一种处理溶解性难降解有机废水的电催化氧化装置的制作方法

本实用新型涉及废水处理领域，更具体地涉及一种处理溶解性难降解有机废水的电催化氧化装置。

背景技术：

电催化氧化是一种针对废水中溶解性难生物降解有机污染物处理去除的技术，其具有氧化分解能力强、运行能耗低、反应过程不投加化学药剂且不产生污泥、能提高废水可生化性等特点。电催化氧化技术的工作原理是通过外部电源供电在反应槽内形成直流电场，使反应槽内填充的催化剂在电场作用下感应带电、形成粒子电极，在反应槽主电极和粒子电极的电解及催化作用下，反应槽内水中的溶解氧被转化生成强氧化剂羟基自由基(·OH)，通过·OH可氧化分解水中难降解有机物，使之转化为易降解有机物或CO2和H2O。

电催化氧化反应槽内溶解氧浓度的高低会直接影响电催化氧化降解有机污染物能力的强弱。在现有技术中，电催化氧化反应槽的曝气形式主要是在反应槽内催化剂下方设置穿孔曝气管，如专利号为CN201621432736.7、名称为“火电厂脱硫废水有机物去除装置”的实用新型专利。该设计在实际应用中存在以下问题：(1)由于采用穿孔曝气形式，气泡粒径较大(1～3mm)，使得反应槽内废水的曝气充氧效率偏低、反应槽内废水中溶解氧浓度不高；(2)穿孔曝气管通常设置在催化剂承托滤板下方或催化剂床层内，使得曝气管的检修维护操作不便。

技术实现要素：

本实用新型的目的是对现有电催化氧化反应装置的曝气形式进行改进：(1)采用溶气泵对电催化氧化反应槽进行充氧，提高曝气充氧效率和反应槽内溶解氧浓度；(2)取消了现有设计中的穿孔曝气管，简化了电催化氧化反应槽内部结构，使曝气装置的检修维护操作更为方便。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种处理溶解性难降解有机废水的电催化氧化装置，包括：电催化氧化反应槽、出水循环槽、和回流液溶气-释放装置，其中：电催化氧化反应槽内的下部设有催化剂承托板，催化剂承托板上安装有滤帽；催化剂承托板的上部装填有颗粒催化剂，催化剂床层内安装有多块等间距交错布置的阳电极板和阴电极板；其中阳电极板通过电缆接至外部直流电源正极输出端，阴电极板通过电缆接至外部直流电源负极输出端；电催化氧化反应槽的下部设有进水口和回流液进口，电催化氧化反应槽的上部设有出水口；电催化氧化反应槽的出水口通过管道与出水循环槽的进水口相连，出水循环槽的上部侧壁设有出水口，下部侧壁设有回流液出口；回流液溶气-释放装置包括：溶气泵、扩张管、和回流阀；溶气泵设有进水口、进气口、以及出液口，其中进水口通过管道与所述出水循环槽的回流液出口相连，进气口通过管道与大气联通，出液口通过管道与扩张管的进口相连；扩张管的出口通过管道与所述电催化氧化反应槽的回流液进口相连，在该连接管道上安装有回流阀。

较佳地，相邻滤帽之间的间距为300～500mm。

相邻电极板间的间距为200～600mm。

所述电催化氧化反应槽的长1米、宽0.6米、总高2米，其中催化剂床层高0.8米。

在所述电催化氧化反应槽内，沿长度方向布置1块阳电极板和2块阴电极板，相邻电极板之间的间距400mm。

所述出水循环槽的容积为0.5m³。

所述电催化氧化反应槽的进水流量0.5m³/h，电催化氧化反应槽的输入电压28V，输入电流88A。

所述溶气泵的流量为1.5m³/h，出口压力0.45MPa。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1是本实用新型的电催化氧化装置的示意图，图中，1为电催化氧化反应槽，2为催化剂承托板，3为滤帽，4为催化剂，5为阳电极，6为阴电极，7为出水循环槽，8为溶气泵，9为扩张管，10为回流阀。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本实用新型的技术方案进行具体说明。

以下在具体实施方式中详细叙述本实用新型的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员了解本实用新型的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的说明书、权利要求及附图，本领域技术人员可轻易地理解本实用新型相关的目的及优点。

图1示出根据本实用新型的处理溶解性难降解有机废水的电催化氧化装置的示意图。

如图1所示，电催化氧化装置由电催化氧化反应槽、出水循环槽和回流液溶气-释放装置等三部分组成，具体描述如下：

电催化氧化反应槽1内的下部设有催化剂承托板2，催化剂承托板上安装有滤帽3，相邻滤帽间距为300～500mm。

催化剂承托板的上部装填有颗粒催化剂4，催化剂床层内安装有多块等间距交错布置的阳电极板5和阴电极板6，相邻电极板间的间距为200～600mm。

电极板超出催化剂床层的部分为接线柱，其中阳电极板通过电缆接至外部直流电源正极输出端，阴电极板均通过电缆接至外部直流电源负极输出端。

反应槽的下部设有进水口和回流液进口，反应槽的上部设有出水口。

反应槽的出水口通过管道与出水循环槽7的进水口相连，出水循环槽7的上部侧壁设有出水口，下部侧壁设有回流液出口。

溶气泵8设有进水口、进气口、以及出液口，其中进水口通过管道与出水循环槽7的回流液出口相连，进气口通过管道与大气联通。溶气泵8的出液口通过管道与扩张管9的进口相连，扩张管9的出口通过管道与反应槽1的回流液进口相连，在该连接管道上安装有回流阀10。

根据本实用新型的处理溶解性难降解有机废水的电催化氧化装置的工作过程如下：

电催化氧化装置工作时，废水从反应槽的进水口连续流入，从反应槽的出水口连续流出，并流入出水循环槽内。

在出水循环槽内，处理后的废水一部分从其上部出水口流出，另一部分从其下部回流液出水口流出至溶气泵进口。

溶气泵工作时，在叶轮高速旋转作用下，泵壳内形成局部负压将外部空气从进气口吸入，并通过叶轮高速旋转切割作用将吸入的空气与回流液在高压下充分混合，使吸入的空气全部溶解于回流液中。

溶解有大量空气的高压回流液在扩张管内进一步稳定形成饱和溶气水，并通过回流阀流入反应槽底部。在高压饱和溶气水压力骤然释放过程中生成大量粒径为30～50μm的微气泡，这些微小气泡随水流向上流经催化剂床层。

反应槽处理废水时，外部直流电源通电，使催化剂床层内的阳电极板和阴电极板带电，在催化剂床层内形成电场环境；催化剂在外加电场作用下极化带电，形成粒子电极，利用负载活性金属组分的催化作用将水中溶解氧转化为强氧化剂羟基自由基(·OH)，并通过·OH氧化分解水中难降解有机物，使其转化为CO2和H2O。

由于高压饱和溶气水压力释放后产生含高浓度溶解氧以及大量微小气泡的回流液，使得催化剂床层内处于“溶解氧极度富余”状态，因而可以促进强氧化剂·OH的快速大量生成，提高电催化氧化装置对废水中难降解有机污染物的氧化分解能力。

本实用新型的处理溶解性难降解有机废水的电催化氧化装置能够实现以下有益技术效果：

将溶气泵与原有电催化氧化装置相结合，溶气泵兼具反应槽充氧和反应槽内循环两功能，且充氧效率相比原有技术大幅提高。具体说明如下：

具体而言，本实用新型在电催化氧化反应槽外部循环管路中设置了溶气泵，通过溶气泵溶气与释放过程生成大量粒径为30～50μm微气泡，实现电催化氧化反应槽的充氧；由于产生的微气泡粒径相比穿孔曝气管产生的气泡要小很多，此充氧形式相比现有技术中在催化剂床层下部设置曝气管充氧，具有充氧效率高、反应槽内溶解氧浓度高的优点。

由于充氧效率得到大幅提高，使得电催化氧化装置催化剂床层内始终处于“溶解氧极度富余”状态，因而可以促进强氧化剂·OH的快速大量生成，提高电催化氧化装置对废水中难降解有机污染物的氧化分解能力。

本实用新型取消了原有电催化氧化反应槽中的穿孔曝气管，简化了电催化氧化反应槽内部结构，检修维护操作更为方便。

溶气泵还具有使反应槽内水流循环流动的功能，替代了原有电催化氧化装置中的循环泵，节省了能耗。

此外，现有技术中有采用将加压溶气装置与电催化氧化装置相结合，见专利号CN201620427793.X的名称为“一种采油废水回注处理的溶气电催化氧化装置”的实用新型专利。相比由回流水泵、空压机、压力溶气罐、溶气释放器等组成的传统溶气方式，本实用新型采用的溶气泵直接从泵进口吸入空气，具有装置简单、节能高效、溶气效果好、生成气泡粒径小等优点。

实施例

根据一实施例，一种处理难降解有机废水的电催化氧化装置的结构说明如下：

电催化氧化反应槽长1米、宽0.6米、总高2米，其中催化剂床层高0.8米。

反应槽内沿长度方向布置有1块阳电极板和2块阴电极板，相邻电极板之间的间距400mm。

反应槽的进水流量0.5m³/h，反应槽输入电压28V，输入电流88A。

出水循环槽容积为0.5m³。

溶气泵流量为1.5m³/h，出口压力0.45MPa。

采用上述电催化氧化装置处理某化工园区废水，进水的COD为1800mg/L、B/C为0.08。处理后的出水中，COD为1160mg/L、B/C为0.35；即COD去除率为35.6％、同时B/C大幅提高，利于后端生化工艺进一步处理。

最后，需要指出的是，虽然本实用新型已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，在不脱离本实用新型构思的前提下还可以作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本实用新型的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。