一种三维电解污水处理设备的制作方法

1.本实用新型涉及污水处理技术领域，具体涉及一种三维电解污水处理设备。


背景技术：

2.三维电解污水处理技术因具有适应范围广、操作简单、处理效果好、无二次污染及便于自动化调控等优势，在难生物降解有机废水和含重金属离子污水处理方面备受关注。例如在市政污水深度处理、工业污水脱色和去除重金属离子处理中效果显著。然而其电流效率低、能耗高也是三维电解污水处理技术在应用过程中存在着的问题，成为近年来电催化氧化领域致力解决的问题。
3.三维电解反应器是在二维电解反应器基础上发展而来的。二维电解反应器仅包括阴阳两个极板，三维电解反应器是在二维电解反应器的极板间填充导体或半导体材料制作而成，在通电的条件下，填充粒子带点形成带电的粒子成为第三极称为粒子电极，三维电极反应器中的每一个填充粒子在电场的作用下极化带电，因此每个粒子电极形成有一个微小的电池，使粒子电极表面具有较高的氧化还原点位，可以促进溶液体系中强氧化性基团的产生。
4.其中，阳极反应为在电解或电场作用下，一方面，使水中的氯离子向阳极迁移，并在阳极作用下被转化为以原子态氯、氯气、次氯酸根离子和次氯酸等形态存在的活性氯，从而在阳极区形成局部较高浓度的活性氯混合氧化剂，另一方面，带负电有机大分子在电场作用下不断向阳极区迁移，在阳极区就会被高浓度的混合氧化剂快速完全去除，达到净化水质的效果。阴极反应为在电解或电场作用下，水中铜离子、铅离子等重金属离子通过阴极的还原作用也得到了一定的去除，去除了重金属的污染，使水质进一步得到净化。重要的是，溶解态氧气在阴极的电还原过程能产生活性中间体h2o2与羟基自由基
·
oh它们都是强的氧化剂。羟基自由基(
·
oh)有极强的氧化能力，其氧化电位为2.80ev，能与大多数有机污染物发生链式反应，将有害物质氧化成矿物盐、h2o或co2，且没有二次污染。能将废水中的有机碳物质氧化为二氧化碳，使水质进一步得到净化。但是，一方面，因羟基自由基在水溶液中寿命较短(t1/2＝10
‑
9s),部分羟基自由基还没有扩散到反应物表面就发生湮灭,这就造成了羟基自由基利用率较低。另一方面，三维电解槽水中的溶氧没有得到补充或这说补充得不够，使电解产生的羟基自由基数量少。这两者，从宏观反应就是降解大分子有机物效果好，能耗高，效率低。


技术实现要素：

5.本实用新型为解决上述技术问题提供了一种三维电解污水处理设备。
6.本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种三维电解污水处理设备，包括离子电极和通过管道依次联通的粒子电极池、第一压力水泵、溶氧罐、三维电解槽和分离装置，所述粒子电极池上设有污水进口，所述粒子电极具有吸附功能，其可置于所述粒子电极池内并与污水一起在所述粒子电极池、第一压力水泵、溶氧罐、三维电解槽和分离装置内
流通，所述三维电解槽内设有阳极板和阴极板，所述阴极板、阳极板和流通至所述三维电解槽的粒子电极构成三维电解体系，所述第一压力水泵的进水口同时连接有氧气进气管并与其连通，所述分离装置用于对电解后的污水与粒子电极的混合液进行固液分离。
7.本实用新型的有益效果是：使用该设备处理污水时，将粒子电极放置于粒子电极池中，将污水通过污水进口送入粒子电极池，使得粒子电极与污水混合以吸附污水中的污染物(有机物或重金属离子)，然后在三维电解槽中进行三维电解的过程中，粒子电极产生的氧化剂特别是羟自由基可以“零”距离氧化吸附的有机物，而无需扩散到溶液中去氧化有机物，避免造成羟基自由基在扩散中的湮灭和浪费，提高了三维电解的效率，同时污水与粒子电极的混合液在进入三维电解槽之前，先通过溶氧罐将氧气溶解至混合液中，能够将氧气供应到粒子电极吸附表面，为三维电解产生羟基自由基提供足够的溶解氧，从而增加羟基自由基产生的数量。电解后的混合液进入分离装置进行固液分离，得到处理水和粒子电极。
8.在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
9.进一步，所述粒子电极的大小为100～300μm。
10.采用上述进一步方案的有益效果是小尺寸具有吸附功能的粒子电极可以提高单位体积的电解面积，降低生产设备的成本。
11.进一步，所述粒子电极为活性炭纤维、活性炭粉、硅藻土、蒙脱石、膨润土以及上述任一种物质的改性物中的一种或几种混合而成。
12.采用上述进一步方案的有益效果是上述粒子电极易获得，成本低，且吸附效果好。
13.进一步，所述粒子电极池内设有搅拌装置。
14.采用上述进一步方案的有效果是通过搅拌装置进行搅拌使得粒子电极更高效的吸附污水中的污染物。
15.进一步，所述分离装置上设有处理水出口和粒子电极出口，所述粒子电极出口通过管道与所述粒子电极池连通，其连通管道上设有第二压力水泵。
16.采用上述进一步方案的有益效果是再生后的粒子电极进入粒子电极池循环使用。
17.进一步，所述分离装置为分离池。
18.采用上述进一步方案的有益效果是结构简单，处理量大。
19.进一步，所述分离池内设有蜂窝斜板、mbr中空纤维膜或mbr平板膜中的任一种。
20.采用上述进一步方案的有益效果是可以在分离池中通过静置沉淀法、斜板/斜管沉淀法、mbr中空纤维法或mbr平板膜法进行固液分离。
21.进一步，所述阳极板为钛基镀钌铱电极，所述阴极板为钛基电极或钛基镀钌铱电极。
22.采用上述进一步方案的有益效果是电解效率高。
附图说明
23.图1为本实用新型结构示意图。
24.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
25.1、粒子电极池，2、第一压力水泵，3、溶氧罐，4、三维电解槽，5、分离装置，6、粒子电极，7、污水进口，8、氧气进气管，9、搅拌装置，10、第二压力水泵。
具体实施方式
26.以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
27.如图1所示，本实用新型提供了一种三维电解污水处理设备，包括粒子电极6和通过管道依次连通的粒子电极池1、第一压力水泵2、溶氧罐3、三维电解槽4和分离装置5，所述粒子电极池1上设有污水进口7，所述粒子电极6具有吸附功能，其可置于所述粒子电极池1内并与污水一起在所述粒子电极池1、第一压力水泵2、溶氧罐3、三维电解槽4和分离装置5内流通，所述三维电解槽4内设有阳极板和阴极板，所述阴极板、阳极板和流通至所述三维电解槽4的粒子电极6构成三维电解体系，所述第一压力水泵2的进水口同时连接有氧气进气管8并与其连通，所述分离装置5用于对电解后的污水与粒子电极6的混合液进行固液分离。
28.本实用新型的工作原理为：将粒子电极6置于粒子电极池1中，污水通过污水进口7送入粒子电极池1，使得粒子电极6与污水混合以吸附污水中的污染物，经吸附后的粒子电极6和污水的混合液，在第一压力水泵2的作用下，与氧气一起泵入溶氧罐3中以将氧气溶解至混合液中，溶氧后的混合液进入三维电解槽4进行电解，电解后的混合液进入分离装置5进行固液分离得到处理水与粒子电极6。
29.本实用新型的有益效果是：先将污水与粒子电极6混合，使得粒子电极6吸附污水中的污染物有机物或重金属离子，然后在三维电解槽4中进行三维电解的过程中，粒子电极6产生的氧化剂特别是羟自由基可以“零”距离氧化吸附的有机物，而无需扩散到溶液中去氧化有机物，避免造成羟基自由基在扩散中的湮灭和浪费，提高了三维电解的效率，同时污水与粒子电极6的混合液在进入三维电解槽4之前，先通过溶氧罐3将氧气溶解至混合液中，能够将氧气供应到粒子电极6吸附表面，为三维电解产生羟基自由基提供足够的溶解氧，从而增加羟基自由基产生的数量。
30.优选的，所述粒子电极6的大小为100～300μm。
31.小尺寸具有吸附功能的粒子电极6可以提高单位体积的电解面积，降低生产设备的成本。
32.优选的，所述粒子电极6为活性炭纤维、活性炭粉、硅藻土、蒙脱石、膨润土以及上述任一种物质的改性物中的一种或几种的混合物。上述粒子电极6易获得，成本低，且吸附效果好。
33.优选的，所述粒子电极池1内设有搅拌装置9，可以采用机械搅拌机构也可以采用曝气管，使得曝气管的出气口与所述粒子电极池1连通。通过搅拌的方式使得污水与粒子电极6混合使得粒子电极6更高效的吸附污水中的污染物。
34.优选的，所述分离装置5上设有处理水出口和粒子电极出口，所述粒子电极出口通过管道与所述粒子电极池1连通，其连通管道上设有第二压力水泵10。再生后的粒子电极6通过第二压力水泵10泵入粒子电极池1循环使用。
35.优选的，所述分离装置5为分离池，分离池结构简单，处理量大。
36.优选的，所述分离池内设有蜂窝斜板、mbr中空纤维膜或mbr平板膜中的任一种。可以在分离池中通过静置沉淀法、斜板/斜管沉淀法、mbr中空纤维法或mbr平板膜法进行固液分离。
37.优选的，所述阳极板为钛基镀钌铱电极，所述阴极板为钛基电极或钛基镀钌铱电极。
38.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。