专利名称：焦粉复极性三维电极水处理反应器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种难降解有机废水的深度处理装置，尤其涉及一种焦粉复极性三维 电极水处理反应器。
背景技术：
难降解废水的治理是一项世界性的难题。难降解有机废水的组成和浓度一般与 行业特点有关，但是总体上难降解有机废水的生物系统水力停留时间普遍大于60h，COD、氨 氮、色度3个指标稳定达标排放存在一定的困难。难降解有机废水COD和氨氮等超标一般 是因为二级生物处理出水中存在大量的生物抑制性物质，其中不少物质属于持久性有机污 染物，可以导致人和动物内分泌紊乱、生殖及免疫系统失调，这些抑制性物质在有限的HRT 条件下不能被微生物所降解，必须进行深度处理。电化学氧化法处理难生化降解有机废水的研究是近年来受到研究者的重视，电化 学氧化法去除污染的机理主要包括直接氧化和间接氧化两方面。直接氧化是污染物在阳 极表面氧化从而转化为毒性较低的物质或生物易降解物质，从而去除污染物。间接氧化是 当废水中有氧化还原类物质如金属氧化物悬浮在溶液中，在电化学过程被氧化为高价态， 这些高价物质可以氧化降解有机物，此时高价氧化物被还原为原来价态，这样周而复始达 到氧化去除污染物的目的。还可以通过产生一些不能再生的强氧化性中间活性体如· 0H、 C10_、H2O2, O3参与氧化污染物，达到去除污染物的目的。电化学氧化法氧化能力强、工艺简单，具有良好的应用前景。电化学水处理技术的 基本原理是污染物在电极上发生直接电化学反应或利用电极表面产生的强氧化性活性物 质使污染物发生氧化还原转变。传统二维电极面体比相对较小，单位电解槽体处理量小，电 流效率低(尤其是在电导率低时)。
发明内容
本发明的目的是提供一种污染物的去除效率高的焦粉复极性三维电极水处理反应器。本发明的目的是通过以下技术方案实现的本发明的焦粉复极性三维电极水处理反应器，包括电解槽，所述电解槽中设有阴 极板和阳极板，所述阴极板和阳极板与直流电源连接，所述电解槽中设有的多个焦粉粒子 电极，所述焦粉粒子电极为颗粒状，游浮于所述电解槽内的电解液中，所述电解槽的底部设
有曝气装置。由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的焦粉复极性三维电极水处 理反应器，由于电解槽中设有的多个焦粉粒子电极，所述焦粉粒子电极为颗粒状，游浮于所 述电解槽内的电解液中，所述电解槽的底部设有曝气装置。通过底部曝气管和通气板对反 应器进行均勻曝气，在直流电源作用下，阳极板、阴极板和焦粉粒子电极在电解的作用下发 生氧化还原反应；在直流电源作用下，焦粉粒子电极在高梯度电场的作用下复极化，形成复极性粒子，每一个颗粒都相当于一个微电解池，废水中污染物在其两端发生氧化还原反应。 整个电解池中的焦粉复极性粒子相当于无数个微电解池串联，使得污染物的去除效率成倍提高。
图1为本发明的焦粉复极性三维电极水处理反应器剖面结构示意图；图2为本发明的反应器的俯视图。图中1_直流电源；2-电源负极；3-电源正极；4-电解槽；5-阴极板；6-阳极板； 7-焦粉粒子电极；8-气泡；9-通气板；10-曝气管；11-进水管；12-出水管；13-接线柱； 14-铜线。
具体实施例方式本发明的焦粉复极性三维电极水处理反应器，其较佳的具体实施方式
是包括电解槽，所述电解槽中设有阴极板和阳极板，所述阴极板和阳极板与直流电 源连接，所述电解槽中设有的多个焦粉粒子电极，所述焦粉粒子电极为颗粒状，游浮于所述 电解槽内的电解液中，所述电解槽的底部设有曝气装置。所述曝气装置可以包括设于所述电解槽底部的均勻布满通气孔的通气板，所述通 气板的下部设有曝气管。所述通气孔的孔径可以为0.5-1. 5mm。通气板的下部可以设有进 水管，电解槽的上部可以设有出水管。所述焦粉粒子电极可以采用焦化企业炼焦过程中产生的焦粉固体废物制作。实现 以废治废的目的。所述阴极板可以为不锈钢板；所述阳极板以钛板为基材，经过Ir、Ru金属涂层处 理。电解槽中可以刻有小槽，用于固定极板和调整极板间距。该反应器还包括自动控制系统。本发明利用焦粉作为粒子填充电极，钛基复合电极作为阳极，不锈钢板作为阴极， 在复极性三维电极水处理反应器中高效地同时脱除难降解有机废水生化出水中的有机物 和氨氮。能更好地实现难降解有机废水中有机物和氨氮的同时高效去除，本发明中，进水由反应器下部的进水管泵入，进入矩形电解槽；通过底部曝气管和 通气板对反应器进行均勻曝气，在直流电源作用下，阳极板、阴极板在电解的作用下发生氧 化还原反应；同时焦粉粒子电极在高梯度电场的作用下复极化，形成复极性粒子，每一个颗 粒都相当于一个微电解池，废水中污染物在其两端发生氧化还原反应。整个电解池中的焦 粉复极性粒子相当于无数个微电解池串联，使得污染物的去除效率成倍提高；废水经过净 化处理后，由出水管排出。本发明采用焦粉作为负载粒子的三维电极反应器对难降解有机废水进行深度处 理，一方面因为三维电极法不受废水中生物毒性物质的影响、电催化效率高、在常温常压下 进行、可控性强、设备占地少、无二次污染、无选择地直接与废水中的污染物反应且去除污 染物效率高；另一方面因为焦粉与活性炭理化性质相似，对COD和色度均有良好的去处效 果，同时焦粉作为铁矿石的烧结过程产生的大量固体废弃物，用焦粉替代活性炭作为负载 粒子既可以达到以废治废的目的，降低成本，又不会造成二次污染。所以负载焦粉的三维电极电化学氧化技术具有很高的工业应用前景，在难降解废水深度处理领域，是十分有益的 创新。通过实验室验证，本发明将该反应器应用于焦化废水的深度处理，进水COD 200 400mg/L，氨氮30 100mg/L的条件下，可低于《钢铁工业水污染物排放标准》GB 13456-1992中的焦化一级排放标准排放。下面结合附图对本发明作进一步说明如图1、图2所示，本发明的焦粉复极性三维电极水处理反应器，主要包括电解槽 4、阳极板6、阴极板5、焦粉粒子电极7、直流电源1和曝气装置等；曝气装置包括曝气管10、电解槽4底部装有均勻布满通气小孔的通气板9，通气孔 孔径为1mm，反应器中刻有小槽，以便固定极板和调整极板间距。电解槽中装有焦粉粒子电极7和阴极板5、阳极板6 ；焦粉粒子电极7采用焦化企 业炼焦过程中产生的焦粉固体废物；工作过程进水由反应器下部的进水管11泵入，进入矩形电解槽4 ；通过底部曝气 管10和通气板9对反应器进行均勻曝气，在直流电源1作用下，阴极板5、阳极板6在电解 的作用下发生氧化还原反应；同时焦粉粒子电极7在高梯度电场的作用下复极化，形成复 极性粒子，每一个颗粒都相当于一个微电解池，废水中污染物在其两端发生氧化还原反应。 整个电解池中的焦粉复极性粒子相当于无数个微电解池串联，使得污染物的去除效率成倍 提高；废水经过净化处理后，由出水管12排出。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种焦粉复极性三维电极水处理反应器，包括电解槽，所述电解槽中设有阴极板和阳极板，所述阴极板和阳极板与直流电源连接，其特征在于，所述电解槽中设有的多个焦粉粒子电极，所述焦粉粒子电极为颗粒状，游浮于所述电解槽内的电解液中，所述电解槽的底部设有曝气装置。
2.根据权利要求1所述的焦粉复极性三维电极水处理反应器，其特征在于，所述曝气 装置包括设于所述电解槽底部的均勻布满通气孔的通气板，所述通气板的下部设有曝气管。
3.根据权利要求2所述的焦粉复极性三维电极水处理反应器，其特征在于，所述通气 孔的孔径为0. 5-1. 5mm。
4.根据权利要求3所述的焦粉复极性三维电极水处理反应器，其特征在于，所述通气 板的下部设有进水管，所述电解槽的上部设有出水管。
5.根据权利要求1至4任一项所述的焦粉复极性三维电极水处理反应器，其特征在于， 所述焦粉粒子电极采用焦化企业炼焦过程中产生的焦粉固体废物制作。
6.根据权利要求1至4任一项所述的焦粉复极性三维电极水处理反应器，其特征在于， 所述阴极板为不锈钢板；所述阳极板以钛板为基材，经过Ir、Ru金属涂层处理。
7.根据权利要求1至4任一项所述的焦粉复极性三维电极水处理反应器，其特征在于， 所述电解槽中刻有小槽，用于固定极板和调整极板间距。
8.根据权利要求1至4任一项所述的焦粉复极性三维电极水处理反应器，其特征在于， 该反应器还包括自动控制系统。
全文摘要
本发明公开了一种焦粉复极性三维电极水处理反应器，包括电解槽，电解槽中设有阴极板和阳极板，电解槽中还设有的多个焦粉粒子电极，焦粉粒子电极为颗粒状，游浮于电解槽内的电解液中，电解槽的底部设有曝气装置。通过底部曝气管和通气板对反应器进行均匀曝气，在直流电源作用下，阳极板、阴极板和焦粉粒子电极在电解的作用下发生氧化还原反应；在直流电源作用下，焦粉粒子电极在高梯度电场的作用下复极化，形成复极性粒子，每一个颗粒都相当于一个微电解池，废水中污染物在其两端发生氧化还原反应。整个电解池中的焦粉复极性粒子相当于无数个微电解池串联，使得污染物的去除效率成倍提高。
文档编号C02F1/461GK101955300SQ20101026908
公开日2011年1月26日 申请日期2010年8月31日 优先权日2010年8月31日
发明者何绪文, 宫景雯, 张春晖, 林晖, 王建兵, 王春荣, 胡建龙 申请人:中国矿业大学(北京)