shí)施例

污水性質(zhì)：垃圾中轉(zhuǎn)站垃圾滲濾液。

實(shí)驗(yàn)設(shè)備：三維粒子電極氧化反應(yīng)器、污水泵、磁力感應(yīng)流量計(jì)、專用直流電源。

測(cè)試儀器：紫外分光光度儀、COD快速消解儀、高溫壓力鍋、蒸餾器、玻璃器皿。

實(shí)驗(yàn)處理能力：1m3/h。

實(shí)驗(yàn)步驟：

1.將垃圾中轉(zhuǎn)站的滲濾液拉至污水儲(chǔ)存池內(nèi)灌滿(50m3)，啟動(dòng)污水提升泵，由磁力感應(yīng)流量計(jì)控制流量1m3/h，泵入三維粒子電極氧化反應(yīng)器。

2啟動(dòng)直流電源，調(diào)節(jié)電流。

3.啟動(dòng)刮沫器。

樣品分析(取樣節(jié)點(diǎn))：

1.取原污水樣品500ml；2.預(yù)氧化后取樣500ml；3.三維立體電極氧化后出 水取樣500ml；4.深度處理后出水取樣500ml。

分析結(jié)果：(mg/L)

本發(fā)明并不局限于前述的具體實(shí)施方式。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。