一种用于难降解废水深度处理的电催化氧化反应器装置

1.本发明属于电解装置技术领域，特别是涉及一种用于难降解废水深度处理的电催化氧化反应器装置。


背景技术：

2.电催化氧化反应装置在电化学领域有广泛的应用。通常情况下，反应装置多为长方体或正方体，电极板多为矩形平板，并采用电极板完全正相对的排列方式。传统的反应装置难以承受较高的操作压力，当操作压力较高时，电解装置内各壁面会承受较大的向外膨胀力，对电解装置的设计承压强度提出了较高的要求，势必会提高制造成本。而且，传统电解反应装置的面体比较低，影响污染物的传质作用和处理效果。特别是采用大流量动态电解工艺时，电解反应装置内容易产生液体死角，电解过程中产生的泡沫不能够及时排出，泡沫在电解反应装置中大量聚集造成了电解效率的降低。因此，需要设计一种占地面积小，反应效率高的电催化氧化反应器装置来处理难降解废水。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种用于难降解废水深度处理的电催化氧化反应器装置，以解决上述问题，达到降低电解装置制作成本、提高电解效率的目的。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种用于难降解废水深度处理的电催化氧化反应器装置，包括壳体，所述壳体为筒状，所述壳体顶壁固定设置有螺旋部，所述螺旋部位于所述壳体内部，所述壳体顶壁还固定设置有搅拌部，所述搅拌部位于所述螺旋部内部，所述壳体内侧底部设置有驱动部，所述驱动部顶端固定连接有清洁部，所述清洁部位于所述螺旋部外侧且与所述螺旋部滑动接触。
5.优选的，所述螺旋部包括第一螺旋电极和第二螺旋电极，所述第一螺旋电极与所述第二螺旋电极同轴且等间隔设置，所述第一螺旋电极顶端固定连接有阳极导电棒一端，所述阳极导电棒与所述壳体顶壁固定连接，所述阳极导电棒另一端穿过所述壳体顶壁位于所述壳体外侧，所述第二螺旋电极顶端固定连接有阴极导电棒一端，所述阴极导电棒与所述壳体顶壁固定连接，所述阴极导电棒另一端穿过所述壳体顶壁位于所述壳体外侧，所述搅拌部位于所述第一螺旋电极与所述第二螺旋电极内部。
6.优选的，所述第一螺旋电极与所述第二螺旋电极同为左螺旋或同为右螺旋。
7.优选的，所述第一螺旋电极与所述第二螺旋电极结构相同，所述第一螺旋电极包括螺旋杆，所述螺旋杆外侧壁固定连接有两个扩展叶，两个所述扩展叶关于所述螺旋杆对称设置。
8.优选的，所述搅拌部包括搅拌电机，所述搅拌电机固定设置在所述壳体外侧壁顶部，所述搅拌电机输出轴穿过所述壳体顶壁固定连接有搅拌轴一端，所述搅拌轴另一端与所述壳体底壁转动接触，所述搅拌轴外侧壁固定连接有若干搅拌杆，若干所述搅拌杆沿所述搅拌轴周向及轴向等间隔设置，所述搅拌轴、所述搅拌杆位于所述第一螺旋电极与所述
第二螺旋电极内部。
9.优选的，所述驱动部包括旋转电机，所述旋转电机固定设置在所述壳体外侧壁底端，所述旋转电机输出轴穿过所述壳体底壁固定连接有主动齿轮，所述壳体底壁转动设置有从动齿圈，所述主动齿轮与所述从动齿圈相啮合，所述从动齿圈与所述第一螺旋电极、所述第二螺旋电极同轴设置，所述清洁部与所述从动齿圈顶端固定连接。
10.优选的，所述清洁部的数量为两个，两个所述清洁部对称设置在所述第一螺旋电极、所述第二螺旋电极两侧，其中一个所述清洁部与所述第一螺旋电极滑动接触，另一个所述清洁部与所述第二螺旋电极滑动接触。
11.优选的，所述清洁部包括立杆，所述立杆底端与所述从动齿圈顶端固定连接，所述立杆上滑动套设有套环，所述套环靠近所述第一螺旋电极的一侧固定连接有连接杆一端，所述连接杆另一端固定连接有清洁块，所述清洁块滑动套设在所述第一螺旋电极上，所述立杆顶端固定连接有限位块。
12.优选的，所述立杆靠近所述第一螺旋电极的一侧固定设置有限位凸起，所述清洁块上开设有通孔，所述通孔与所述第一螺旋电极相适配。
13.优选的，所述壳体侧壁底部连通有进液管，所述壳体侧壁顶部连通有溢流管，所述进液管与所述溢流管对称设置在所述壳体两侧。
14.本发明具有如下技术效果：
15.本发明装置的壳体为圆筒状，能够承受较高的操作压力，可以应用于高压、大流量情况下的动态电解工艺。螺旋部不仅增加了废水与电极板的有效接触面积，而且，废水在反应器内水流为螺旋前进，一定程度上也增加了污染物与螺旋电极的接触时间，提高了难降解废水的反应效率。驱动部的旋转电机提高了污染物与螺旋电极之间的传质性能，降低了反应过程液体死角和大量泡沫产生的问题，能够将电解过程中的泡沫及时打碎排出，防止泡沫在电解反应装置中聚集而降低电解效率。本发明的装置只需要将电源的正负两极与螺旋部电连接即可，简化电解电路，提高电控系统的可靠性。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本发明整体结构示意图；
18.图2为本发明第一螺旋电极剖面图；
19.图3为本发明清洁块示意图；
20.图4为本发明立杆俯视图；
21.图5为本发明实施例二结构示意图；
22.图6为本发明实施例二串联示意图。
23.其中，1、壳体；2、第一螺旋电极；3、第二螺旋电极；4、阳极导电棒；5、阴极导电棒；6、搅拌电机；7、搅拌轴；8、搅拌杆；9、密封壳；10、旋转电机；11、主动齿轮；12、从动齿圈；13、立杆；14、套环；15、连接杆；16、清洁块；17、限位块；18、进液管；19、溢流管；201、螺旋杆；
202、扩展叶；1301、限位凸起；1601、通孔；24、排气口；25、第一刮板；26、第二刮板；27、排泥管；28、排泥阀门；29、排液管；30、陶瓷膜；31、连接管。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
26.实施例一：
27.参照图1-4，本实施例提供一种用于难降解废水深度处理的电催化氧化反应器装置，包括壳体1，壳体1为筒状，壳体1顶壁固定设置有螺旋部，螺旋部位于壳体1内部，壳体1顶壁还固定设置有搅拌部，搅拌部位于螺旋部内部，壳体1内侧底部设置有驱动部，驱动部顶端固定连接有清洁部，清洁部位于螺旋部外侧且与螺旋部滑动接触。
28.壳体1为圆筒状，能够承受较高的操作压力，可以应用于高压、大流量情况下的动态电解工艺。螺旋部提高了废水与电极板面体比，驱动装置进一步提高了污染物与电极板之间的传质性能，降低了反应过程中液体死角和产生大量泡沫的问题，，能够将电解过程中的爬模及时打碎排出，防止泡沫在电解反应装置中聚集而降低电解效率。本发明的装置只需要将电源的正负两极螺旋部电连接即可，简化电解电路，提高电控系统的可靠性。
29.进一步优化方案，螺旋部包括第一螺旋电极2和第二螺旋电极3，第一螺旋电极2与第二螺旋电极3同轴且等间隔设置，第一螺旋电极2顶端固定连接有阳极导电棒4一端，阳极导电棒4与壳体1顶壁固定连接，阳极导电棒4另一端穿过壳体1顶壁位于壳体1外侧，第二螺旋电极3顶端固定连接有阴极导电棒5一端，阴极导电棒5与壳体1顶壁固定连接，阴极导电棒5另一端穿过壳体1顶壁位于壳体1外侧，搅拌部位于第一螺旋电极2与第二螺旋电极3内部。
30.进一步的，第一螺旋电极2采用钛基涂层电极，第二螺旋电极3为钛纤维毡或不锈钢纤维毡，第一螺旋电极2与第二螺旋电极3形状相同。
31.第一螺旋电极2与第二螺旋电极3不接触，第一螺旋电极2与第二螺旋电极3的长度可以相同，也可以不同，搅拌部与第一螺旋电极2、第二螺旋电极3的内缘之间存在间隙，保证搅拌部转动的过程中不会与第一螺旋电极2、第二螺旋电极3产生干涉。
32.进一步优化方案，第一螺旋电极2与第二螺旋电极3同为左螺旋或同为右螺旋。
33.进一步优化方案，第一螺旋电极2与第二螺旋电极3结构相同，第一螺旋电极2包括螺旋杆201，螺旋杆201外侧壁固定连接有两个扩展叶202，两个扩展叶202关于螺旋杆201对称设置。
34.第一螺旋电极2与第二螺旋电极3的底端结尾处关于搅拌部呈180
°
对称。
35.进一步优化方案，搅拌部包括搅拌电机6，搅拌电机6固定设置在壳体1外侧壁顶部，搅拌电机6输出轴穿过壳体1顶壁固定连接有搅拌轴7一端，搅拌轴7另一端与壳体1底壁转动接触，搅拌轴7外侧壁固定连接有若干搅拌杆8，若干搅拌杆8沿搅拌轴7周向及轴向等
间隔设置，搅拌轴7、搅拌杆8位于第一螺旋电极2与第二螺旋电极3内部。
36.搅拌电机6工作带动搅拌轴7转动，搅拌轴7转动带动搅拌杆8转动对废水进行搅拌，提高废水的电解效率，同时方便电解过程产生的气体排出。
37.进一步的，搅拌电机6的输出轴上固定连接有两个第二刮板26，两个第二刮板26关于搅拌电机6的输出轴对称设置，第二刮板26的顶端与壳体1内顶壁接触，第二刮板26可以随着搅拌电机6不断转动，刮除电解过程中壳体1内顶壁附着的气泡和污泥。
38.进一步优化方案，驱动部包括旋转电机10，旋转电机10固定设置在壳体1外侧壁底端，旋转电机10输出轴穿过壳体1底壁固定连接有主动齿轮11，壳体1底壁转动设置有从动齿圈12，主动齿轮11与从动齿圈12相啮合，从动齿圈12与第一螺旋电极2、第二螺旋电极3同轴设置，清洁部与从动齿圈12顶端固定连接。
39.进一步的，壳体1外侧壁底部固定连接有密封壳9，旋转电机10设置在密封壳9内部。
40.进一步优化方案，清洁部的数量为两个，两个清洁部对称设置在第一螺旋电极2、第二螺旋电极3两侧，其中一个清洁部与第一螺旋电极2滑动接触，另一个清洁部与第二螺旋电极3滑动接触。
41.进一步优化方案，清洁部包括立杆13，立杆13底端与从动齿圈12顶端固定连接，立杆13上滑动套设有套环14，套环14靠近第一螺旋电极2的一侧固定连接有连接杆15一端，连接杆15另一端固定连接有清洁块16，清洁块16滑动套设在第一螺旋电极2上，立杆13顶端固定连接有限位块17。
42.旋转电机10工作带动主动齿轮11转动，主动齿轮11通过啮合作用带动从动齿圈12转动，从动齿圈12转动带动两个立杆13围绕第一螺旋电极2和第二螺旋电极3转动，两个立杆13转动时可以带动清洁块16沿着第一螺旋电极2和第二螺旋电极3的螺旋轨迹运动，从而达到对第一螺旋电极2和第二螺旋电极3外表面进行清洁的目的，清洁块16由绝缘材料制成。
43.进一步的，每个限位块17的顶端固定连接有第一刮板25，第一刮板25的顶端与壳体1内顶壁接触，刮除电解过程中壳体1内顶壁附着的气泡和污泥。
44.第一刮板25与第二刮板26之间留有间隙，防止旋转的过程中与阳极导电棒4、阴极导电棒5产生干涉。
45.进一步优化方案，立杆13靠近第一螺旋电极2的一侧固定设置有限位凸起1301，清洁块16上开设有通孔1601，通孔1601与第一螺旋电极2相适配。
46.限位凸起1301防止套环14与立杆13产生相对转动。
47.进一步优化方案，壳体1侧壁底部连通有进液管18，壳体1侧壁顶部连通有溢流管19，进液管18与溢流管19对称设置在壳体1两侧。
48.进一步的，壳体1顶壁开设有排气口24，壳体1侧壁底部连通有排泥管27，排泥管27上设置有排泥阀门28。
49.排气口24用于排出电解过程中产生的气泡，排泥管27可以排出电解过程中产生的污泥，正常电解过程中排泥阀门28关闭，需要排出污泥时将排泥阀门28打开。
50.本实施例的工作过程如下：
51.对废水进行电解时，首先通过进液管18将废水注入到壳体1内，废水液面要低于溢
流管19的最低点，然后将阳极导电棒4和阴极导电棒5分别电连接到电源的正负极，对第一螺旋电极2和第二螺旋电极3进行通电，开始进行废水的电解过程，电解过程中可以控制搅拌电机6工作带动搅拌轴7和搅拌杆8转动对废水进行搅拌，随着电解的逐步进行，持续向壳体1内注入废水，随着废水的液面不断升高，完成电解处理的废水从溢流管19排出，当装置使用一定时间后，第一螺旋电极2和第二螺旋电极3的外表面会附着杂质而影响电解效率，此时控制旋转电机10工作，通过主动齿轮11和从动齿圈12带动立杆13旋转，立杆13旋转时带动清洁块16在第一螺旋电极2和第二螺旋电极3的外表面滑过，将表面附着的杂质清理掉。
52.本发明的装置为竖直状态，也可以根据需要改为水平状态，改成水平状态后，将排气口24与排泥管27的位置进行相应的改变即可。
53.实施例二：
54.参照图5-6，本实施例与实施例一的区别在于，第一螺旋电极2、第二螺旋电极3的外缘与壳体1的内侧壁固定连接，第一螺旋电极2、第二螺旋电极3的内缘固定连接有陶瓷膜30，壳体1顶壁连通有进液管18，陶瓷膜30顶端与进液管18连通，陶瓷膜30底端与壳体1底壁固定连接，壳体1侧壁底壁连通有排液管29。
55.进一步的，第一螺旋电极2、第二螺旋电极3形成双螺旋结构，第一螺旋电极2为阳极，第二螺旋电极3为阴极，阳极采用钛基涂层电极，阴极为钛纤维毡或不锈钢纤维毡。
56.进一步的，陶瓷膜30为管状陶瓷膜，陶瓷膜30外侧壁设置有螺旋轨道，第一螺旋电极2、第二螺旋电极3沿着螺旋轨道固定在陶瓷膜30周围，与陶瓷膜30形成一个整体。
57.进一步的，陶瓷膜30外侧壁的螺旋轨道间距可调，以便调整第一螺旋电极2、第二螺旋电极3之间的间距。
58.进一步的，可以通过串联的方式将多个壳体1串联在一起，串联时，一个壳体1的排液管29通过连接管31与另一个壳体1的进液管18连通，串联时沿水流方向递减第一螺旋电极2、第二螺旋电极3的间距，以便电解参数的调整和污染物的传质。
59.在本实施例中，废水进入壳体1内沿着螺旋轨道充满整个壳体1，通过调整进水压力来控制废水的停留时间，在一定时间内，有机物在第一螺旋电极2上发生氧化反应，实现有机物的降解。废水在壳体1内水流方向为旋转状态，即紊流，很大程度地增加了污染物与第一螺旋电极2、第二螺旋电极3的接触，提高了污染物的传质效果，废水处理经陶瓷膜30过滤，可增加壳体1中有机物的浓度，调控废水中的含盐量，从而使污染物的降解效率进一步提高。该装置处理效率高，环境友好，占地较小，性能优异，适用于工业化应用。
60.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
61.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。