专利名称：内循环多维电催化废水处理装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于废水处理装置，具体涉及一种有机废水处理的内循环多维电极电 催化氧化处理装置。
背景技术：
有机废水处理，特别是农药、医药、化工、染料等行业产生的高含盐、高浓度有毒有 机废水的处理一直是个难题。目前，高浓度难降解有机废水的处理一般是先采用物化法预处理，降低或去除废 水的生物毒性，提高废水的可生化性，然后再通过生物法处理达标排放，其关键在于选择合 适的物化预处理方法，确保生物法处理的顺利进行。当前常用的高浓度难降解有机废水预 处理的物化方法有铁炭微电解法、芬顿试剂氧化法、臭氧氧化法等，铁炭微电解法和芬顿 试剂氧化法均需在酸性条件下进行，废水处理时需先调节pH至3 4，处理后再调节至中 性，不仅操作复杂、过程控制难，而且废水处理成本高、处理后使废水的含盐量进一步增高。 臭氧氧化法的设备投资大、能耗高，运行维护要求严格。随着高级氧化技术(AOPs)的发 展，电催化氧化法越来越受到人们的重视。与其它AOPs过程相比，电化学水处理技术的优 点在于(1)电子转移只在电极及废水组份间进行，不需另外添加氧化还原剂，由此也避免 了由另外添加药剂而引起的二次污染问题；(2)可以通过改变外加电流、电压随时调节反 应条件，可控制性较强；(3)过程中可能产生的自由基无选择地直接与废水中的有机污染 物反应，将其降解为二氧化碳、水和简单有机物，没有或很少产生二次污染；(4)电化学过 程一般在常温常压下进行，能量效率高，反应条件温和；(5)反应器设备及其操作一般比较 简单，如果设计合理，费用并不昂贵；(6)当废水中含有金属离子时，阴、阳极可同时起作用 (阴极还原金属离子，阳极氧化有机物)，以使处理效率尽可能提高，同时回收再利用有价 值的化学品或金属，从而避免二次污染；(7)既可以作为单独处理，又可以与其他处理工艺 相结合，如作为前处理，可以提高废水的可生物降解性；(8)兼具气浮、絮凝、消毒作用；(9) 作为一种清洁工艺，其设备占地面积小。因此，电催化氧化法在高浓度有毒有机废水处理领 域具有较大的技术优势和广阔的应用前景。但国内目前研发的电催化氧化装置普遍存在电 极寿命短、水力条件差、电流效率低、电极比表面积小等问题，废水因在电催化氧化反应区 实际停留时间很短，污染物去除效率较低。如中国专利授权公开号CN101462784A，授权公开 日为2009年6月24日，名称为“电催化氧化装置”，公开了“一种电催化氧化装置，其技术 方案的要点是在反应器腔体内自上而下设置回流反冲器、电催化氧化极板区、曝气器和带 反冲阀的给排水管。”该实用新型通过曝气、回流反冲洗措施，虽然可以较好的解决电极表 面污染物附着等问题，但反应区存在严重的短流现象，有效水力停留时间极短，污染物降解 效率较低。又如中国实用新型专利号ZL200620060946.8，授权
公开日为2007年7月25日， 名称为“电催化氧化污水处理槽”，公开了“一种电催化氧化污水处理槽，其技术方案的要点 是电催化氧化污水处理槽由槽体、进水口、排水口、排气口、催化剂、阳极板、阴极板和进气 管组成，在槽体底部设置带反冲气阀的曝气系统。该实用新型虽然通过连续曝气和间歇压缩空气反冲洗避免了催化剂结块，电极板无需清洗，防止了沟流，但整个反应槽处于完全混 合流态，短流现象严重，不能保证污水处理效果。
实用新型内容本实用新型的目的是克服现有电催化氧化技术及装置中不足之处，提供一种处理 效果好、能耗低、电极寿命长的内循环多维电催化废水处理装置。本实用新型解决技术问题采用如下技术方案本实用新型内循环多维电催化废水处理装置的结构特点是设置圆筒状器体，在 所述器体内，自下而上依次设置进水布水管、曝气管、电极反应区、整流区、出水区和浮渣收 集区。本实用新型内循环多维电催化废水处理装置的结构特点也在于所述电极反应区是由圆筒状阳极形成圆柱形空腔，在所述圆柱形空腔的中轴位置 上设置棒状阴极，粒子电极填充在所述圆柱形空腔内，并由位于所述圆柱形空腔底部的多 孔承托板支撑构成粒子电极固定床。所述粒子电极为活性炭粒子电极。所述浮渣收集区是在所述圆筒状器体的顶部液面位置处，设置由电机带动、用于 将液面浮渣刮至集渣槽内的刮渣板，在所述集渣槽的一侧设置有与集渣槽相连通的排渣槽。所述整流区是在所述电极反应区的上方设置使出水稳流的整流板。所述曝气管是设置在所述电极反应区的底部、用于带动废水升流以形成电极反应 区中内循环流态的穿孔布气管，所述穿孔布气管由一根水平布气干管和一组与布气干管垂 直、相互为平行的水平穿孔布气支管构成，所述水平穿孔布气支管连接在所述水平布气干管上。所述进水布水管是在所述电极反应区的下方，设置用于引入废水的穿孔布水管， 所述穿孔布水管由一根水平布气干管和一组与布水干管垂直、相互为平行的水平穿孔布水 支管构成，所述水平穿孔布水支管连接在所述水平布水干管上。与已有技术相比，本实用新型的有益效果体现在1、本实用新型集电催化氧化和气浮作用于一体，处理效果好、能耗低、电极寿命长。2、本实用新型采用多维粒子电极，增大电极比表面积，提高电流效率，降低能耗和 废水处理成本。3、本实用新型采用内循环水力混合替代传统曝气混合，一方面消除死角，改善设 备水力条件，提高废水在反应中的传质效率；另一方面不断更新电极表面溶液，防止浓差极 化和悬浮物附着降低电极效率和使用寿命，使用过程中电极无需清洗；4、本实用新型采用固定床粒子电极和内循环水力混合相结合，解决流化床粒子电 极馈电流与电势分布不均、电流效率低、电极易污染而寿命短的难题；5、本实用新型充分发挥电催化过程产生的微细气泡的气浮作用，进一步净化废 水，提高装置的整体废水处理效果。6、本实用新型采用吸附性能优异的活性炭粒子电极，通过活性炭对污染物的吸附
4作用，实现水力停留时间与污染物停留时间的分离，污染物在电极反应区的实际停留时间 大大延长，直至被电催化氧化作用降解去除，废水处理效率大为提高；在污染物被降解去除 的同时，活性炭得以再生，恢复对废水中污染物的吸附性能，因此，在运行过程中，无需更换 活性炭粒子电极。7、本实用新型在电极反应区上部设置整流区，使出水稳定，电催化过程形成的浮 渣不受扰动，便于收集分离。
图1为本实用新型结构示意图。图2为本实用新型穿孔布气管结构示意图。图中标号1器体、2排渣槽、3集渣槽、4电机、5刮渣板、6出水槽、7高度可调出水 管、8导线、9可控硅、10触发器、11调压器、12电控装置、13鼓风机、14风量调节阀、15进水 布水管、16进水管、17进水调节阀、18穿孔布气管、19粒子电极、20阳极、21阴极、22整流 板、23多孔承托板。
具体实施方式
本实施例中设置圆筒状器体1，在圆筒状器体1内，自下而上依次设置进水布水 管、曝气管、电极反应区、整流区、出水区和浮渣收集区。参见图1，电极反应区是由圆筒状阳极20形成圆柱形空腔，在圆柱形空腔的中轴 位置上设置棒状阴极21，粒子电极19填充在圆柱形空腔内，并由位于圆柱形空腔底部的多 孔承托板23支撑构成粒子电极固定床。本实施例中，阴极采用石墨棒或不锈钢棒，阳极采 用表面镀催化剂的钛板，催化剂镀层可采用Sn02、RU-Ir、Ir-Ta、Pt等材料，粒子电极采用粒 径为3 5mm的颗粒活性炭，器体可采用PVC、PE、碳钢衬胶或不锈钢等材料制作。浮渣收集区是在圆筒状器体1的顶部液面位置处，设置由电机4带动、用于将液面 浮渣刮至集渣槽3内的刮渣板5，在集渣槽3 —侧设置有与集渣槽连通的排渣槽2。整流区是在电极反应区的上方，设置使出水稳流的整流板22。曝气管是设置在电极反应区的底部、用于带动废水升流以形成电极反应区中内循 环流态的穿孔布气管18。穿孔布气管18由一根水平布气干管18a和一组与干管垂直、相互 平行的水平穿孔布气支管18b构成，水平穿孔布气支管18b连接在水平布气干管上18a上 (如图2所示)。进水布水管是在电极反应区的下方，设置用于引入废水的穿孔布水管15。穿孔布 水管由一根水平布水干管和一组与水平布水干管垂直、相互为平行的水平穿孔布水支管构 成，水平穿孔布水支管连接在水平布水干管上。废水由进水管16经进水调节阀17控制流量后进入反应器内，经进水布水管15均 勻分配于电极反应区的底部，空气由鼓风机13经风量调节阀14控制风量后引入，通过穿孔 布气管18形成细小气泡均勻分配于电极反应区底部，气泡浮升过程带动废水升流进入活 性炭粒子电极19构成的固定床电极反应区，使反应器内废水在阳极20形成的圆柱形空腔 内上升，在空腔外下降，形成以阳极为中心的废水内循环流动，圆筒状阳极20、棒状阴极21 与粒子电极19共同构成多维电催化电极反应区，废水中的污染物在流经电极反应区时被以活性炭为材质的粒子电极19吸附截留，并在阴极、阳极与粒子电极构成的复合多维电极 电催化氧化作用下被高效降解，同时使粒子电极不间断地得到再生，确保对废水中的污染 物具有持续吸附作用。经电催化氧化处理后的废水通过整流板22消能稳流后，由出水槽6 经高度可调出水管7排出。废水中的悬浮物在电催化过程形成的微细气泡的气浮作用下， 形成浮渣层，由电机4带动刮渣板5，定时将水面的浮渣刮至集渣槽3，经排渣槽2排出。具体实 施中，电控装置12由可控硅9、触发器10和调压器11组成，可通过写入程 序指令实现智能控制功能。相关技术参数工作电压4-8V; 水力停留时间15_45minCODcr去除率 20% -50% ；处理单位废水能耗 l_3kW · h/m3废水可生化性提高50%以上；废水急性生物毒性降低50%以上。
权利要求一种内循环多维电催化废水处理装置，其特征是设置圆筒状器体(1)，在所述器体(1)内，自下而上依次设置进水布水管、曝气管、电极反应区、整流区、出水区和浮渣收集区。
2.根据权利要求1所述的内循环多维电催化废水处理装置，其特征是所述电极反应 区是由圆筒状阳极(20)形成圆柱形空腔，在所述圆柱形空腔的中轴位置上设置棒状阴极 (21)，粒子电极(19)填充在所述圆柱形空腔内，并由位于所述圆柱形空腔底部的多孔承托 板(23)支撑构成粒子电极固定床。
3.根据权利要求2所述的内循环多维电催化废水处理装置，其特征是所述粒子电极 为活性炭粒子电极。
4.根据权利要求1所述的内循环多维电催化废水处理装置，其特征是所述浮渣收集 区是在所述圆筒状器体(1)的顶部液面位置处，设置由电机(4)带动、用于将液面浮渣刮至集渣槽(3)内的刮渣板(5)，在所述集渣槽(3)的一侧设置有与集渣槽(3)相连通的排渣槽 ⑵。
5.根据权利要求1所述的内循环多维电催化废水处理装置，其特征是所述整流区是 在所述电极反应区的上方设置使出水稳流的整流板(22)。
6.根据权利要求1所述的内循环多维电催化废水处理装置，其特征是所述曝气管是设 置在所述电极反应区的底部、用于带动废水升流以形成电极反应区中内循环流态的穿孔布 气管(18)，所述穿孔布气管(18)由一根水平布气干管(18a)和一组与布气干管垂直、相互 为平行的水平穿孔布气支管(18b)构成，所述水平穿孔布气支管(18b)连接在所述水平布 气干管上(18a)上。
7.根据权利要求1所述的内循环多维电催化废水处理装置，其特征是所述进水布水管 是在所述电极反应区的下方，设置用于引入废水的穿孔布水管(15)，所述穿孔布水管(15) 由一根水平布气干管和一组与布水干管垂直、相互为平行的水平穿孔布水支管构成，所述 水平穿孔布水支管连接在所述水平布水干管上。 专利摘要本实用新型公开了一种内循环多维电催化废水处理装置，其特征是设置圆筒状器体，在圆筒状器体内，自下而上依次设置进水布水管、曝气管、电极反应区、整流区、出水区和浮渣收集区。本实用新型集电催化氧化和气浮作用于一体，处理效果好、能耗低、电极寿命长。
文档编号C02F1/28GK201762149SQ201020240669
公开日2011年3月16日 申请日期2010年6月25日 优先权日2010年6月25日
发明者周元祥, 崔康平, 洪天求 申请人:合肥工业大学