多维催化电解反应器的制作方法

本实用新型涉及污水处理领域，特别是适用于高浓有机污水预处理的一种多维催化电解反应器。

背景技术：

微电解是一种应用较为广泛的电化学水处理技术，往往基于固定床反应器实现。其采用铁内电解法对工业废水（特别是酸性废水）进行处理，原理非常简单,就是利用铁-碳颗粒之间存在着电位差而形成了无数个细微原电池。这些细微电池是以电位低的铁成为阳极而腐蚀,电位高的碳做阴极,在含有酸性电解质的水溶液中发生电化学反应。反应的结果是铁受到腐蚀变成二价的铁离子进入溶液。对内电解反应器的出水调节PH值到9左右，由于铁离子与氢氧根作用形成了具有混凝作用的氢氧化亚铁,它与污染物中带微弱负电荷的微粒异性相吸,形成比较稳定的絮凝物(也称为铁泥)而去除。该技术主要运用于生物难降解的有机废水，对废水进行预处理是一种良好的工艺，能够达到降解有机污染物的目的。

然而现有处理过程中仍存在许多问题，中因反应中填料容易发生反应生产三氧化二铁导致结块，从而造成了反应器大量堵塞的案例；反应条件难以控制控制，净化效率较低。这些已成为制约此技术进一步发展的瓶颈。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种多维催化电解反应器。

多维催化电解反应器，包括：罐体，罐体上设有进水口、出水口、进气口，罐体内设有电解装置，电解装置内设有用于放置填料的反应室，并且进水口、出水口、进气口均与反应室相连通。

进一步地，电解装置包括：对应设置的金属阳极和石墨阴极，金属阳极和石墨阴极间为所述的反应室。

进一步地，电解装置上接有直流电源。

进一步地，罐体上还设有电缆口，直流电源通过电缆口与电解装置连接。

进一步地，反应室的顶部和底部均设有孔板。

进一步地，还包括：固定于罐体内的支撑架，底部的孔板设置于支撑架上。

进一步地，进气口接有鼓风机。

进一步地，反应室内放置有填料，填料为架构式铁碳填料。

进一步地，罐体与电解装置间设有绝缘层。

进一步地，罐体顶部设有排空口，底部设有卸料口。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1. 通过电解装置对需处理的废水进行电催化氧化，在反应室内发生电化学反应，废水电解产生活性氢与活性氧，活性氢与活性氧有极强的氧化还原作用，活性氢对废水中氧化态的染色物质还原反应脱色，使废水变的清澈，活性氧对废水中溶解性有机物进行氧化分解，使有机物变成二氧化碳和水，使之无害化。

2. 由于多维电解反应设备增加了直流电源，起到了催化和强化电解的作用，使反应效率更高，改善废水的可生化作用功能更强大。

3. 通过进气口的设置，在反应进行时能够通入空气对废水进行曝气，曝气能够使填料保持一定程度的悬浮状态，同时，带入的氧气同时可以对填料内电解过程中产生的部分Fe²⁺，进行氧化，使之变成Fe³⁺，充分应用水合物及氢氧化物具有较强的吸附-絮凝作用，去除污染物。

4. 多维催化电解反应设备采用底部强曝气形式，使反应填料处于一定程度的流化状态，流化过程中填料颗粒可以充分接触摩擦，并将沉淀于填料表面的Fe₂O₃剥离，防止沉淀物包裹填料，粘连结块。

5. 本实用新型采用了架构式铁碳填料，架构式铁碳填料的铁与炭何为一体，不会像铁炭组配组合容易出现铁与炭分离，影响原电池反应；架构式铁碳填料可降低原电池反应的电阻，从而提高电子的传递效率，提高处理速度；架构式铁碳填料可以避免板结的产生。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为孔板的结构示意图。

其中，1-排空口，2-罐体，3-出水口，4-反应室，5-石墨阴极，6-孔板，7-支撑架，8-进气口，9-卸料口，10-进水口，11-电缆口，12-预留口，13-金属阳极。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例一

如图1和图2所示的多维催化电解反应器，包括：罐体2，罐体2上设有进水口10、出水口3、进气口8，废液通过进水口10进入罐体2内，并且在反应完成后通过出水口3排出，罐体2内设有电解装置，电解装置内设有用于放置填料的反应室4，并且进水口10、出水口3、进气口8均与反应室4相连通，填料包括铁和碳的小颗粒。

进气口8的设置是为了对反应室4内发生发反应的废水和填料进行曝气，曝气使填料处于一定程度的流化状态，流化过程中填料的颗粒可以充分接触摩擦，将沉淀于填料表面的Fe₂O₃剥离，防止沉淀物包裹填料，粘连结块。同时，曝气带入的氧气同时可以对内电解过程中产生的部分Fe²⁺，进行氧化，使之变成Fe³⁺，充分应用水合物及氢氧化物具有较强的吸附-絮凝作用，去除污染物。实际使用中，可以在进气口8设置鼓风机来进行曝气。

本实施例中，电解装置包括：对应设置的金属阳极13和石墨阴极5，其中一种优选的设置方式为：石墨阴极5呈圆柱体，金属阳极13为圆环状，呈柱状的石墨阴极5位于反应器中心，金属阳极13和石墨阴极5间为所述的反应室4。电解装置上接有直流电源，直流电通过脉冲电路变为连续可调频的高压矩形脉冲电流输入。通过电解装置对废水进行电催化氧化，在反应室4内发生电化学反应，废水电解产生活性氢与活性氧，活性氢有着极强的还原性，活性氧有极强氧化性，活性氢与废水中氧化态的染色物质发生还原反应使其脱色，同时活性氧对废水中溶解性有机物进行氧化分解，使有机物变成无害的二氧化碳和水，更加有效地净化了废水。

本实施例罐体2上还设有电缆口11，用于将直流电源通过电缆口11与电解装置连接。

本实用新型净水的原理如下：填料中的铁在酸性条件下释放铁离子生成新生态Fe²⁺。Fe²⁺具有氧化——还原的作用，还能与废水中的许多组分发生氧化还原反应，破坏脱色废水中的发色有机物基团，达到脱色效果。对于难降解有机废水，通过发生电化学反应，降解有机物，提高了废水的可生化性。生成的Fe2+加碱调pH值进一步产生Fe³⁺；Fe³⁺是一种很好的絮凝剂。它们的水合物及氢氧化物具有较强的吸附-絮凝作用，分散在水污中的悬浮物、有毒物、金属离子及有机大分子能被吸附-絮凝沉淀，从而达到净水的目的。

净水所发生电化学反应过程如下：

阳极(Fe):Fe - 2e→Fe²⁺ E（Fe / Fe²⁺）=0.44V

阴极(C) :2H⁺+ 2e→H₂ E(H⁺/ H₂)=0.00V

氧化还原反应过程如下：

O₂+4H⁺+ 4e^-→ 2H₂O E （O₂）=1.23V O₂+ 2H₂O + 4e^- → 4OH^- E（O₂/OH^-）=0.41V

Fe²⁺+O₂+4H⁺→2H₂O+Fe³⁺

实施例二

如图2所示，与实施例一相比，反应室4的顶部和底部均设有孔板6，孔板6上设有孔，能够保证液体和曝气的气体通过，下方的孔板6还能起到承载填料的功能。本实施例还包括：固定于罐体2内的支撑架7，底部的孔板6设置于支撑架7上，用于将孔板6固定于罐体2内。

实施例三

本实施例对实施例一部分内容做详细介绍。

所述的放置在反应室4内的填料，为架构式铁碳填料，该种填料是通过冶炼等手段将铁及金属催化剂与炭包容在一起形成架构式铁炭结构。具有许多普通填料没有的优点：①此结构铁与炭永远是一体，不会像铁炭组配组合容易出现铁与炭分离，影响原电池反应。②铁炭一体可降低原电池反应的电阻，从而提高电子的传递效率，提高处理效率。③铁炭一体可以避免板结的产生。

实施例四

与实施例一相比，本实施例的罐体2与电解装置间设有绝缘层，防止发生漏电。

罐体2顶部设有排空口1，用于平衡气压方便液体进入和排除；罐体2底部设有卸料口9，方便排除反应过后的废料。