催化电化学废水处理装置的制作方法

本实用新型涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种催化电化学废水处理装置。

背景技术：

随着世界各国环保意识的不断加强，人们对工业废水的排放标准也在逐步提高以保障社会的可持续性发展。对于含有难以生化降解的有机物的工业废水，对环境危害非常大，且处理难度也非常高。电化学氧化法是一种重要的废水处理高级氧化技术，在可生化性能较差的工业废水处理领域具有很好的优势。电化学氧化法采用传统的二维电极反应器时，即阳极电极和阴极电极对工业废水进行处理，由于电极数量有限而导致其与废水的总接触面积较小，造成废水处理不均匀或不完全等现象；同时，二维电极反应器存在处理量小且电流利用效率低等不足的问题。电化学氧化法采用三维电极反应装置时，即在阳极电极和阴极电极之间填装颗粒状材料，当在阳极电极和阴极电极通电时，则在两电极之间形成粒子电极，从而在一定程度上克服了二维电极反应器的现有的不足。

三维电极反应装置处理工业污水的效果的关键因素为二维电极性能、粒子电极性能以及氧化反应器结构等。现有的三维电极反应装置具有催化阳极电极组、催化阴极电极组、填充在催化阳极电极组和催化阴极电极组之间的若干无机粒子和均匀填充在若干无机粒子之间的若干活性炭颗粒。虽然现有的三维电极反应装置在废水处理研究方面取得一定进展，但仍存在二维电极之间填充的粒子活性较低，运行费用较高，处理效果不佳及运行稳定性较差等问题。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术中的电化学氧化法采用的三维电极反应装置处理工业污水时存在的填充的粒子活性较低，运行费用较高，处理效果不佳及运行稳定性较差等缺陷，目的在于提供一种具有废水处理效率高、处理均匀、运行稳定、结构简单且运行成本低的催化电化学废水处理装置。

实现上述目的的技术方案是：

本实用新型催化电化学废水处理装置，具有一用于处理废水的反应器壳体和一电源控制模块，所述反应器壳体内具有一催化电化学反应区，所述催化电化学反应区具有一催化阳极电极组和一与所述催化阳极电极组配合作用的催化阴极电极组，所述催化阳极电极组与所述催化阴极电极组之间的填充有若干无机粒子，所述电源控制模块分别与所述催化阳极电极组、所述催化阴极电极组电连接，其特征在于，所述无机粒子之间均匀填充有若干负载有多维催化剂的层次孔结构的碳粒子电极。

所述碳粒子电极表面负载有贵金属、稀土金属和/或过渡金属。

所述无机粒子为若干负载多维催化剂的多孔颗粒状无机材料的无机粒子，所述无机粒子包括陶瓷颗粒、火山岩颗粒、石英砂、硅藻土颗粒、粉煤灰颗粒和/或青堇石颗粒；所述无机粒子表面负载有所述贵金属、所述稀土金属和/或所述过渡金属；所述催化阳极电极组和所述催化阴极电极组表面均负载有所述贵金属、所述稀土金属、所述过渡金属、组合物涂层的钛电极板、组合物涂层的钛电极网和/或组合物涂层的石墨电极板。

所述反应器壳体内且位于所述催化电化学反应区下表面具有一均水区，所述反应器壳体一侧靠近底部位置固设有一与所述均水区连通的进水口。

所述反应器壳体侧面位于所述进水口下方固设有一用于注入空气的进气口和一设于所述均水区中且与所述进气口连通的布气单元。

所述反应器壳体内位于所述催化电化学反应区上表面具有一出水区，所述反应器壳体的另一侧靠近顶部位置固设有一与所述出水区连通的出水口；所述反应器壳体的另一侧靠近底部位置固设有一与所述均水区连通的反冲洗排水口。

所述反应器壳体上表面设有一与所述反应器壳体内连通的排气口，用于排放通入的空气和反应产生的气体。

所述催化电化学反应区与所述均水区之间固设有一布水板，所述催化电化学反应区与所述出水区之间固设有一溢水堰。

所述碳粒子电极和所述无机粒子体积配比为1：0.5～10。

所述碳粒子电极和所述无机粒子体积配比为1：3～6。

本实用新型的积极进步效果在于：

本实用新型的催化电化学废水处理装置，通过在催化阳极电极组和催化阴极电极组之间填充负载多维催化剂的层次孔结构的碳粒子电极和负载催化剂 的多孔颗粒状无机材料的无机粒子，经由电源控制模块对废水进行处理，可以实现作为废水进行预处理来降低废水毒性，提高可生化性，提高生化处理效率；也可以作为废水进行深度处理，实现废水的达标排放或回用利用；还可以单独作为废水处理工艺，实现废水达标排放或回用，大大地提高了实用性。

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

附图说明

图1为本实用新型催化电化学废水处理装置的机构示意图；

图2为本实用新型催化电化学废水处理装置的第一实施例示意图；

图3为本实用新型催化电化学废水处理装置的第二实施例示意图；

图4为本实用新型催化电化学废水处理装置的第三实施例示意图；

图5为本实用新型催化电化学废水处理装置的第四实施例示意图。

具体实施方式

下面结合图1至图5，对本实用新型的催化电化学废水处理装置进行详细的说明。

如图1所示，本实施例的催化电化学废水处理装置，具有一用于处理废水的反应器壳体10，反应器壳体10具有催化电化学反应区11，催化电化学反应区11具有催化阳极电极组111、与催化阳极电极组111配合作用的催化阴极电极组112、填充在催化阳极电极组111与催化阴极电极组112之间的若干无机粒子113，若干无机粒子113之间均匀填充有若干负载有多维催化剂的层次孔结构的碳粒子电极114，碳粒子电极114表面负载有贵金属、稀土金属和/或过渡金属。催化电化学废水处理装置还具有电源控制模块20，电源控制模块20与催化阳极电极组111、催化阴极电极组112分别电连接，实现催化电化学反应。催化阳极电极组111和催化阴极电极组112表面均负载有贵金属、稀土金属、过渡金属、组合物涂层的钛电极板、组合物涂层的钛电极网和/或组合物涂层的石墨电极板。无机粒子113为若干可活动的负载多维催化剂的多孔颗粒状无机材料的无机粒子113，包括陶瓷颗粒、火山岩颗粒、石英砂、硅藻土颗粒、粉煤灰颗粒或青堇石颗粒等；无机粒子113表面负载有贵金属、稀土金属和/或过渡金属。其中，贵金属为零维、一维、二维或三维的贵金属，具有Pt、Au、Pt、Ag、Ir、Pd、Ru或Rh；稀土金属具有Ce或La；过 渡金属具有Fe、Cu、Mn、Ti、Y、V或Ni。碳粒子电极114和无机粒子113的体积配比为1：0.5～10。本实用新型的一优选实施例中，碳粒子电极114和无机粒子113体积配比为1：3～6。反应器壳体10内且位于催化电化学反应区11下表面具有均水区12，反应器壳体10一侧靠近底部位置固设有与均水区12连通的进水口121。反应器壳体10侧面位于进水口121下方固设有用于注入空气的进气口122和设于均水区12中且与进气口122连通的布气单元123，布气单元123用于均匀混合注入进水口121的废水，起到布水作用，又给催化阳极电极组111、催化阴极电极组112、催化阳极电极组111与催化阴极电极组112之间填充有若干可活动的无机粒子113和若干可活动的碳粒子电极114提供氧气，是能够对废水进行充分处理。反应器壳体10内位于催化电化学反应区11上表面具有出水区13，反应器壳体10的另一侧靠近顶部位置固设有与出水区13连通的出水口16。反应器壳体10另一侧靠近底部位置固设有与均水区12连通的反冲洗排水口124。当装置使用一段时间后，可以经由布气单元123进行反冲洗，待反冲洗过程结束，反冲洗水经由反冲洗排水口124从反应器壳体10排出反应器壳体10。反应器壳体10上表面设有与反应器壳体10内连通的排气口132，用于排放通入的空气和反应产生的气体。催化电化学反应区11与均水区12之间固设有布水板14，布水板14用于将混合均匀的废水注入到催化电化学反应区11进行催化电化学反应。催化电化学反应区11与出水区12之间固设有溢水堰15，溢水堰15用于将处理后的废水溢出到出水区13，经由出水口16排出反应器壳体10。

本实用新型催化电化学废水处理装置的工作原理为：

本实用新型的催化电化学废水处理装置，首先，废水经由反应器壳体10一侧固设的进水口121注入均水区12，处于均水区12的废水在布气单元123和布水板14共同作用下得到均匀混合。空气经由进气口122进入布气单元123，用于实现废水充分混合及增强催化电化学反应的废水处理效果。废水通过布水板14进入催化电化学反应区11，即由催化阳极电极组111、催化阴极电极组112、负载多维催化剂的层次孔结构碳粒子电极114和负载催化剂的多孔无机粒子113组成的催化电化学反应区，废水在催化电化学反应区得到降解或直接矿化。处理后的废水通过溢水堰15进入出水区10，并经由出水口16排出反应器壳体10。当催化电化学废水处理装置使用一段时间后，经由布气单元123进行反冲洗，待反冲洗结束后，反冲洗水经由反冲洗排水口124排出反应器壳体10。通入的空气和反应产生的气体通过排气口132排出反应器壳体10。整个废水处理过程由电 源控制模块20调节控制。

本实用新型的第一实施例中，如图2所示，采用本实用新型的催化电化学废水处理装置对医药废水进行预处理，废水经过处理后，化学需氧量降低40％，污水可生化性能提高到0.32，使生化性得到显著提高，便于后续生化处理。

本实用新型的第二实施例中，如图2所示，采用本实用新型的催化电化学废水处理装置对化工废水深度处理，废水经过生化处理后，出水化学需氧量为90～122mg/L，色度超过300，经过深度处理后，废水的化学需氧量降到40mg/L以下，色度降到20以下。

本实用新型的第三实施例中，如图3所示，采用本实用新型的催化电化学废水处理装置对石化废水深度处理，石化炼油废水经过生化处理后出水化学需氧量为80～100mg/L，色度超过80，经过深度处理后，废水化学需氧量降到40mg/L以下，色度降到10以下。

本实用新型的第四实施例中，如图4所示，采用本实用新型的催化电化学废水处理装置单独对特种化工废水进行处理，废水化学需氧量为1800～3000mg/L，色度超过120，经过催化电化学废水处理装置处理后，废水化学需氧量降到60mg/L以下，色度降到30以下。

以上详细描述了本实用新型的各较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。