CN202508901U

CN202508901U - 一种新型三维电Fenton催化氧化装置

Info

Publication number: CN202508901U
Application number: CN2012200509751U
Authority: CN
Inventors: 曹惠忠; 严建; 戴昕; 赵红伟
Original assignee: Nanjing Kesheng Environmental Protection Technology Co Ltd
Current assignee: Environmental Polytron Technologies Inc
Priority date: 2012-02-17
Filing date: 2012-02-17
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2022-02-17

Abstract

本实用新型属于废水处理技术领域，尤其是对废水中难生物降解有机物及重金属进行高效处理的三维电Fenton催化氧化装置。包括绝缘设备壳体及壳体内的阴阳极板，壳体内有开孔隔板，多组平行的阴阳极板分别置于开孔隔板的两侧，两侧的阴阳极板与壳体之间设有防短流隔板，阴阳极板之间填充有催化载体；壳体进水部位设有管道开孔布水器、布水板及加药器，壳体的出水部位设有撇渣堰槽、出水布水板及出水管；壳体内设有曝气管和排空管。本实用新型结构简单，安装、维修方便，通过将电解技术与催化氧化技术的结合，可提高废水处理效果。

Description

一种新型三维电Fenton催化氧化装置

技术领域

本实用新型属于废水处理技术领域，尤其涉及一种对废水中难生物降解有机物及重金属进行高效处理的三维电Fenton催化氧化装置。

背景技术

电催化是指在电场的作用下，存在于电极表面或溶液相中的修饰物能促进或抑制在电极上发生的电子转移反应，根据有机物氧化过程中电子转移的方式，电催化氧化可分为直接氧化和间接氧化。电催化氧化法具有能量效率高、环境适应性强、设备简单，操作方便等优点，利用该方法降解有机物是目前研究的热点。

电催化技术降解废水中污染物主要通过阳极催化氧化过程以及阴极还原过程实现。阳极催化氧化过程又可分为直接过程和间接过程。阳极直接氧化过程是指污染物在阳极表面氧化而转化为毒性较低或生物易降解物质，甚至无机化，从而达到削减污染物的目的。间接氧化过程是利用可逆氧化还原电对氧化降解有机物，或由电化学反应过程中电极表面产生的一些活性中间产物，如·OH、OCl^-、H₂O₂等，这些中间产物参与氧化污染物，从而实现污染物降解去除；此外，阴极的直接还原作用同样可以降解有机物。

目前最常见的电解反应器主要为二维反应器，其主要的缺点是有效面积较小、电流效率较低。三维电解反应器针对二维电解反应器存在的以上不足，通过在反应器中均匀布置多孔性物质或催化剂，起到扩大了接触反应面积、提高传质速率的作用。尽管如此，现有的三维电解装置仍存在着混合效果不理想、运行过程中易带来短流现象、电流效率仍有待提高、极板易结垢从而影响处理效果等不足。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题主要是针对目前电催化技术存在的不足，将电催化技术与Fenton催化氧化技术在同一***内有机结合起来，提供一种高效、经济、稳定的高浓度难降解有机废水三维电Fenton催化氧化处理装置。

本实用新型的主要技术方案：三维电Fenton催化氧化装置，包括绝缘设备壳体及壳体内的阴阳极板，其特征在于壳体内设有开孔隔板，多组平行的阴阳极板分别置于开孔隔板的两侧，两侧的阴阳极板与壳体之间设有防短流隔板，阴阳极板之间填充有催化载体；壳体的进水部位设有管道开孔布水器、布水板及加药器，壳体的出水部位设有撇渣堰槽、出水布水板及出水管；壳体内设有曝气管和排空管。

一般地，本实用新型装置由带有孔眼的开孔隔板分成两格，开孔隔板的开孔率1%-2%。

所述装置壳体内设置凹形卡槽，凹槽间距2cm-10cm，用于固定阴阳极板。

所述装置进水部位管道开孔布水器，出口流速1m/s-2m/s，并设置布水板，布水板深入水下，距离壳体底部100mm-200mm；进水处设置加药器，所加药剂为亚铁盐（如亚硫酸铁）和双氧水。

所述装置出水部位设置的出水布水板深入水下，距离壳体底部100mm-200mm。

所述装置防短流隔板高度与出水部位撇渣堰槽上口高度一致，撇渣堰槽出口可由阀门控制。

所述装置的两格内各有两根曝气管，每根曝气管深入壳体底部，曝气管上两侧沿阴阳极板宽度方向交替均布向下45°的开孔，开孔对应阴阳极板位置。

所述装置的两格内各置一根排空管，排空管位于壳体底部。

所述装置阴阳极板连接可换项开关或直流电源，2h-8h实现一次自动或手动换项。

所述装置阴阳极板之间填充轻质催化剂载体，一般为粒径1mm-3mm的活性炭。

本实用新型的积极效果：

（1）废水经过管道开孔布水器、布水板以及防短流隔板三重作用能够均匀分布于第一格阴阳极板对之间，避免了水流短路，保证废水与极板充分地接触、作用。

（2）曝气作用不仅能够起到均质、混合效果，提高装置的传质速率，还能够使产生的O₂在阴极板上被还原为H₂O₂，并能够与所投加的Fe²⁺发生Fenton反应，起到氧化降解废水中有机物的作用，提高***处理能力，相比传统Fenton氧化技术，无需H₂O₂药剂的投入或H₂O₂药剂的投入量较少。

（3）轻质载体的投加一方面有利于扩大电解接触反应面积、提高电解传质速率；另一方面有利于强化废水与Fenton试剂的接触、反应效果，同时具有催化氧化去除有机污染物物的作用。两方面作用的结合能较大地提高装置污染物处理效率及能力。

（4）电解在使用过程中往往会在极板（尤其是阴极板）上产生絮状物从而产生极板的结垢现象，若长时间不清除极板上的污垢，往往会造成电解装置电压升高、电流效率降低，而仅仅通过曝气对极板表面的吹扫作用并不能很好地缓解极板结垢现象。本实用新型装置采用可换项直流电源，通过阴极转变为阳极的过程中，可使极板表面污垢溶解。通过在运行过程中的定期换项与曝气吹扫作用的结合，能有效避免极板结垢现象，保证装置持续、有效运行。

附图说明

图1为本实用新型实施例装置***结构示意图；图2为实施例装置平面结构示意图；图3为实施例装置平剖面结构示意图。

图中，1-壳体；2-可换项直流电源；3-曝气鼓风机；4-加药器；5-进水管；6-管道开孔布水器；7-布水板；8-防短流隔板；9、10-阴阳极板；11-曝气管；12-撇渣堰槽；13-出水布水板；14-出水管；15-排空管；16-开孔隔板。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型加以详细描述。

实施例：本实施例装置如图1、图2和图3所示，主要包括绝缘设备壳体1及壳体1内的阴阳极板9、10，其主要特点是壳体1内设有开孔隔板16，多组平行的阴阳极板9、10分别置于开孔隔板16的两侧，两侧的阴阳极板9、10与壳体1之间设有防短流隔板8，阴阳极板9、10之间填充有催化载体；壳体1的进水部位设有管道开孔布水器6、布水板7及加药器4，壳体1的出水部位设有撇渣堰槽12、出水布水板13及出水管14；壳体1内设有曝气管11和排空管15。

本实施例中，壳体1由带有孔眼的开孔隔板16分成两格，开孔隔板16的开孔率1%-2%；壳体1内设置凹形卡槽，凹槽间距2cm-10cm，用于固定阴阳极板9、10；进水部位管道开孔布水器6，出口流速1m/s-2m/s，布水板7深入水下，距离壳体1底部100mm-200mm；进水处设置加药器4，所加药剂为亚铁盐（如硫酸亚铁）和双氧水；出水部位出水布水板13深入水下，距离壳体1底部100mm-200mm；防短流隔板8高度与出水部位撇渣堰槽12上口高度一致，撇渣堰槽12出口由阀门控制；装置的曝气管11与曝气鼓风机3相通，两格内各有两根曝气管11，每根曝气管11深入壳体1底部，曝气管11上两侧沿阴阳极板9、10宽度方向交替均布向下45°的开孔，开孔对应阴阳极板9、10位置；装置的两格内各置一根排空管15，排空管15位于壳体1底部。

本例中，由于管道开孔布水器6、布水板7以及防短流隔板8的作用，使得进水均匀分布并通过阴阳极板9、10之间。阴阳极板、10分别连接到可换项直流电源2的正负极。通过曝气鼓风机3提供的空气，在阴极板上还原形成的H₂O₂，能与亚硫酸铁加药器4提供的Fe²⁺形成fenton试剂。装置内填充轻质载体以强化电解及氧化效果，载体填充率5-20%（v/v）。废水经第一格电解槽后通过开孔隔板16进入第二格电解槽，出水经过出水布水板13的导流后，由出水管14排出，浮渣经由撇渣堰槽12排出。

本例中，阴阳极板9、10均采用石墨极板，保证在电源换项过程中不影响到极板的使用及寿命。

本例中，装置采用可换项直流电源，通过每2-8h进行一次换项，使阴阳极板9、10上的污垢得以溶解，并结合曝气的吹扫作用，可起到除垢作用，可保证极板连续、稳定运行。

本例中，装置内填充轻质催化载体（如活性炭），载体粒径为1mm-3mm，保证其在曝气条件下均匀分布于装置内，使得电解及氧化作用接触面增大，提高废水处理效果。

本实用新型结构简单，安装、维修方便，通过将电解技术与催化氧化技术的结合，可提高废水处理效果。此外，通过利用在运行过程中的正负极换项以及曝气的吹扫作用，可保持极板的清洁，使反应连续、稳定运行。

Claims

1.一种新型三维电Fenton催化氧化装置，包括绝缘设备壳体及壳体内的阴阳极板，其特征在于壳体内设有开孔隔板，多组平行的阴阳极板分别置于开孔隔板的两侧，两侧的阴阳极板与壳体之间设有防短流隔板，阴阳极板之间填充有载体；壳体的进水部位设有管道开孔布水器、布水板及加药器，壳体的出水部位设有撇渣堰槽、出水布水板及出水管；壳体内设有曝气管和排空管。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于开孔隔板的开孔率为率1%-2%。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于壳体内设有用于固定阴阳极板的凹形卡槽，凹槽间距2cm-10cm。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于壳体进水部位的布水板深入水下，距离壳体底部100mm-200mm。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于壳体出水部位的出水布水板深入水下，距离壳体底部100mm-200mm。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于防短流隔板高度与撇渣堰槽上口高度一致。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于壳体内有四根曝气管，每根曝气管深入壳体底部，曝气管上两侧沿阴阳极板宽度方向交替均布向下45°的开孔，开孔对应阴阳极板位置。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于壳体内有两根排空管，排空管置于壳体底部。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于阴阳极板连接具有换项功能的直流电源。

10.如权利要求1所述的装置，其特征在于阴阳极板之间填充粒径1mm-3mm的活性炭催化载体。