申请日2017.04.17
公开(公告)日2017.08.29
IPC分类号C02F1/461
摘要
本发明公开了一种喷淋式三维电解装置，包括储水箱、电解槽、布水系统和布气系统，所述布水系统设置在电解槽上部，所述储水箱中的废水通过管道进入布水系统，所述布气系统设置在电解槽下部。本发明可以有效提高废水中污染物的去除效率，增强了废水处理能力，拓展了废水处理范围，延长了设备使用寿命。
权利要求书
1.一种喷淋式三维电解装置，其特征在于：包括储水箱、电解槽、布水系统和布气系统，所述布水系统设置在电解槽上部，所述储水箱中的废水通过管道进入布水系统，所述布气系统设置在电解槽下部。
2.如权利要求1所述的喷淋式三维电解装置，其特征在于：所述电解装置还包括为电解槽提供电源的直流稳压电源，在电解槽两端设有平板式正、负集电极，平板式正、负集电极通过导线与直流稳压电源的正、负两极分别相连，在平板式正、负集电极之间填充有粒子电极，粒子电极由多孔支撑板承托。
3.如权利要求2所述的喷淋式三维电解装置，其特征在于：所述平板式正、负集电极采用石墨、钛板、钛网中的任意一种，所述粒子电极为颗粒活性炭，粒径在2-5mm之间。
4.如权利要求2所述的喷淋式三维电解装置，其特征在于：所述粒子电极填充高度比平板式正、负集电极高度低10-50mm。
5.如权利要求1所述的喷淋式三维电解装置，其特征在于：所述布水系统由布水管和喷淋头组成。
6.如权利要求1所述的喷淋式三维电解装置，其特征在于：在所述储水箱和布水系统之间设有进水泵，通过进水泵将储水箱中的废水泵入布水系统，在进水泵和布水系统之间还设有控制废水流量的液体流量计和流量调节阀。
7.如权利要求1所述的喷淋式三维电解装置，其特征在于：所述布气系统由布气室、布气主干管、支管、喷头及连接件组成，所述布气室位于电解槽下部，所述布气主干管、支管、喷头及连接件位于布气室内，所述布气主干管通过连接件连接有不少于一个支管，所述喷头设置在支管上。
8.如权利要求1所述的喷淋式三维电解装置，其特征在于：所述布气系统内的空气是由鼓风机提供空气输送，在鼓风机和布气系统之间设有控制气体流量的气体流量计和流量调节阀。
9.如权利要求1所述的所述的喷淋式三维电解装置，其特征在于：在电解槽的底板上设置有一斜板，所属斜板和底板之间的夹角为5～8°倾角。
10.一种利用权利要求2所述喷淋式三维电解装置处理有机废水的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)通过布气系统对电解槽布气，使空气自下而上均匀穿过粒子电极使粒子电极蓬松，每小时通气量和粒子电极体积比为5：1～100：1;
(2)通过布水系统对电解槽布水，使废水自上而下流过粒状电极，每小时进水量和粒子电极体积比为10：1～1：10;
(3)对电解槽施加直流电压，电压范围为60-100V，使废水在电解槽内发生电化学反应，实现对废水中污染物的处理，处理过的废水从电解槽下部流出。
说明书
一种喷淋式三维电化学装置及废水处理的方法
技术领域
本发明属于水污染控制技术领域，具体涉及一种电化学技术处理废水装置及方法。
背景技术
三维电极法由于粒子电极可以有效增加电极比表面积,强化传质,进而提高电流效率和时空产率,在废水处理领域得到广泛应用。三维电极法处理废水过程中粒子电极会被极化，粒子两端形成正、负极，可看作是串联的小电解槽，有效槽数越多，电流效率越高，反应效率越高，能耗越低。不过三维电极法的电流效率受到短路电流和旁路电流影响，其中短路电流是指通过粒子接触点而流过的电流，旁路电流是流过电解液的电流。为了减少短路电流，有人采用添加绝缘粒子或在粒子电极上涂覆绝缘物质的办法来减轻粒子聚集程度，增加电阻。然而添加石英砂、玻璃珠等绝缘粒子，由于比重不同导致混合均匀度差，液体流动还造成绝缘粒子与粒子电极摩擦磨损。涂覆绝缘物质这种方法增加了制作工序，绝缘膜也可能会降低粒子电极的比表面积。这两种方法还会减少反应器电解功能区域体积，降低反应器面体比和时空产率。旁路电流在处理高电导率废水时会有很大影响，如高盐废水、电镀线路板行业老化的槽液等，废水电导率越高，旁路电流大，处理过程中大部分电能转化为热能，处理效果差。而关于旁路电流的问题暂时还没有较好的解决方法。
另外，采用三维电极法处理含表面活性剂类废水时，由于通气导致产生大量泡沫，易从反应器溢出，处理效果不佳。而设置泡沫溢流槽或采用负压电解都会增加设备复杂性，因此需要更好的解决方法。
发明内容
为客服现有技术缺陷，本发明公开了一种喷淋式三维电化学装置，通过该装置处理含表面活性剂废水，废水进入设备中即被填料吸附不能形成连续相，从而杜绝泡沫产生，避免泡沫溢散导致设备无法正常使用，提高处理效率。本发明还公开了一种利用喷淋式三维电化学装置处理废水的方法，旨在降低短路电流和旁路电流，解决现有三维电极法处理高电导率废水时存在的电流效率低、能耗大、处理效果差的问题。
本发明公开的喷淋式三维电解装置，包括储水箱、电解槽、布水系统和布气系统，所述布水系统设置在电解槽上部，所述储水箱中的废水通过管道进入布水系统，所述布气系统设置在电解槽下部。
所述电解装置还包括为电解槽提供电源的直流稳压电源，所述电解槽为矩形，在电解槽两端设有平板式正、负集电极，平板式正、负集电极通过导线与直流稳压电源的正、负两极分别相连，在平板式正、负集电极之间填充有粒子电极，粒子电极由多孔支撑板承托。
所述平板式正、负集电极采用石墨、钛板、钛网中的一种，所述粒子电极为颗粒活性炭，粒径在2-5mm，比表面积大于或等于1000㎡/g，中孔率50-70%。所述平板式正、负集电极间距为200-800mm，所述平板式正、负集电极高度为300-1000mm，宽度为60-600mm，厚度为1-30mm。
所述粒子电极填充高度比平板式正、负集电极低10-50mm。
所述布水系统由布水管和喷淋头组成。
在所述储水箱和布水系统之间设有进水泵，通过进水泵将储水箱中的废水泵入布水系统，在进水泵和布水系统之间还设有控制废水流量的液体流量计和流量调节阀。
所述布气系统由布气室、布气主干管、支管、喷头及连接件组成，所述布气室位于电解槽下部，具体是位于多孔支撑板下面，布气室呈矩形，所述布气主干管、支管、喷头及连接件位于布气室内，所述布气主干管通过连接件连接有不少于一个支管，所述喷头设置在支管上。
所述布气系统内的空气是由鼓风机提供空气输送，在鼓风机和布气系统之间设有控制气体流量的气体流量计和流量调节阀。
在电解槽的底板上设置有一斜板，所属斜板和底板之间的夹角为5～8°倾角。
本发明还公开了利用上述喷淋式三维电解装置处理有机废水的方法，包括如下步骤：
(1)通过布气系统对电解槽布气，使空气自下而上均匀穿过粒子电极使粒子电极蓬松，每小时通气量和粒子电极体积比为5：1～100：1;
(2)通过布水系统对电解槽布水，使废水自上而下流过粒状电极，每小时进水量和粒子电极体积比为10：1～1：10;
(3)对电解槽施加直流电压，电压范围为60-100V，使废水在电解槽内发生电化学反应，实现对废水中污染物的处理，处理过的废水从电解槽下部流出。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明通过调节通气量与粒子电极的体积比，使电极粒子保持蓬松填充状态，粒子电极之间接触不紧密，从而减少短路电流;采用喷淋方式进水，使电解槽中废水不形成连续相，从而减少旁路电路，提高电流效率，电耗降低;
(2)由于电解槽内的粒子电极间接触不紧密以及废水在电解槽内不易形成连续相，液相中局外电解质的干扰因素被削弱，使粒子电极形成更多的尖端放电空间，有效提高三维电极法处理高电导率废水中污染物的去除效率，废水处理能力增强;
(3)本发明采用喷淋式进料的方式使废水以微小液滴方式落在粒子填料上，废水在填料上呈现润湿的效果，而不是被废水浸没，因此可以有效控制三维电极法处理表面活性剂类废水时大量泡沫产生，拓展了处理范围;
(4)采用本发明的电解装置，由于电流密度下降，发热现象得到控制，反应器温度可控制在不超过40℃，设备使用寿命长。
