CN105152274A - 电催化氧化反应器 - Google Patents

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Abstract

电催化氧化反应器，涉及污水处理领域,包括壳体、壳体上端的进水管、与进水管连接设置于壳体内近顶端的布水装置、设置于壳体内的填料层、设置于壳体填料层段侧壁上的电极，壳体底端设置有出水管，壳体近底端设置有曝气装置，布水装置下方设置有一层过滤棉，过滤棉固定覆盖于栅格状第一塑料框架，第一塑料框架下方填料层顶端设置有第二塑料框架，第一与第二塑料框架间构成稳水层，填料层底端设置有第三塑料框架，曝气装置设置于第三塑料框架下方。结构简单、布水均匀、电流效率高、处理量大、能耗低。

Description

电催化氧化反应器
技术领域
本发明涉及污水处理领域，尤其涉及电催化氧化设备。
背景技术
电催化氧化技术是最近发展起来的一种处理有毒难降解污染物的极具应用前景的“绿色技术”。
1、原理：
在常温常压下通过有催化活性的电极反应直接或间接产生羟基自由基，从而使难生物降解的有机物转化为可生物降解的有机物，或是难降解的有机物转化成二氧化碳和水。
主要反应：
（1）H2O2的生成:
O2＋e－→·O2 －
·O2 －＋H＋→HO2·或·O2 －＋HO2·→O2＋HO2 －
2HO2·→H2O2＋O2或HO2 －＋H＋→H2O2
（2）·OH的生成:
H2O2＋e－→OH－＋·OH
（3）以上过程的综合作用,降解水中的有机物、氨氮及总氮。
2、主要的结构：
电催化氧化反应器本质上来说是一个电解池，主要由反应器外壳和两块极板构成，现由于对三维电极的研究不断推进，发现三维电极处理效率比二维电极好很多，因此本公司均采用三维电极电催化氧化反应器。
3、现有技术存在的问题：
从大的方面来说主要有两点：
（1）并不能从根本上解决电流效率低、受传质限制等问题。
（2）需要在电催化材料、电催化氧化反应装置上做进一步的研究改进。
首先，大多数实际应用中的电催化氧化反应器在电极材料上主要选择石墨作为电极，本公司原先也是使用的石墨电极。优点是成本低，耐腐蚀，但是石墨电极强度差，在电流密度较高时电极损耗大，电催化氧化有机物能力差，电流效率低。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种结构简单、布水均匀、电流效率高、处理量大、能耗低的电催化氧化反应器。
为实现本发明目的，提供了以下技术方案：电催化氧化反应器，包括壳体、壳体上端的进水管、与进水管连接设置于壳体内近顶端的布水装置、设置于壳体内的填料层、设置于壳体填料层段侧壁上的电极，壳体底端设置有出水管，壳体近底端设置有曝气装置，其特征在于布水装置下方设置有一层过滤棉，过滤棉固定覆盖于栅格状第一塑料框架，第一塑料框架下方填料层顶端设置有第二塑料框架，第一与第二塑料框架间构成稳水层，填料层底端设置有第三塑料框架，曝气装置设置于第三塑料框架下方。
作为优选，曝气装置下方设置有分隔板，分隔板上均布有透水孔，分隔板与壳底构成出水室，出水管开设于出水室侧壁上。
作为优选，曝气装置包括曝气管以及设置在曝气管上的曝气盘，具体曝气盘高度公式为：
H=-5.9073m2+6.3079h2-10.0927mh+37.9073m-10.6308h+11.8924
H—曝气盘高度；
m—曝气面积；
h—曝气高度。
现在常用的主流曝气器主要有陶瓷曝气器、管式曝气器以及盘式曝气器。好的陶瓷曝气器传质效率不错，但是成本太高，且随着使用时间的延长，他们的孔隙会结垢，清理需要另花时间及成本；管式曝气器成本低，不存在曝气死区，但是压头损失大；而盘式曝气器压头损失较管式小，虽然存在曝气死区，但是可以克服。
经研究发现，调节曝气盘底部的支架高度，可使曝气盘与反应器底部的距离发生改变，从而曝气盘下部污水搅动程度也在变化，因此可确定曝气盘与反应器底面的距离，使曝气盘以下区域的污水也能得到充分混合与曝气，从而克服了传统反应器中曝气盘以下区域泥沙沉积的缺点。
作为优选，设定曝气量为2.5m3/m2·h时，反应器曝气面积为0.25m2、曝气高度为0.5m时，此时曝气盘距壳体底面的最佳距离为16cm。
作为优选，电催化氧化反应器电极为镀钌钛电极。成本不高、强度大，且催化活性高、导电性好、耐腐蚀性强。
本发明有益效果：本发明中，在电催化氧化反应器上部进水口配套设置了进水管管网以及管网下的一层过滤棉，解决了以往电催化氧化反应器布水不均匀的问题；反应区内上下塑料框架的设置，解决了以往三维电极反应器中催化剂在曝气时由于翻滚剧烈而流失的问题；电极板由原来的石墨电极改换成了镀钌钛电极，镀钌钛电极成本不高、强度大，且催化活性高、导电性好、耐腐蚀性强，解决了原来石墨电极强度差、电催化氧化有机物能力差等缺点；曝气盘设置固定高度，可使曝气盘下部污水也能得到混合与曝气，解决了传统反应器中曝气盘以下区域泥沙沉积的缺点；出水室的设置，克服了传统反应器直接从曝气区出水，导致出水含有大量气液混合物，从而需在排水管上另外增设气液分离器的缺点，效果好且经济实用。
附图说明
图1为实施例1的结构示意图。
图2为实施例2的结构示意图。
图3为图2的塑料框架的结构示意图。
图4为实施例3的结构示意图。
具体实施方式
实施例1:电催化氧化反应器，包括壳体1、壳体1上端的进水管1.1、与进水管1.1连接设置于壳体1内近顶端的布水装置2、设置于壳体1内的填料层3、设置于壳体填料层3段侧壁上的电极4，壳体1底端设置有出水管1.2，壳体1近底端设置有曝气装置5，曝气装置5包括曝气管5.1以及设置在曝气管5.1上的曝气盘5.2，设定曝气量为2.5m3/m2·h时，反应器的曝气面积为0.25m2、曝气高度为0.5m时，此时曝气盘5.2距壳体1底面的最佳距离为16cm。电极4为镀钌钛电极。
实施例2:电催化氧化反应器，包括壳体1、壳体1上端的进水管1.1、与进水管1.1连接设置于壳体1内近顶端的布水装置2、设置于壳体1内的填料层3、设置于壳体填料层3段侧壁上的电极4，壳体1底端设置有出水管1.2，壳体1近底端设置有曝气装置5，布水装置2下方设置有一层过滤棉8，过滤棉8固定覆盖于栅格状第一塑料框架9a，第一塑料框架9a下方填料层3顶端设置有第二塑料框架9b，第一与第二塑料框架(9a、9b)间构成稳水层10，填料层3底端设置有第三塑料框架9c，曝气装置5设置于第三塑料框架9c下方。曝气装置5下方设置有分隔板6，分隔板6上均布有透水孔6.1，分隔板6与壳底构成出水室7，出水管1.2开设于出水室7侧壁上。曝气装置5包括曝气管5.1以及设置在曝气管5.1上的曝气盘5.2，设定曝气量为2.5m3/m2·h时，反应器的曝气面积为0.25m2、曝气高度为0.5m时，此时曝气盘5.2距壳体1底面的最佳距离为16cm。电极4为镀钌钛电极。
实施例3:电催化氧化反应器设置为2级，第一级电催化氧化反应器底部设置有垫高层11，第一级电催化氧化反应器底端出水管1.2连接第二级电催化氧化反应器顶端进水管1.1。二级电催化氧化反应器原理与一级相同，只是由于需要保证自流，需要将一级反应器垫高，从而节约能耗，克服了传统反应器需要用泵而耗电的缺点。在自流过程中为了防止虹吸现象出现，在管道上部设置了与大气连通，包括二级反应器出水也是如此。
对于进水水质，本套设备要求最佳Ph为5~10。

Claims (5)

1.电催化氧化反应器，包括壳体、壳体上端的进水管、与进水管连接设置于壳体内近顶端的布水装置、设置于壳体内的填料层、设置于壳体填料层段侧壁上的电极，壳体底端设置有出水管，壳体近底端设置有曝气装置，其特征在于布水装置下方设置有一层过滤棉，过滤棉固定覆盖于栅格状第一塑料框架，第一塑料框架下方填料层顶端设置有第二塑料框架，第一与第二塑料框架间构成稳水层，填料层底端设置有第三塑料框架，曝气装置设置于第三塑料框架下方。
2.根据权利要求1所述的电催化氧化反应器，其特征在于曝气装置下方设置有分隔板，分隔板上均布有透水孔，分隔板与壳底构成出水室，出水管开设于出水室侧壁上。
3.根据权利要求1所述的电催化氧化反应器，其特征在于曝气装置包括曝气管以及设置在曝气管上的曝气盘，具体曝气盘高度公式为：
H=-5.9073m2+6.3079h2-10.0927mh+37.9073m-10.6308h+11.8924
H—曝气盘高度；
m—曝气面积；
h—曝气高度。
4.根据权利要求3所述的电催化氧化反应器，其特征在于设定曝气量为2.5m3/m2·h时，反应器曝气面积为0.25m2、曝气高度为0.5m时，此时曝气盘距壳体底面的最佳距离为16cm。
5.根据权利要求1所述的电催化氧化反应器，其特征在于电催化氧化反应器电极为镀钌钛电极。
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