申请日2008.11.18
公开(公告)日2009.10.14
IPC分类号C02F1/46
摘要
水平极板多维电极电催化反应器废水处理设备，包括壳体，平行相对的阴极板、阳极板，充填于阴、阳极板之间的粒子电极，布水器、进水管、曝气器、进气管、出水堰槽、出水管、电源，阴、阳极板分别与电源的负极、正极连接，阴、阳极板分布有若干通孔，并且阴、阳极板水平放置于设备壳体中，布水器、进水管、曝气器、进气管位于设备壳体的下部，出水堰槽、出水管位于设备壳体的上部。废水经布水器均匀分配后自下向上流过反应器，水平极板结构设计既避免了水流短路，提高了传质效果，又保证了废水交替经过阴、阳极板，阳极板的氧化反应和阴极板的还原反应共存于体系中，使废水中可通过氧化反应或还原反应降解的不同有机污染物均得到降解处理。
翻译权利要求书
1、水平极板多维电极电催化反应器废水处理设备，其组成包括设备壳 体，平行相对的阴极板、阳极板，充填于阴极板与阳极板之间的粒子电极， 布水器及与其连接的进水管，曝气器及与其连接的进气管，出水堰槽、出 水管以及电源，所述阴极板、阳极板分别与电源的负极、正极连接，其特 征是所述的阴极板、阳极板上分布有若干通孔，并且阴极板、阳极板水平 放置于设备壳体中，所述的布水器、进水管、曝气器、进气管位于设备壳 体的下部，所述的出水堰槽、出水管位于设备壳体的上部。
2.根据权利要求1所述的水平极板多维电极电催化反应器废水处理设 备，其特征是：所述阴极板、阳极板的开孔率为6%～7%，通孔孔径为3～ 5mm。
3、根据权利要求1所述的水平极板多维电极电催化反应器废水处理设 备，其特征是：所述阳极板是表面担载有含元素铱、钽、锡、锑催化材料 的钛板，阴极板是钛板或石墨板。
4、根据权利要求1所述的水平极板多维电极电催化反应器废水处理设 备，其特征是：充填于阴极板、阳极板之间的粒子电极具有多孔结构，粒 子电极的粒径为3～5mm。
5、根据权利要求1所述的水平极板多维电极电催化反应器废水处理设 备，其特征是：设备壳体内具有若干块相间水平放置的阴极板、阳极板， 阴极板并联后与电源的负极连接，阳极板并联后与电源正极连接。
6、根据权利要求1至5中任意一项所述的水平极板多维电极电催化反 应器废水处理设备，其特征是：以所述的水平极板多维电极电催化反应器 废水处理设备为基本单元，通过串联或者并联的方式组成阵列。
说明书
水平极板多维电极电催化反应器废水处理设备
技术领域
本实用新型涉及一种用化学电解催化方法处理高浓度、有毒有害、有 机废水的设备，属于电化学废水处理技术领域。
背景技术
电化学方法是一种处理废水中有机污染物的有效途径。该方法是当今 高浓度有机废水处理的技术热点。
电化学方法处理废水的机理是反应体系中产生强氧化物质(·OH、H2O2、 ·O2等)，与有机污染物发生直接氧化和间接氧化反应，将高浓度、难生 物降解的大分子有机物分解成为易生物降解的小分子有机物，提高废水的 可生化性，甚至将其完全矿化为CO2和H2O等无机物。
早期的电化学反应器是由正负金属极板组成的电解反应槽，用于处理 废水中的重金属离子污染。
在金属极板上涂覆不同催化物质构成的新电解反应器是该项技术的发 展，它进一步扩展了电解反应器在废水处理中的应用。该电解体系在反应 过程中产生的强氧化性自由基，可降解废水中的难降解、大分子有机污染 物。二十世纪七十年代，钛基涂层DSA阳极(Dimensionlly Stable Anodes) 的实用新型推动了这一技术的发展。
传统的电解催化设备是简单的二维平板电极式的，设备主体由垂直放 置、相对平行、相互交错的阴、阳极板构成，辅助以供电电源，阴、阳极 板可为不同材质的金属板，布水板位于设备上部，出水管位于设备下部， 污水从上而下流经反应器。二维平板电极式的设备存在着面积比小、时空 处理量小、电流效率低、能耗大、造价高等缺点，处理废水效果不理想。
多维电极是在传统二维电极间充填粒状材料构成的粒子电极，三维电 极电催化处理设备的面积比大大增加，且粒子间距小，因而液相传质效率 高。但是，现有的三维电极电催化处理设备对于处理高浓度、难降解的有 机废水，仍存在着曝气效果、电流效率、单位时空效率和处理效率欠佳的 问题。这是因为大多数难降解有机物的电化氧化速度一般比较小。
传统电解设备的极板在设备反应器中是垂直放置的，水流方式是翻腾 式。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种 对高浓度有机废水处理效率高的水平极板结构、复极性的水平极板多维电 极电催化反应器废水处理设备。
本实用实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下：水平极板多 维电极电催化反应器废水处理设备，其组成包括设备壳体，平行相对的阴 极板、阳极板，充填于阴极板与阳极板之间的粒子电极，布水器及与其连 接的进水管，曝气器及与其连接的进气管，出水堰槽、出水管以及电源， 所述阴极板、阳极板分别与电源的负极、正极连接，其特征是所述的阴极 板、阳极板上分布有若干通孔，并且阴极板、阳极板水平放置于设备壳体 中，所述的布水器、进水管、曝气器、进气管位于设备壳体的下部，所述 的出水堰槽、出水管位于设备壳体的上部。
本实用新型还可以通过以下进一步的技术解决方案来实现：
(1)、所述阴极板、阳极板的开孔率为6%～7%，通孔孔径为3～5mm;
(2)、所述阳极板是表面担载有含元素铱、钽、锡、锑催化材料的钛 板，阴极板是钛板或石墨板;
(3)、充填于阴极板、阳极板之间的粒子电极具有多孔结构，粒子电 极的粒径为3～5mm;
(4)、充填于阴极板、阳极板之间的粒子电极由负载有催化物质涂层 的陶瓷粒子、无涂层的陶瓷粒子和活性炭颗粒按体积比2∶2∶1组成。;
(5)、设备壳体内具有若干块相间水平放置的阴极板、阳极板，阴极 板并联后与电源的负极连接，阳极板并联后与电源正极连接;
(6)、以所述的水平极板多维电极电催化反应器废水处理设备为基本 单元，通过串联或者并联的方式组成阵列;
本实用新型的有益效果如下：
(1)、废水经布水器均匀分配后自下向上流过反应器，水平极板结构 设计既避免了水流短路，提高了传质效果，又保证了废水交替经过阴极板、 阳极板，阳极板的氧化反应和阴极板的还原反应共存于体系中，使废水中 可通过氧化反应或还原反应降解的不同有机污染物均得到降解处理;
(2)、设备结构新颖，对传统电解阳极的结构进行了改进，阳极多孔 钛板涂有多种催化材料和保护材料，增加了电极的催化活性，延长了使用 寿命，阴阳极均具有很强的耐腐蚀特性;
(3)、阴极板、阳极板及充填于极间的、担载有催化物质涂层的粒子 电极共同构成了多维电极反应系统，大大提高了废水的传质效率，在电场 作用下，系统生成羟基自由基(·OH)等强氧化粒子(H2O2、·O2等)，能 有效地将废水中的有机污染物氧化分解;
(4)、配合曝气管的使用，显著改善了曝气的效果，从而进一步提高 了系统氧化物质的产生速率与产生量，提高了有机废水的电解催化处理效 率。
本实用新型用于有毒有害、难生物降解的高浓度有机废水处理。系统 中产生的强氧化物质(·OH、H2O2、·O2等)能与废水中的有机污染物发 生直接氧化反应和间接氧化反应，将高浓度、难生物降解的大分子有机物 分解成为易于生物降解的小分子有机物，并将其完全矿化为CO2、H2O等无 机物。