專利名稱：一種處理水中有機(jī)污染物的電化學(xué)反應(yīng)器與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廢水處理裝置，具體涉及一種處理水中有機(jī)污染物的電化學(xué)反應(yīng)器與方法。
背景技術(shù)：
高濃度難降解有機(jī)廢水的處理，是目前國(guó)內(nèi)外污水處理界公認(rèn)的難題，其特點(diǎn)是產(chǎn)生的量雖然不大，但濃度較高，難以生化降解，對(duì)環(huán)境造成的危害較大。對(duì)于這類廢水，目前國(guó)內(nèi)外研究較多的有制藥廢水、紡織/印染廢水、石化/油類廢水、化工廢水、垃圾滲濾液等行業(yè)性廢水。“高濃度”、“難降解”兩大特性的疊加，使得此類廢水在處理中，單獨(dú)使用生物法或物化法等“常規(guī)”方法失去可能。因此開(kāi)發(fā)能夠有效處理高濃度難降解有機(jī)廢水技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景和良好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。目前利用光、聲、電、磁及其它無(wú)毒試劑催化氧化技術(shù)處理有機(jī)廢水，尤其是難生化降解、對(duì)人類危害極大的“三致”有機(jī)污染物，是當(dāng)前世界水處理相當(dāng)活躍的研究領(lǐng)域，電催化氧化技術(shù)就是其中的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域之一。電催化氧化技術(shù)是一種與環(huán)境兼容的高效廢水處理技術(shù)，特別是在處理難生化降解有機(jī)廢水方面得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。電催化氧化技術(shù)為廢水處理提出了新的思路，該方法不需要添加氧化劑，無(wú)二次污染，反應(yīng)條件溫和， 兼具氣浮、絮凝、殺菌作用，易于自動(dòng)化，尤其是對(duì)于難生物降解有毒廢水的處理，可能成為新的易于自動(dòng)化操作、便捷、穩(wěn)定的廢水處理工藝。目前電催化氧化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)仍然沒(méi)有在實(shí)際應(yīng)用中得到充分發(fā)揮，主要原因在于耗能較高，極板損耗大，設(shè)備工作后極板吸污累積增多，沉淀物處理困難。常規(guī)電化學(xué)反應(yīng)器中的極板結(jié)構(gòu)，多是將若干塊正極板焊接在一起，將若干塊負(fù)極板焊接在一起組成正負(fù)電極群，正、負(fù)電極群再與直流電源的正負(fù)極相連。如其中一塊極板出現(xiàn)問(wèn)題，則需換整套極板，局部維修十分困難。而且現(xiàn)行的電極組結(jié)構(gòu)不利于正負(fù)極盡量靠近，而且容易導(dǎo)致正負(fù)極直接接觸而短路。由于正負(fù)極難于盡量靠近而耗能，因此電能消耗大，處理效果不佳。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，而提供一種有利于降低能耗，便于維護(hù)，提高廢水處理效率的電化學(xué)反應(yīng)器。為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種處理水中有機(jī)污染物的電化學(xué)反應(yīng)器，包括直流電源、電解槽和設(shè)置在電解槽內(nèi)的電極組件，所述電極組件主要由電極架和陰、陽(yáng)極板構(gòu)成，所述電極架與電解槽為分體結(jié)構(gòu)，電極架包括絕緣的兩側(cè)壁、陰極導(dǎo)電條和陽(yáng)極導(dǎo)電條，所述陰極導(dǎo)電條和陽(yáng)極導(dǎo)電條分別固定在兩側(cè)壁的內(nèi)側(cè)底部，兩側(cè)壁相對(duì)的內(nèi)側(cè)上分別設(shè)有縱向設(shè)置的溝槽，陰、陽(yáng)極板插設(shè)在兩側(cè)壁的溝槽間，陰極板和陽(yáng)極板相間布置，陰極板下端與陰極導(dǎo)電條接觸連接，陽(yáng)極板下端與陽(yáng)極導(dǎo)電條接觸連接，陰極導(dǎo)電條與直流電源的負(fù)極電連接，陽(yáng)極導(dǎo)電條與直流電源的正極電連接。
上述技術(shù)方案中，陰、陽(yáng)極導(dǎo)電條的一端分別向上引伸出電解槽以便與直流電源相連接。進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述陰極導(dǎo)電條和陽(yáng)極導(dǎo)電條上表面分別設(shè)有沿導(dǎo)電條長(zhǎng)度方向設(shè)置的齒形槽，每一所述陰極板底部與陰極導(dǎo)電條上的齒形槽位置相對(duì)設(shè)有連接凸起，每一所述陽(yáng)極板底部與陽(yáng)極導(dǎo)電條上的齒形槽位置相對(duì)設(shè)有連接凸起。通過(guò)凸起與齒形溝槽的配合，安裝時(shí)適當(dāng)加力，保證極板與導(dǎo)電條的接觸良好。上述技術(shù)方案中，所述側(cè)板與陰極導(dǎo)電條或陽(yáng)極導(dǎo)電條底部平齊，每側(cè)側(cè)板下方連接至少2個(gè)支撐腳，使側(cè)板和導(dǎo)電條底部與電解槽底面間形成通道。該通道可以使電解過(guò)程產(chǎn)生的固體沉淀物沉降到電解槽底部；也可以在所述通道中布置有曝氣管。上述技術(shù)方案中，側(cè)板上的溝槽均勻分布，相鄰溝槽的間距在5mm 20mm之間。一種處理水中有機(jī)污染物的電化學(xué)反應(yīng)方法，采用上述電化學(xué)反應(yīng)器進(jìn)行處理， 首先組裝電極組件，將陰、陽(yáng)極板相間依次插在兩側(cè)內(nèi)壁的溝槽中，分別組成陽(yáng)極群和陰極群，陰、陽(yáng)極板靠自身重力與陰極導(dǎo)電條或陽(yáng)極導(dǎo)電條接觸連接；將組裝好的電極組件放入電解槽中，構(gòu)成電化學(xué)反應(yīng)器；由泵將待處理廢水泵入電化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行電解，直流電源給電化學(xué)反應(yīng)器提供電解電流，電解后的廢水經(jīng)閥排出。上述技術(shù)方案中，采用低壓電解技術(shù)進(jìn)行電催化氧化反應(yīng)，陽(yáng)極板采用形穩(wěn)陽(yáng)極， 陰極板采用鈦網(wǎng)、鈦板或不銹鋼材料。優(yōu)選的技術(shù)方案，陽(yáng)極板采用鈦基二氧化鉛電極、鈦基銥釕電極或鈦基銥鉭電極。由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)
1.本發(fā)明通過(guò)設(shè)置電極架和導(dǎo)電條，陰陽(yáng)極板可依次插在電極架兩側(cè)內(nèi)壁的極板固定槽中，極板固定槽用于定位陰陽(yáng)極板，保證陰陽(yáng)極的位置關(guān)系，形成穩(wěn)定的電場(chǎng)區(qū)域。相鄰的陰陽(yáng)極板可充分靠近，電極間距小，容納的電極面積大。所以能耗減少，電催化氧化效果好;
2.通過(guò)電極架底部的陽(yáng)極導(dǎo)電條連接多個(gè)陽(yáng)極，通過(guò)電極架底部的陰極導(dǎo)電條連接多個(gè)陰極，并且電極固定方式為插入式，避免了陽(yáng)極與陽(yáng)極之間、陰極與陰極之間的焊接連接方式，所以電極安裝及后續(xù)的電極清洗均易于實(shí)現(xiàn)；
3.陰陽(yáng)極導(dǎo)電條對(duì)稱設(shè)置在兩側(cè)極板底部，可以互換極性。即本次電解做陽(yáng)極導(dǎo)電條，下次電解時(shí)即做陰極導(dǎo)電條，以便使上次導(dǎo)電條上氧化生成的物質(zhì)被還原，保證導(dǎo)電條與極板的良好電接觸；
4.由于電解槽與電極架是分離的，電解后可將電極架整體移出電極槽，便于處理清潔槽底沉淀物；
5.在電解槽底部和電極架之間的空間布置了曝氣管，通過(guò)曝氣可以使溶液充分?jǐn)嚢瑁?從而減少濃差極化，減輕極板腐蝕。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例一的電化學(xué)反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)不意圖。圖2為電極架的平面示意圖。圖3電極架正立面示意圖。圖4電極架側(cè)立面及電極與導(dǎo)電條連接示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述
實(shí)施例一參見(jiàn)圖I至圖4所示，一種處理水中有機(jī)污染物的電化學(xué)反應(yīng)器，包括直流電源、電解槽3和設(shè)置在電解槽3內(nèi)的電極組件，電解槽3上設(shè)置有進(jìn)水口 I和出水口 2，所述電極組件主要由電極架、陰極板7和陽(yáng)極板8構(gòu)成，所述電極架與電解槽3為分體結(jié)構(gòu)， 電極架包括絕緣的兩側(cè)壁、陰極導(dǎo)電條10和陽(yáng)極導(dǎo)電條11，所述陰極導(dǎo)電條10和陽(yáng)極導(dǎo)電條11分別固定在兩側(cè)壁的內(nèi)側(cè)底部，兩側(cè)壁相對(duì)的內(nèi)側(cè)上分別設(shè)有縱向設(shè)置的溝槽9，側(cè)板上的溝槽9均勻分布,相鄰溝槽9的間距在5mm 20mm之間，陰極板7和陽(yáng)極板8插設(shè)在兩側(cè)壁的溝槽9間，陰極板7和陽(yáng)極板8相間布置，陰極板7下端與陰極導(dǎo)電條10接觸連接，陽(yáng)極板8下端與陽(yáng)極導(dǎo)電條11接觸連接。陰極導(dǎo)電條10和陽(yáng)極導(dǎo)電條11的一端分別向上引伸出電解槽3構(gòu)成陰極群接線柱4和陽(yáng)極群接線柱5，以便于直流電源相連接，陰極導(dǎo)電條10與直流電源的負(fù)極電連接，陽(yáng)極導(dǎo)電條11與直流電源的正極電連接。所述陰極導(dǎo)電條10和陽(yáng)極導(dǎo)電條11上表面分別設(shè)有沿導(dǎo)電條長(zhǎng)度方向設(shè)置的齒形槽，每一所述陰極板7底部與陰極導(dǎo)電條10上的齒形槽位置相對(duì)設(shè)有連接凸起，每一所述陽(yáng)極板8底部與陽(yáng)極導(dǎo)電條11上的齒形槽位置相對(duì)設(shè)有連接凸起。所述側(cè)板與陰極導(dǎo)電條10或陽(yáng)極導(dǎo)電條11底部平齊，每側(cè)側(cè)板下方連接2個(gè)支撐腳，使側(cè)板和導(dǎo)電條6底部與電解槽3底面間形成通道。所述通道中可以布置曝氣管。實(shí)施例二 采用實(shí)施例一的裝置進(jìn)行處理制藥廢水試驗(yàn)
將制藥廢水稀釋3倍置于電化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)，陽(yáng)極采用鈦基二氧化鉛電極，陰極采用鈦板電極，陰陽(yáng)極各用I片，電極面積為12cmX 15cm,陰陽(yáng)極間距為2cm?？刂齐娏髅芏?2mA/ cm2, T=20°C，降解IOh0結(jié)果參見(jiàn)表I。表I處理制藥廢水試驗(yàn)結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種處理水中有機(jī)污染物的電化學(xué)反應(yīng)器，包括直流電源、電解槽和設(shè)置在電解槽內(nèi)的電極組件，其特征在于所述電極組件主要由電極架和陰、陽(yáng)極板構(gòu)成，所述電極架與電解槽為分體結(jié)構(gòu)，電極架包括絕緣的兩側(cè)壁、陰極導(dǎo)電條和陽(yáng)極導(dǎo)電條，所述陰極導(dǎo)電條和陽(yáng)極導(dǎo)電條分別固定在兩側(cè)壁的內(nèi)側(cè)底部，兩側(cè)壁相對(duì)的內(nèi)側(cè)上分別設(shè)有縱向設(shè)置的溝槽，陰、陽(yáng)極板插設(shè)在兩側(cè)壁的溝槽間，陰極板和陽(yáng)極板相間布置，陰極板下端與陰極導(dǎo)電條接觸連接，陽(yáng)極板下端與陽(yáng)極導(dǎo)電條接觸連接，陰極導(dǎo)電條與直流電源的負(fù)極電連接，陽(yáng)極導(dǎo)電條與直流電源的正極電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的處理水中有機(jī)污染物的電化學(xué)反應(yīng)器，其特征在于陰、陽(yáng)極導(dǎo)電條的一端分別向上引伸出電解槽，與直流電源相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的處理水中有機(jī)污染物的電化學(xué)反應(yīng)器，其特征在于所述陰極導(dǎo)電條和陽(yáng)極導(dǎo)電條上表面分別設(shè)有沿導(dǎo)電條長(zhǎng)度方向設(shè)置的齒形槽，每一所述陰極板底部與陰極導(dǎo)電條上的齒形槽位置相對(duì)設(shè)有連接凸起，每一所述陽(yáng)極板底部與陽(yáng)極導(dǎo)電條上的齒形槽位置相對(duì)設(shè)有連接凸起。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的處理水中有機(jī)污染物的電化學(xué)反應(yīng)器，其特征在于所述側(cè)板與陰極導(dǎo)電條或陽(yáng)極導(dǎo)電條底部平齊，每側(cè)側(cè)板下方連接至少2個(gè)支撐腳，使側(cè)板和導(dǎo)電條底部與電解槽底面間形成通道。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的處理水中有機(jī)污染物的電化學(xué)反應(yīng)器，其特征在于所述通道中布置有曝氣管。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的處理水中有機(jī)污染物的電化學(xué)反應(yīng)器，其特征在于側(cè)板上的溝槽均勻分布，相鄰溝槽的間距在5mm 20mm之間。
7.一種處理水中有機(jī)污染物的電化學(xué)反應(yīng)方法，其特征在于采用權(quán)利要求I的電化學(xué)反應(yīng)器進(jìn)行處理，首先組裝電極組件，將陰、陽(yáng)極板相間依次插在兩側(cè)內(nèi)壁的溝槽中，分別組成陽(yáng)極群和陰極群，陰、陽(yáng)極板靠自身重力與陰極導(dǎo)電條或陽(yáng)極導(dǎo)電條接觸連接；將組裝好的電極組件放入電解槽中，構(gòu)成電化學(xué)反應(yīng)器；由泵將待處理廢水泵入電化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行電解，直流電源給電化學(xué)反應(yīng)器提供電解電流，電解后的廢水經(jīng)閥排出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的處理水中有機(jī)污染物的電化學(xué)反應(yīng)方法，其特征在于采用低壓電解技術(shù)進(jìn)行電催化氧化反應(yīng)，陽(yáng)極板采用形穩(wěn)陽(yáng)極，陰極板采用鈦網(wǎng)、鈦板或不銹鋼材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的處理水中有機(jī)污染物的電化學(xué)反應(yīng)方法，其特征在于陽(yáng)極板采用鈦基二氧化鉛電極、鈦基銥釕電極或鈦基銥鉭電極。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種處理水中有機(jī)污染物的電化學(xué)反應(yīng)器與方法。反應(yīng)器包括直流電源、電解槽和設(shè)置在電解槽內(nèi)的電極組件，其特征在于所述電極組件主要由電極架和陰、陽(yáng)極板構(gòu)成，所述電極架與電解槽為分體結(jié)構(gòu)，電極架包括絕緣的兩側(cè)壁、陰極導(dǎo)電條和陽(yáng)極導(dǎo)電條，所述陰極導(dǎo)電條和陽(yáng)極導(dǎo)電條分別固定在兩側(cè)壁的內(nèi)側(cè)底部，兩側(cè)壁相對(duì)的內(nèi)側(cè)上分別設(shè)有縱向設(shè)置的溝槽，陰、陽(yáng)極板插設(shè)在兩側(cè)壁的溝槽間，陰極板和陽(yáng)極板相間布置，陰極板下端與陰極導(dǎo)電條接觸連接，陽(yáng)極板下端與陽(yáng)極導(dǎo)電條接觸連接，陰極導(dǎo)電條與直流電源的負(fù)極電連接，陽(yáng)極導(dǎo)電條與直流電源的正極電連接。本發(fā)明能耗少，電催化氧化效果好，電極安裝及后續(xù)的電極、電解槽清洗均易于實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)C02F1/461GK102603038SQ201210104718
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月11日
發(fā)明者周娟, 王東田, 錢雯艷, 魏杰, 黃勇, 黃雅 申請(qǐng)人:蘇州科技學(xué)院