[实用新型]一种新型三维电芬顿水处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及废水处理领域，尤其涉及一种对废水中难生物降解有机物高效处理的新型三维电芬顿水处理装置。

技术背景

随着高级氧化技术（AOPs）的不断发展，其在难降解污染物的处理上发挥了重要的作用。它是利用活性极强的自由基氧化分解水中的有机污染物，像·OH具有很高的氧化能力，降解氧化水中的污染物，使其转化为CO₂和H₂O。芬顿法就是高级氧化技术的一种，它是利用Fe₂⁺和H₂O₂反应，生成强氧化性的·OH，由于·OH具有很高的氧化电位和无选择性，因此其可以降解氧化多种有机污染物。

基于传统芬顿试剂的作用机理，电芬顿也是由H₂O₂和Fe²⁺反应产生强氧化性的·OH。其中H₂O₂的电化学产生是通过在阴极充氧或曝气的条件下，发生氧气的还原生成的，而Fe²⁺也可以通过阴极的还原反应得到。

在酸性条件下，通过充氧或曝气的方法，氧气在阴极会发生2e还原反应，如式（1）所示，产生H₂O₂。在此过程中，氧气首先溶解在溶液中，然后在溶液中迁移到阴极表面，在那还原成H₂O₂。而在碱性溶液中，氧气发生反应如式（2）所示，生成HO₂^-。

O₂+2H⁺+2e→H₂O₂（1）

O₂+H₂O+2e→HO₂^-+OH^-（2）

在电芬顿中，溶液中的Fe₃⁺可通过反应（3）在阴极还原成Fe₂⁺。

Fe₃⁺+e→Fe₂⁺（3）

电芬顿有其自身的优势：电化学产生H₂O₂，可避免其在运输、储存和操作的危险；由于阴极持续的Fe₂⁺再生提高了有机污染物的降解速率，这也减小了污泥；在最佳条件下，可实现低花费小的全部矿化的可行性。

目前最常见的电芬顿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。三维电芬顿反应器针对二维电芬顿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性，起到扩大了接触反应面积、提高传质速率的作用。尽管如此，现有的三维电芬顿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

本发明所要解决的技术问题主要是针对目前电芬顿技术存在的不足，提供一种高效、经济、稳定的三维电芬顿水处理装置。

本发明主要通过以下途径实现：一种新型三维电芬顿水处理装置，其组成部分包括设备壳体、筒形阳极板、三相分离器、排气口、顶盖板、填充于设备壳体中的催化载体、进水管、出水溢流槽、出水管、直流电源、曝气器；筒形阳极板设置在壳体内部，由绝缘材料固定；三相分离器位于筒形阳极板上部；曝气器位于反应器底部；进水口位于壳体中下部，出水口位于壳体中上部；顶盖板位于设备顶部，通过螺丝与设备壳体固定；顶盖板上开孔，铜排或铜线通过该孔与阳极板连接。

所述装置的壳体材质为钛材、不锈钢或碳钢，与直流电源负极连接，作为阴极使用，横截面为方形或圆形。

所述装置的筒形阳极板采用DSA电极或不锈钢电极，横截面为方形或圆形。

所述装置底部设置锥形斗，斗边与平行线呈45°-60°，斗高200mm-800mm。

所述装置进水管管底距离设备底部200mm-800mm；出水管管底距离设备顶部100mm-500mm。

所述装置的阳极板底边距离设备底部高度200mm-800mm，顶边距离设备顶部高度为500mm-1500mm。

所述装置的三相分离器斜边与平行线呈45°-60°。

所述装置采用绝缘材质顶盖板。