一種新型三維電芬頓水處理裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]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
[0002]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.0Η具有很高的氧化能力，降解氧化水中的污染物，使其轉化為0)2和Η20。芬頓法就是高級氧化技術的一種，它是利用Fe/和H2O2反應，生成強氧化性的.0Η，由于.0Η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。
[0003]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(chǎn)生強氧化性的.0Η。其中H2O2的電化學產(chǎn)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。
[0004]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(I)所示，產(chǎn)生h202。在此過程中，氧氣首先溶解在溶液中，然后在溶液中迀移到陰極表面，在那還原成H202。而在堿性溶液中，氧氣發(fā)生反應如式(2)所示，生成HO2。
[0005]02+2H +2e — H2O2(I)
[0006]02+H20+2e — HO2 +OH(2)
[0007]在電芬頓中，溶液中的Fe/可通過反應(3)在陰極還原成Fe 2+。
[0008]Fe3++e 一 Fe2+(3)
[0009]電芬頓有其自身的優(yōu)勢:電化學產(chǎn)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Fe/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。
[0010]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】

[0011]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(jīng)濟、穩(wěn)定的三維電芬頓水處理裝置。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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。
[0015]所述裝置底部設置錐形斗，斗邊與平行線呈45° -60°，斗高200mm-800mm。
[0016]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-500mmo
[0017]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。
[0018]所述裝置的三相分離器斜邊與平行線呈45° -60°。
[0019]所述裝置采用絕緣材質頂蓋板。
[0020]所述裝置內設置的催化載體為鐵粉與粒徑的氧化鋁載體、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%。
[0021]本發(fā)明可取得如下效果:
[0022](I)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(chǎn)生的一部分02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H 202藥劑的投入量較少。
[0023](2)電解在使用過程中往往會在極板(尤其是陰極板)上產(chǎn)生絮狀物從而產(chǎn)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。
【附圖說明】
[0024]圖1為本實用新型裝置系統(tǒng)圖。
[0025]圖1中所示，1-進水管；2_設備殼體；3_筒形陽極板；4_曝氣器；5_三相分離器；6-排氣口 ；7_頂蓋板；8_出水溢流堰；9_出水管；10_催化載體；11_直流電源；12_銅排或銅線。
【具體實施方式】
[0026]如圖1所示，新型三維電芬頓水處理裝置采用圓柱形外形，筒體2采用不銹鋼材質，筒體底部設置圓錐形斗，斗邊與與平行線呈45°，斗高500mm;進水口 I管底距離設備底部500mm ;筒形陽極板3底邊距離設備底部500mm，筒形陽極板3頂邊距離設備頂部1000mm，三相分離器5斜邊與平行線呈45°，三相分離區(qū)5上部的沉淀區(qū)可以保證催化載體10順著筒形陽極板3外側回落至設備殼體2底部，避免載體流失。
[0027]廢水由進水管I進入新型三維電芬頓水處理裝置，設備殼體2通過銅排12與直流電源11陰極相連，設備殼體2內部固定的筒形陽極板3通過銅排12與直流電源11陽極相連，設備殼體2底部設置曝氣器4，設備殼體2內部填充催化載體10，筒形陽極板3上部設置三相分離器5，設備殼體2由絕緣的頂蓋板7密封，曝氣器4曝氣形成的推流使催化載體沿著筒形陽極板3內部向上運動，直到到達三相分離器5位置，此時氣體順著三相分離器5上部的排氣口 6排出，廢水順著三相分離器5上部上升，并由出水溢流堰8及出水管9排出，載體順著筒形陽極板3外側回落至設備殼體2底部，以此循環(huán)。
[0028]本例中，陽極板采用鈦基涂層電極(DSA電極)，陰極采用不銹鋼極板。
[0029]本例中，裝置內填充合金催化載體，載體粒徑為2mm-3mm，保證其在曝氣條件下均勻分布于裝置內，使得電解及氧化作用接觸面增大，提高廢水處理效果。
[0030]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。
【主權項】
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(jù)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(jù)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(jù)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-800mmo5.根據(jù)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(jù)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(jù)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(jù)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(jù)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%。
【專利摘要】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。
【IPC分類】C02F1/46, C02F101/30, C02F1/74
【公開號】CN204848373
【申請?zhí)枴緾N201520413867
【發(fā)明人】劉軍, 戴昕, 宮建瑞, 袁道迎
【申請人】南京萬德斯環(huán)?？萍加邢薰?br>【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年6月16日