申请日2014.04.23
公开(公告)日2014.07.09
IPC分类号C02F1/461
摘要
本发明公开了一种组合电解反应器及其废水处理方法，属于废水处理技术领域。它包括反应器和反应器底座，反应器内从上至下依次为电源室、多维电极室、铁碳微电解室、布水曝气室和设备室;电源室位于反应器顶盖内，配置有两台电源控制器;多维电极室位于所述的反应器顶盖下方，包含四片电极板，从左到右依次为电极板a、电极板b、电极板d和电极板c，电极板a和电极板d为主阳极，电极板b和电极板c为主阴极，电极板间填充有碳填料;铁碳微电解室位于多维电极室下部，其内填充有铁碳填料;布水曝气室位于铁碳微电解室的下部，分别通过设备室内的布水泵和曝气泵进行布水和曝气。本发明能够有效提高处理效率，减少钝化和板结的发生。
权利要求书
1.一种组合电解反应器，它包括反应器(30)和反应器底座(31)，其特征是，所述的反 应器(30)内从上至下依次为电源室(1)、多维电极室(2)、铁碳微电解室(3)、布水曝气 室(4)和设备室(5);
所述的电源室(1)位于反应器顶盖(6)内，配置有两台电源控制器(7);
所述的多维电极室(2)位于所述的反应器顶盖(6)下方，包含四片电极板，从左到右 依次为电极板a(11)、电极板b(12)、电极板d(15)和电极板c(14)，通过固定架(9) 固定，所述的电极板a(11)和电极板d(15)为主阳极，电极板b(12)和电极板c(14) 为主阴极，电极板均为长方形，电极板间填充有碳填料(17)，出水口(10)位于碳填料(17) 上部;
所述的铁碳微电解室(3)位于多维电极室(2)下部，其内填充有铁碳填料(18);
所述的布水曝气室(4)位于铁碳微电解室(3)的下部，分别通过设备室(5)内的布水 泵(29)和曝气泵(27)进行布水和曝气，卸料管(25)位于所述的布水曝气室(4)的底部， 铁碳微电解室(3)底部采用5%的斜面倾斜料管端。
2.根据权利要求1所述的一种组合电解反应器，其特征是，所述的多维电极室(2)和铁 碳微电解室(3)的高径比均介于5:1～8:1之间，铁碳微电解室(3)内的铁碳质量比介于2:1～2.5:1 之间。
3.根据权利要求1所述的一种组合电解反应器，其特征是，所述的主阳极以铁板为基材， 经过金属涂层处理，金属涂层为钌铱、铱钽、钛钌铱或铁钌锡之一，主阴极以不锈钢板为基 材。
4.根据权利要求1或2所述的一种组合电解反应器，其特征是，所述的碳填料(17)的 材料为活性炭、无烟煤或粉煤灰之一。
5.根据权利要求4所述的一种组合电解反应器，其特征是，所述的布水曝气室(4)包括 曝气头(19)、曝气头支架(21)，所述的曝气头(19)环状均匀布置在所述的曝气头支架(21) 上，曝气头(19)与所述的曝气泵(27)通过软管接头(20)、橡皮软管(26)进行连接通气。
6.根据权利要求5所述的一种组合电解反应器，其特征是，所述的布水曝气室(4)包括 环状布水管(23)，所述的布水管(23)通过布水管支架(22)固定，布水管(23)通过布水 泵(29)泵入水流，由布水管上均布的孔口(24)流出。
7.一种采用权利要求6所述的组合电解反应器的废水处理方法，其特征是，所述的反应 器采用续批间歇式运行方式，即运行按时间顺序由进水、反应、出水和静置四个基本工序组 成，周期1.7～3.6h;反应器进水采用上流式，即污水通过位于底部的布水管(23)自下而上 依次通过铁碳微电解室(3)和多维电极室(2)，经处理后的水从上所述的出水口(10)排出。
8.根据权利要求7所述的组合电解反应器的废水处理方法，其步骤为：
a.反应器运行前，关闭卸料管(25)上的阀门;卸下反应器顶盖(6)上的顶盖锁(8)， 打开反应器顶盖(6)，并将准备好的铁屑和碳填料依次装入反应器(30)，然后关闭反应器顶 盖(6)，锁上顶盖锁(8);打开电源室(1)通过电源控制器(7)调整电压，打开设备室(5) 调整布水泵(29)的流量和曝气泵(27)的曝气量;
b.进水阶段，原水进入反应器(30)底部的进水口(28)后，通过布水泵(29)泵入布 水管(23)并由孔口(24)均匀出流，进水时间为0.2～0.3h，进水流量为30～60m3/h;
c.进水结束后，进入反应阶段，开启多维电极和曝气泵(27)，0.6～1.2h后减小曝气泵(27) 的曝气量并继续电解0.5～1.5h，曝气量为1～1.5m3/h;
d.反应结束后，进入出水阶段，关闭多维电极，减小曝气量至0.3～0.5m3/h并继续曝气 0.2～0.3h直到出流结束;
e.出水结束后，进入静置阶段，关闭曝气泵(27)，0.2～0.3h后重新开始进水;反应器运 行5～12h，打开反应器顶盖(6)添加铁屑填料(18)以补充消耗的铁屑。
说明书
一种组合电解反应器及其废水处理方法
技术领域
本发明属于环境工程废水处理技术领域，具体地说是一种组合电解反应器及其废水处理 方法。
背景技术
随着我国工业化的稳步推进和经济的高速发展，水污染问题日益严峻。严重的水污染不 仅加重水资源危机，而且影响人们的生产生活及身体健康。
工业废水在污水排放总量中所占比重大，处理难度高。工业废水按所含主要污染物的化 学性质可分为：无机废水、难降解有机废水、混合废水、重金属废水、含放射性物质的废水 和冷却水。其中，难降解有机废水所含难降解有机物毒性大，成份复杂，化学耗氧量高，一 般微生物对其几乎没有降解效果。
电催化氧化技术通过产生羟基自由基等强氧化性的活性基团来降解废水中的有机污染 物，具有无二次污染、成本低、适用性强、效率高等特点，在处理高浓度、难生化降解工业 废水方面具有应用优势。在高浓度、难生化降解工业废水的电催化氧化处理技术中，微电解 法是基于以氧化还原、絮凝、吸附、共沉淀等作用将难降解的有机物转化为易降解的小分子 化合物，将有毒无机物转化为低毒或无毒无机物沉淀或共沉淀除去，但微电解的处理效果有 限，对高浓度难降解有机废水的COD出去除率仅有20～30%甚至更低。多维电极是在传统二 维电极之间充填一些粒状或其他碎屑状工作电极材料，使装填工作电极材料表面带电，成为 新的一极(第三极)，在工作电极表面发生电化学反应，从而使有机物降解。相较二维电极具 有处理设备面积比大，液相传质效率高的优点，但其在处理高浓度难降解有机废水时仍存在 处理效率欠佳的问题。多维电极的处理效率与反应器结构、电极材料及电极表面修饰材料(用 于改善电极的表面催化性能)都有密切的关系，目前还缺少将反应器的开发和与之相匹配的 电极制备相结合，以及多维电极与微电解处理单元组合方面的研究。
公开号：2900505，申请日：2006-04-27，专利名称：多维电极电催化污水处理装置，多 维电极电催化污水处理装置,包括平行相对位于壳体中的阴极板、阳极板，充填于阴、阳极板 之间的粒子电极，布水管，曝气管以及电源,所述的阳极板由钛板和碳棒相间连接组成。对传 统电解阳极的结构进行了改进，由钛板与碳棒相间连接组成阳极，增加了电极的催化活性和 寿命，作为阳极组成部分的碳棒可在电解时析出氧，可以加强有机分子在电极上的直接氧化 和通过生成强氧化粒子的间接氧化作用，提高了对有机废水的电解催化处理效率。该装置的 不足之处在于：(1)仅依靠普通布水管进行布水，会对布水的均匀性造成影响，易造成电解 堵塞使用电流效率降低;(2)占地面积相对较大，会增加基建投资费用;(3)反应室缺少滞 留的处理水，耐冲击负荷弱;(4)结构上较为封闭，缺少处理粒子电极材料的相关结构，运 行较为死板;(5)仅依靠电解阳极结构的改进提升有机废水的处理效率，其作用有限;(6) 粒子电极材料作用单一;(7)高径比较小，固液通过沉降分离的效果相对较差。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的多维电极处理效率相对较低，粒子电极材料作用单一，处理设备 占地面积大，基建投资费用高，铁碳微电解室易堵塞、板结和钝化的问题，本发明提供了一 种组合电解反应器及其废水处理方法。采用本发明的技术方案，有效地提高了处理效率，强 化了对粒子电极材料的高效利用，有效地减少了铁碳微电解室堵塞、板结和钝化等问题，且 运行灵活、操作简单、结构紧凑、维护方便、占地面积省。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
一种组合电解反应器，它包括反应器和反应器底座，所述的反应器内从上至下依次为电 源室、多维电极室、铁碳微电解室、布水曝气室和设备室;
所述的电源室位于反应器顶盖内，配置有两台电源控制器;
所述的多维电极室位于所述的反应器顶盖下方，包含四片电极板，从左到右依次为电极 板a、电极板b、电极板d和电极板c，通过固定架固定，所述的电极板a和电极板d为主阳 极，电极板b和电极板c为主阴极，电极板均为长方形，电极板间填充有碳填料，出水口位 于碳填料上部;
所述的铁碳微电解室位于多维电极室下部，其内填充有铁碳填料;
所述的布水曝气室位于铁碳微电解室的下部，分别通过设备室内的布水泵和曝气泵进行 布水和曝气，卸料管位于所述的布水曝气室的底部，铁碳微电解室底部采用5%的斜面倾斜料 管端。
优选地，所述的多维电极室和铁碳微电解室的高径比均介于5:1～8:1之间，铁碳微电解室 内的铁碳质量比介于2:1～2.5:1之间。
优选地，所述的主阳极以铁板为基材，经过金属涂层处理，金属涂层为钌铱、铱钽、钛 钌铱或铁钌锡之一，主阴极以不锈钢板为基材。
优选地，所述的碳填料的材料为活性炭、无烟煤或粉煤灰之一。
优选地，所述的布水曝气室包括曝气头、曝气头支架，所述的曝气头环状均匀布置在所 述的曝气头支架上，曝气头与所述的曝气泵通过软管接头、橡皮软管进行连接通气。
优选地，所述的布水曝气室包括环状布水管，所述的布水管通过布水管支架固定，布水 管通过布水泵泵入水流，由布水管上均布的孔口流出。
一种采用所述的组合电解反应器的废水处理方法，所述的反应器采用续批间歇式运行方 式，即运行按时间顺序由进水、反应、出水和静置四个基本工序组成，周期1.7～3.6h;反应 器进水采用上流式，即污水通过位于底部的布水管自下而上依次通过铁碳微电解室和多维电 极室，经处理后的水从上所述的出水口排出。
优选地，所述的组合电解反应器的废水处理方法，其步骤为：
a.反应器运行前，关闭卸料管上的阀门;卸下反应器顶盖上的顶盖锁，打开反应器顶盖， 并将准备好的铁屑和碳填料依次装入反应器，然后关闭反应器顶盖，锁上顶盖锁;打开电源 室通过电源控制器调整电压，打开设备室调整布水泵的流量和曝气泵的曝气量;
b.进水阶段，原水进入反应器底部的进水口后，通过布水泵泵入布水管并由孔口均匀出 流，进水时间为0.2～0.3h，进水流量为30～60m3/h;
c.进水结束后，进入反应阶段，开启多维电极和曝气泵，0.6～1.2h后减小曝气泵的曝气量 并继续电解0.5～1.5h，曝气量为1～1.5m3/h;
d.反应结束后，进入出水阶段，关闭多维电极，减小曝气量至0.3～0.5m3/h并继续曝气 0.2～0.3h直到出流结束;
e.出水结束后，进入静置阶段，关闭曝气泵，0.2～0.3h后重新开始进水;反应器运行5～12h， 打开反应器顶盖添加铁屑填料以补充消耗的铁屑。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明的一种组合电解反应器，进水为上流式，由于碳填料的质地较铁屑填料轻， 故其在水流作用下浮于铁屑填料的上方，减小了因碳填料流失对多维电极产生的影响;且碳 填料既作为多维电极的工作电极材料，又作为铁碳微电解反应的阴极材料，强化了对碳填料 的高效利用;
(2)本发明的一种组合电解反应器，主阳极以铁板为基材，且经过金属涂层(金属涂层 为钌铱、铱钽、钛钌铱或铁钌锡之一)处理，工作电压低、电能消耗小、电流效率高;
(3)本发明的一种组合电解反应器，反应室(即多维电极室和铁碳微电解室)的高径比 介于5:1～8:1之间，占地面积省，减小了基建投资费用，且固液分离更彻底;
(4)本发明的一种组合电解反应器，采用碳填料的材料为活性碳、无烟煤或粉煤灰之一， 均具有较强的吸附能力，大大提高了阳极氧化性产物的利用效率，减少了能耗，又无烟煤和 粉煤灰成本低廉，能极大地减小运行费用;
(5)本发明的一种组合电解反应器，通过环状均布曝气头增加了曝气的均匀性，有效地 减少了铁碳微电解室堵塞、板结和钝化等问题;
(6)本发明的一种组合电解反应器，合理有效地将铁碳微电解和多维电极进行组合，反 应器结构紧凑、操作简单、维护方便;
(7)采用本发明的组合电解反应器进行废水处理，采用续批间歇式运行方式，池内有滞 留的处理水，耐冲击负荷强;工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活。
