一种改进型三维立体电极氧化反应器的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种改进型三维立体电极氧化反应器。
【背景技术】
[0002]随着工业社会的发展，工业生产过程中会产生大量含有机物的废水，这些废水如 未经处理而直接排放会对环境造成非常严重的危害，为此有机废水的治理已经成为现阶段 国内外环境保护技术领域待解决的一个难题。利用电解过程的化学反应，是使工业污水中 的有害物质以转化形式去除的污水处理方法之一，目前在印染、制革、制药、化工等多种不 同类型的有机废水中得到广泛的研究和应用。而三维电机是在传统二维电极电解槽电极间 装填粒状工作电机材料，在工作电机材料表面能发生电化学反应，与二维电极相比，三维电 机的面积比增加，且粒子间距小，电解效率明显提高。因而适用于该类废水的处理。
[0003]现有技术Yao-Hui Huang等申请的利用电解氧化处理废水的方法的美国专利（专 利号6126838)主要是利用加入化学药剂及三维流态化电解的方法，此方法由于加入了化学 药剂而存在成本大的问题。中国专利(专利公开号CN1358672A)公开了一种三维电极反应器 及其用于处理有机废水的方法，其主要是针对高浓度有机废水，采用电能激发粒子电极产 生强氧化剂，而达到分解废水中有机物的目的;但由于其粒子电极需产生强氧化剂，存在着 在氧化分解有机物的同时也氧化分解其本身的问题，使粒子电极的寿命特别短，无形中也 增加了处理废水的成本。
[0004] 高浓度废水处理国内外普遍采用物化法、化学法和生物法。这些方法虽各有特点， 但也有一定的局限性，或是不同程度的存在着设备投资大、能耗多、运行费用高，国内多采 用物化法和生化法，国外以化学法和生物法为主。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于:针对上述存在的问题，从材料学着手，通过对新材料的修饰与 改性，研究开发出以电化学为基础的新型的三维立体电极氧化反应器以满足废水治理需求 的三维立体电极氧化反应器。
[0006] 本发明采用的技术方案是这样的：一种改进型三维立体电极氧化反应器，三维立 体电极氧化反应器，包括进水管1、箱体2、进水缓冲室13、预处理层3、多孔补水底板4、进水 通道5、前置挡板6、多孔支撑板7、电极阴极8、三维立体电极21、电极阳极22、刮沫板15、刮沫 器16、泡沫收集槽20、后置挡板10、溢水口 18、出水收集箱19、深度处理层11和出水口 12组 成。
[0007] 由上所述的水管1与箱体2-侧连接，箱体2与出水管12的另一侧连接，进水管1、箱 体2和出水管12形成一个闭路的通道，其中所述的箱体2内前置挡板6和箱体2两侧密闭焊接 形成一个进水缓冲室13,进水缓冲室13内设有预处理层3,预处理层3固定在多孔补水底板4 上，多孔补水底板4和箱体2前置挡板6密封固定，多孔补水底板4和箱体2底部形成一个进水 通道5,后置挡板10和箱体2密闭焊接，前置挡板6和后置挡板10之间形成一个氧化反应区， 氧化反应区的底部设置了多孔支撑板7支撑电极固定卡槽9,电极固定卡槽9将电极阴极8和 电极阳极22固定在多孔支撑板7的上部，在电极阴极8和电极阳极22之间装填三维立体电极 21，电极阴极8和电极阳极22上方设有接线端一和接线端二，接线端一和接线端二上分别设 有电极接点保护一 14和电极接点保护二17,电极阴极8和电极阳极22的上端设有刮沫板15， 刮沫板15和刮沫器16连接，刮沫器16被固定在泡沫收集槽20上，泡沫收集槽20焊接在箱体2 的外侧两端，后置挡板10上设有溢水口 18,后置挡板10和箱体2之间形成一个出水收集箱 19,出水收集箱19内设置了深度处理层11;其中，所述的箱体2为钢板焊接经防腐处理而成 的长方箱体，前置挡板6与箱体2的进水端内侧的距离为40~80cm，即为进水缓冲室13，前置 挡板6的上口和箱体2相平，前置挡板6和箱体2密封焊接并做防腐处理，前置挡板6的下口距 离箱体2底部4~8cm，多孔补水底板4被安装固定在进水缓冲室13内距离箱体2底部4~8cm， 多孔补水底板4充填预处理层3的厚度为40~80cm，所述的预处理层3为改性的中孔纤维聚 合金属催化氧化物；前置挡板6和后置挡板10之间的距离为90~120cm形成一个氧化反应 区，后置挡板10和箱体2的底部及两侧密封焊接并做防腐处理，氧化反应区内固定了多孔支 撑板7,多孔支撑板7和箱体2底部的距离为4~8cm;电极阴极8和电极阳极22之间的距离为 10~20cm，电极阴极8和电极阳极22之间装填三维立体电极21的高度为30~40cm;所述的电 极接点保护一 14和电极接点保护二17的底板按电极阴极8之间的间距和电极阳极22的之间 的间距开槽使阴极和阳极的接线端穿透底板后用环氧树脂密闭封装和水体隔绝，电极接点 保护一 14和电极接点保护二17的四周用lcm的PVC板和用防水胶粘贴的底板形成防水保护 区；所述的刮沫板15架设在行程桥架上和刮沫器16连接，刮沫器16和传动电机相连进行往 复运动，行程桥架被固定在泡沫收集槽20的外侧；所述的后置挡板10距离箱体2底部50~ 70cm处设有溢水口 18,溢水口 18宽度为40~60cm高度为4~8cm，所述的后置挡板10和箱体2 出水端的距离为30~60cm，即为出水收集箱19;所述的深度处理层11为凹凸粘土棒经过粉 碎筛选，表面改性掺杂金属催化氧化物高温烧结而成，深度处理层11的装填厚度25~35cm， 深度处理层11底部设有多孔支撑板7,多孔支撑板7距离箱体2底部的高度为4~8cm。
[0008] 进一步，所述的预处理层3为中孔纤维，用5%浓度的稀盐酸酸化处理后烘干，掺杂 纳米尺度的铝、铜及稀土合金催化金属氧化物聚合而成。
[0009] 进一步，所述的电极阴极8为不锈钢板经过酸化处理后聚合有机导电材料聚苯胺 而成，具有良好的导电性。
[0010]进一步，所述的电极阳极22为钛板经过酸化处理后掺杂钴、铈、铱、铜合金催化材 料高温烧结而成，具有良好的催化性。
[0011] 进一步，所述的三维立体电极21为利用废弃的煤矸石经删选、粉碎、分级筛分酸化 处理后，掺杂纳米尺度的铈、钴、铱、铂和铜的合金催化材料烧结而成，具有良好的氧化和氧 化还原能力。
[0012] 进一步，所述的深度处理层11为凹凸粘土棒经删选、粉碎、酸化处理后，掺杂氯化 铝、氯化铁、氯化铜和硝酸铈的合金金属氧化物烧结而成，具有高活性的氧化能力。
[0013] 污水由提升栗加压由进水管1进入进水缓冲室13内，在重力作用下透过预处理层3 由进水通道5自底部向上溢流穿透电极阴极8和电极阳极22之间的三维立体电极21，在外加 电场作用下被强氧化分解和强氧化还原分解，污水被氧化分解和氧化还原分解时，所产生 的微小泡沫由刮沫板15在刮沫器16作用下进入泡沫收集槽20,收集的泡沫回流到污水调节 池和原污水综合后再次进入反应器氧化处理，被氧化分解和氧化还原分解的水体由后置挡 板10上的溢水口 18溢流进入深度处理层11处理后经出水口 12排出。
[0014]综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
[0015] 1.由于本发明的三维立体电极氧化反应器，以电化学为基础，采用了三维立体参 比电极技术，对高浓度废水进行洁净的氧化和氧化还原处理，使污水中的污染物(COD、TP、 TN)的去除率达到95%以上，突破了高浓度废水处理的技术瓶颈。
[0016] 2.三维立体电极为利用废弃的煤矸石经删选、粉碎、分级筛分酸化处理后，掺杂纳 米尺度的铈、钴、铱、铂和铜的合金催化材料烧结而成，具有良好的氧化和氧化还原能力。
[0017] 3 .本发明的三维立体电极氧化反应器可广泛应用于化工废水、垃圾渗滤液、稀土 湿法冶炼废水、造纸废水等高浓度的高氮废水的处理。
[0018] 4.本发明的深度处理层为凹凸粘土棒经删选、粉碎、酸化处理后，掺杂氯化铝、氯 化铁、氯化铜和硝酸铈的合金金属氧化物烧结而成，具有高活性的氧化能力。
[0019] 5.本发明从材料学入手，以废弃尾矿废物为载体原材料，经删选、粉碎、表面修饰、 掺杂过渡金属催化材料，进行造型烧结制备成三维立体电极，将三维立体电极充填在电极 阳极和电极阴极之间，形成巨大面积的电化学电子过渡场，在外加电场作用下利用三维电 极巨大的比表面积，对废水进行有效的氧化分解和氧化还原分解，达到洁净水体保护环境 之目的。为使三维立体电极的保持最佳处理效果，前置了预处理层，预处理层为改性的中孔 纤维为载体，接枝嫁接催化氧化物对污水进行预氧化处理，以减轻三维立体电极的有机负 荷。为确保出水水质的稳定，对三维立体电极处理后的水体，后置了深度处理层，深度处理 层为具有较大比表面积的凹凸粘土棒作为基材，掺杂金属催化材料进行深度处理，达到洁 净水体，保护环境之目的。
【附图说明】
[0020] 本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
[0021] 图1是本发明的剖面示意图；
[0022]图2是本发明的俯面不意图；
[0023]图中标记：1-进水管，2-箱体，3-预处理层，4-多孔补水底板，5-进水通道，6-前置 挡板，7-多孔支撑板，8-电极阴极，9-电极固定卡槽，10-后置挡板，11-深度处理层，12-出水 管，13-进水缓冲室，14-电极接点保护一，15-刮沫板，16-刮沫器，17-电极接点保护二，18-溢水口，19-出水收集箱，20-泡沫收集槽。
【具体实施方式】
[0024] 本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥 的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0025] 本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙 述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只 是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
[0026]如图1和图2所述的一种改进型三维立体电极氧化反应器，包括水管1与箱体2-侧 连接，箱体2与出水管12的另一侧连接，进水管1、箱体2和出水管12形成一个闭路的通道，其 中所述的箱体2内前置挡板6和箱体2两侧密闭焊接形成一个进水缓冲室13,进水缓冲室13 内设有预处理层3,预处理层3固定在多孔补水底板4上，多孔补水底板4和箱体2前置挡板6 密封固定，多孔补水底板4和箱体2底部形成一个进水通道5，后置挡板10和箱体2密闭焊接， 前置挡板6和后置挡板10之间形成一个氧化反应区，氧化反应区的底部设置了多孔支撑板7 支撑电极固定卡槽9,电极固定卡槽9将电极阴极8和电极阳极22固定在多孔支撑板7的上 部，在电极阴极8和电极阳极22之间装填三维立体电极21，电极阴极8和电极阳极22上方设 有接线端一和接线端二，接线端一和接线端二上分别设有电极接点保护一 14和电极接点保 护二17,电极阴极8和电极阳极22的上端设有刮沫板15,刮沫板15和刮沫器16连接，刮沫器 16被固定在泡沫收集槽20上，