一種用于高粘廢水處理的融合槳葉式電催化反應(yīng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電化學(xué)水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于處理高粘度廢水的融合槳葉式電催化水處理設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)廢水(industrial wastewater)包括生產(chǎn)廢水和生產(chǎn)污水，是指工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水和廢液，其中含有隨水流失的工業(yè)生產(chǎn)用料、中間產(chǎn)物、副產(chǎn)品以及生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物。隨著我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的大力發(fā)展，工業(yè)污廢水的污染問題日趨嚴(yán)重。工業(yè)廢水造成的污染主要有:化學(xué)/生物需氧物質(zhì)污染(高COD/BOD)，化學(xué)毒物污染(高毒性)，無機(jī)固體懸浮物污染(高濁度)，重金屬污染(遺傳毒性)，酸堿污染，病原體(病菌病毒)污染等。許多污染物色度重、臭味大、容易造成水體大面積污染，直接威脅人民群眾的生命和健康安全。因此，對于保護(hù)環(huán)境來說，工業(yè)廢水的處理比城市污水的處理更為重要。
[0003]工業(yè)廢水中高粘性廢水的處理一直是廢水處理的難點問題。高粘性廢水主要來源于印染工業(yè)、皮革工業(yè)、造紙工業(yè)和煉焦工業(yè)。比如，印染工業(yè)是高粘性廢水的來源大戶，在織物印染過程中，廢水主要來源于調(diào)漿配色、印花滾筒、印花篩網(wǎng)的沖洗水，以及印花布后處理的皂洗、水洗用水。印花色漿中的漿料量比染料量多幾倍至幾十倍，含有大量的漿料，成為粘性廢水，BOD和COD含量很高。此外，毛紡織業(yè)也會產(chǎn)生大量的廢水，在中國一般使用的原毛含有40?60%的雜質(zhì)，如泥沙、草肩、羊毛脂等。原毛經(jīng)過洗毛等加工處理，這些物質(zhì)隨廢水排出，廢水中還含有加工用的化學(xué)藥品，廢水污染物濃度很高，每生產(chǎn)454公斤洗凈羊毛，約產(chǎn)生廢水318噸。繅絲和絲綢染整加工也是高粘性工業(yè)廢水的主要來源?？壗z工廠的綜合廢水，BOD含量約為100?300毫克/升，懸浮物量為50?200毫克/升，廢水蒸發(fā)殘渣的灼燒失重率為40?50%，平均油脂含量約為15毫克/升，也屬于高粘性廢水。
[0004]高粘性廢水的處理極為困難，在生物處理過程中，極易導(dǎo)致微生物中毒、死亡；而常規(guī)的物化處理手段，如吸附法、膜法、氧化法等，均受到廢水粘性的影響，導(dǎo)致處理效率嚴(yán)重下降，幾乎難以實現(xiàn)工程化應(yīng)用。目前唯一行之有效的方法是蒸發(fā)法，即將廢水濃縮處理后，直接焚燒。然而蒸發(fā)法處理成本較高，而且可能造成嚴(yán)重的二次污染，因此，亟待開發(fā)新型的廉價的處理方法實現(xiàn)污/廢水的高效凈化。
[0005]電催化水處理技術(shù)是基于電解池電化學(xué)反應(yīng)原理的高級氧化技術(shù)，具有反應(yīng)條件溫和、耐受水質(zhì)、水溫波動的沖擊、可控制性好，易于實現(xiàn)自動化控制、裝置結(jié)構(gòu)緊湊、水處理功能多樣化、工藝布置靈活等優(yōu)點，可以自行組成工藝系統(tǒng)，也可以和其它物化、生化技術(shù)組成工藝系統(tǒng)；不需要外加藥劑，不產(chǎn)生二次污染，是典型的"環(huán)境友好"型高級氧化技術(shù)。電催化技術(shù)對污染物實施降解、改性后，其出水能夠適宜生物降解，再采用生化法處理可以達(dá)到國家相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0006]然而電催化電極板間的距離較窄，高粘性廢水在電極板間的流動形式多為層流，污染物在流體和極板間的傳質(zhì)困難，因此催化效率容易受到顯著。專利CN200810234238.5公開了一種水平極板多維電極電催化反應(yīng)器廢水處理設(shè)備，借助水平極板結(jié)構(gòu)設(shè)計避免了水流短路，提高了傳質(zhì)效果，又保證了廢水交替經(jīng)過陰、陽極實現(xiàn)降解；專利CN200710047289.2公開了一種連續(xù)循環(huán)多層間隔式固定床非均相三維電極光電催化反應(yīng)器，其中多層間隔式固定床設(shè)計有利于傳質(zhì)效果，提高體系的降解速率；專利CN201010527940.8公開了一種尖錐結(jié)構(gòu)光陽極光電轉(zhuǎn)盤反應(yīng)器，以轉(zhuǎn)盤的形式增大了光陽極的表面積，強(qiáng)化了傳質(zhì)，提高了光(電)催化的降解效率。上述發(fā)明從傳質(zhì)角度對反應(yīng)器進(jìn)行了一定優(yōu)化，但并未從根本上改善極板與流體間的流動形式，因此，在處理高粘性廢水時，難以顯著提高污染物處理效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明是鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題而做出的，本發(fā)明的目的在于提供一種可提供高強(qiáng)度擾動機(jī)制以改善電催化處理效率的新型反應(yīng)裝置。
[0008]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一技術(shù)方案，一種用于高粘廢水處理的融合槳葉式電催化反應(yīng)器，其特征在于，該反應(yīng)器的外殼由玻璃鋼材質(zhì)的圓筒狀殼體、上浮頭和下浮頭通過法蘭連接而成，鑄鐵底座為反應(yīng)器整體提供水平支撐；槳葉陽極和槳葉陰極為融合螺旋槳形式的陰陽極板，其材質(zhì)分別為鈦基氧化鉛和純鈦，槳葉陽極和槳葉陰極交錯固定于傳導(dǎo)軸上，傳導(dǎo)軸一端通過石墨電滑環(huán)連接到陽極導(dǎo)板和陰極導(dǎo)板，陽極導(dǎo)板和陰極導(dǎo)板之間以絕緣導(dǎo)流板隔開，并分別與低壓電源的陽極和陰極相連，可在槳葉陽極和槳葉陰極上施加電場，實現(xiàn)電催化氧化效果，傳導(dǎo)軸另一端與軸流電機(jī)連接，提供槳葉陽極和槳葉陰極旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動力，以帶動水力流動，強(qiáng)化傳質(zhì)效率；高粘性廢水自進(jìn)水管流入，在槳葉陽極和槳葉陰極的帶動下在反應(yīng)器內(nèi)部環(huán)繞流動，從出水管流出；出水管兼做電催化過程中析氫析氧的排出口 ；清洗管用于注入弱酸洗液，用于清洗槳葉表面附著的水垢和水處理過程中產(chǎn)生的廢渣，洗液可由卸渣口定期排出。
[0009]本發(fā)明的有益效果如下:
[0010]I)高粘性廢水經(jīng)進(jìn)水管進(jìn)入反應(yīng)器后，迅速在離心力作用下分散攪拌，可實現(xiàn)強(qiáng)化傳質(zhì)，改善流體流動狀態(tài)；
[0011]2)水流分配均勻，既保證了廢水交替經(jīng)過槳葉陽極和槳葉陰極，也可保證陽極的氧化反應(yīng)和陰極的還原反應(yīng)共存于統(tǒng)一體系中，使廢水中的有機(jī)物既能通過氧化，也能通過還原降解
[0012]3)設(shè)備結(jié)構(gòu)新穎，突破了傳統(tǒng)電催化反應(yīng)器固定電極，廢水單向流動的模式，使極板與廢水相向流動，極大地強(qiáng)化了傳質(zhì)效率；
[0013]4)該設(shè)備的催化活性高、電解速率快，可強(qiáng)化廢水的處理效率，系統(tǒng)中產(chǎn)生的強(qiáng)氧化物質(zhì)(.0Η、Η202、.02等)能與廢水中的有機(jī)污染物發(fā)生直接氧化反應(yīng)和間接氧化反應(yīng)，將高濃度、難生物降解的大分子有機(jī)物分解成為易于生物降解的小分子有機(jī)物，并將其完全礦化為CO2、H2O等無機(jī)物，礦化徹底。
【附圖說明】
[0014]為更清楚地說明本發(fā)明的【具體實施方式】，下面對【具體實施方式】部分的描述中使用到的附圖作簡單說明。
[0015]圖1為融合槳葉式電催化反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，附圖標(biāo)記說明如下:
[0016]1-殼體；2_上浮頭；3_下浮頭；4-底座；5_槳葉陽極；6_槳葉陰極；7_傳導(dǎo)軸；8-陽極導(dǎo)板；9_陰極導(dǎo)板；10_絕緣導(dǎo)流板；11-軸流電機(jī)；12_進(jìn)水管；13_出水管；14_清洗口 ；15_卸渣口。
[0017]圖2為槳葉陽極和槳葉陰極的正視圖
[0018]圖3為槳葉陽極和槳葉陰極的側(cè)視圖
【具體實施方式】
[0019]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面，結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體的實施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0020]如圖1所示，一種用于高粘廢水處理的融合槳葉式電催化反應(yīng)器，其特征在于，該反應(yīng)器的外殼由玻璃鋼材質(zhì)的圓筒狀殼體1、上浮頭2和下浮頭3通過法蘭連接而成，鑄鐵底座4為反應(yīng)器整體提供水平支撐；槳葉陽極5和槳葉陰極6為融合螺旋槳形式的陰陽極板，其材質(zhì)分別為鈦基氧化鉛和純鈦，槳葉陽極5和槳葉陰極6交錯固定于傳導(dǎo)軸7上，傳導(dǎo)軸7 —端通過石墨電滑環(huán)連接到陽極導(dǎo)板8和陰極導(dǎo)板9，陽極導(dǎo)板8和陰極導(dǎo)板9之間以絕緣導(dǎo)流板10隔開，并分別與低壓電源的陽極和陰極相連，可在槳葉陽極5和槳葉陰極6上施加電場，實現(xiàn)電催化氧化效果，傳導(dǎo)軸7另一端與軸流電機(jī)11連接，提供槳葉陽極5和槳葉陰極6旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動力，以帶動水力流動，強(qiáng)化傳質(zhì)效率；高粘性廢水自進(jìn)水管12流入，在槳葉陽極5和槳葉陰極6的帶動下在反應(yīng)器內(nèi)部環(huán)繞流動，從出水管13流出；出水管13兼做電催化過程中析氫析氧的排出口 ；清洗管14用于注入弱酸洗液，用于清洗槳葉表面附著的水垢和水處理過程中產(chǎn)生的廢渣，洗液可由卸渣口 15定期排出。
[0021]以上所述的【具體實施方式】僅用于具體說明本發(fā)明的精神，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，對于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，當(dāng)然可根據(jù)本說明書中所公開的技術(shù)內(nèi)容，通過變更、置換或變型的方式輕易做出其它的實施方式，這些其它的實施方式都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種用于高粘廢水處理的融合槳葉式電催化反應(yīng)器，其特征在于，該反應(yīng)器的外殼由玻璃鋼材質(zhì)的圓筒狀殼體(1)、上浮頭(2)和下浮頭(3)通過法蘭連接而成，鑄鐵底座(4)為反應(yīng)器整體提供水平支撐；槳葉陽極(5)和槳葉陰極(6)為融合螺旋槳形式的陰陽極板，其材質(zhì)分別為鈦基氧化鉛和純鈦，槳葉陽極(5)和槳葉陰極(6)交錯固定于傳導(dǎo)軸(7)上，傳導(dǎo)軸(7) —端通過石墨電滑環(huán)連接到陽極導(dǎo)板⑶和陰極導(dǎo)板(9)，陽極導(dǎo)板(8)和陰極導(dǎo)板(9)之間以絕緣導(dǎo)流板(10)隔開，并分別與低壓電源的陽極和陰極相連，可在槳葉陽極(5)和槳葉陰極(6)上施加電場，實現(xiàn)電催化氧化效果，傳導(dǎo)軸(7)另一端與軸流電機(jī)(11)連接，提供槳葉陽極(5)和槳葉陰極(6)旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動力，以帶動水力流動，強(qiáng)化傳質(zhì)效率；高粘性廢水自進(jìn)水管(12)流入，在槳葉陽極(5)和槳葉陰極(6)的帶動下在反應(yīng)器內(nèi)部環(huán)繞流動，從出水管(13)流出；出水管(13)兼做電催化過程中析氫析氧的排出口 ；清洗管(14)用于注入弱酸洗液，用于清洗槳葉表面附著的水垢和水處理過程中產(chǎn)生的廢渣，洗液可由卸渣口(15)定期排出。
【專利摘要】本發(fā)明涉及電化學(xué)水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于高粘廢水處理的融合槳葉式電催化反應(yīng)器，其結(jié)構(gòu)包括為反應(yīng)器提供保護(hù)和支撐的殼體、上浮頭、下浮頭和底座；為電催化提供反應(yīng)場所的槳葉陽極、槳葉陰極、傳導(dǎo)軸、陽極導(dǎo)板、陰極導(dǎo)板和絕緣導(dǎo)流板；為水體流動提供驅(qū)動力的軸流電機(jī)；以及進(jìn)水管、出水管、清洗管、卸渣管等輔助部件。高粘度廢水經(jīng)進(jìn)水管進(jìn)入系統(tǒng)后，在槳葉的攪拌作用下均勻分配并劇烈擾動，既避免了水流短路，又強(qiáng)化了傳質(zhì)效果，使廢水交替在陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，在陰極板發(fā)生還原反應(yīng)，順利實現(xiàn)不同有機(jī)污染物的有效降解。
【IPC分類】C02F1/467
【公開號】CN104925917
【申請?zhí)枴緾N201510379765
【發(fā)明人】殷立峰, 牛軍峰, 代云容, 謝利利, 張園正
【申請人】北京師范大學(xué)
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年7月2日