申请日2006.10.11
公开(公告)日2007.10.31
IPC分类号C02F1/461
摘要
本实用新型属于污水处理技术领域，具体的说是处理污水用三维三相电化学反应器。包括电解槽，插装于电解槽中的电极，装填于相邻的电极之间的粒状或碎屑状工作电极材料;电极与粒状或碎屑状工作电极材料设置于布气板上表面，布气板间隔设置于电解槽底板上方，由布气板和电解槽包绕所形成的空腔侧壁开设有通气孔。它解决了现有三维电极电解反应器在使用过程中粒子电极易被污染而发生堵塞，使处理效率降低，难以保证其连续高效正常运行的问题，具有可以加速有机污染物向粒子电极和电极板上扩散;防止污染物在粒子电极表面的聚积;可以氧化有机污染物;改善三维电极体系中填充粒子的接触状态，减少粒子之间的短路电流，增加法拉第电流的优点。
权利要求书
1、处理污水用三维三相电化学反应器，包括电解槽(2)，插装于电解槽 (2)中的电极(3)，装填于相邻的电极(3)之间的粒状或碎屑状工作电极 材料(8);其特征在于所述的电极(3)与粒状或碎屑状工作电极材料(8) 设置于布气板上表面，布气板间隔设置于电解槽(2)底板上方，由布气板和 电解槽(2)包绕所形成的空腔侧壁开设有通气孔(6)。
2、根据权利要求1所述的处理污水用三维三相电化学反应器，其特征在 于所述的电极(3)在电解槽(2)中呈纵向平行分布。
3、根据权利要求1或2所述的处理污水用三维三相电化学反应器，其特 征在于所述的电解槽(2)侧壁表面开设有呈纵向平行间隔分布的凹槽(1)， 电极(3)两侧与电解槽(2)侧壁表面的凹槽(1)插装固定。
4、根据权利要求1所述的处理污水用三维三相电化学反应器，其特征在 于所述的布气板为中间夹设有滤布或滤网(7)、上下两侧为透气板(5)的叠 层结构。
5、根据权利要求1所述的处理污水用三维三相电化学反应器，其特征在 于所述的透气板(5)为表面分布有与其上下两侧的电解槽(2)内腔连通的 气孔的刚性板。
6、根据权利要求1所述的处理污水用三维三相电化学反应器，其特征在 于所述的布气板上方的电解槽(2)侧壁表面开设有取样孔(4)。
7、根据权利要求1所述的处理污水用三维三相电化学反应器，其特征在 于所述的粒状或碎屑状工作电极材料(8)选用活性炭颗粒。
说明书
处理污水用三维三相电化学反应器
技术领域
本实用新型属于污水处理技术领域，具体的说是处理污水用三维三相电 化学反应器。
背景技术
我国是一个严重缺水的国家，淡水资源人均拥有量仅为世界人均水平的 1/4，居世界第110位。随着经济的发展和城市化进程的加快，城市缺水问题 优为突出，相当部分城市水资源短缺，城市缺水范围不断扩大，缺水程度日 趋严重。同时，由于城市化进程的加快，城市生活污水生产量不断扩大，据 统计，(1999年排污量达414亿m3)，近80%的生活污水未经处理直排江河湖 海，造成全国1/3以上的水域受到污染，城市缺水和排污量不断增加的矛盾 日益突出。严重制约了社会经济的可持续发展，也使水体富营养化现象日趋 严重。因此，这就要求我们一方面要节约并限制用水，同时如何净化处理生 活污水，使其得到再循环再利用，是我国社会经济可持续发展战略的重要组 成部分。
电化学方法治理污水，具有无须添加氧化剂、絮凝剂等化学药品，设备 体积小，占地面积少，操作简变灵活等优点，被称为绿色处理工艺。但是传 统的平板二维电极面体比较小，单位槽体处理量小，电流效率底，尤其是在 电导率低时，因而在实践中难以有突破性进展。针对传统二维电极这一缺陷， 在上世纪60年代末期Bickhuast提出了三维电极/三元电极 (three-dimension-electrode)的概念。三维电极是一种新型的电化学反应 器，又叫粒子电极(particle electrode)或床电极(bed electrode)。它 是在传统二维电解槽电极之间装填粒状或其它碎屑状工作电极材料，并使装 填工作电极材料表面带电，成为新的一级(第三级)，以增大电极的比表面积， 即增加极水比，提高污水的处理效率，降低处理成本。但目前三维电极电解 反应器在使用过程中粒子电极易被污染物污染，发生电极堵塞。电极堵塞将 使处理效率降低，难以使三维电极连续高效正常运行，限制了三维电极的推 广应用。因此研制新型、高效的电解反应器，用于生活污水的处理，对提高 城市生活污水的回用率，缓解城市供水日趋紧张的局面，保持城市经济的可 持续发展均具有重要意义。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种粒子电极不易被污染物堵塞、能够使三 维电极连续高效正常运行的处理污水用三维三相电化学反应器。
本实用新型的整体技术解决方案是：
处理污水用三维三相电化学反应器，包括电解槽2，插装于电解槽2中的 电极3，装填于相邻的电极3之间的粒状或碎屑状工作电极材料8;电极3与 粒状或碎屑状工作电极材料8设置于布气板上表面，布气板间隔设置于电解 槽2底板上方，由布气板和电解槽2包绕所形成的空腔侧壁开设有通气孔6。
本实用新型的具体结构特征还有：
电极3在电解槽2中呈纵向平行分布。其中的优选设计方案为电解槽2 侧壁表面开设有呈纵向平行间隔分布的凹槽1，电极3两侧与电解槽2侧壁表 面的凹槽1插装固定。平行间隔的凹槽设计可以根据污水电导率的不同而让 电极插装在不同的凹槽中。
布气板为中间夹设有滤布或滤网7、上下两侧为透气板5的叠层结构。滤 布或滤网7选用透气、透水但不透过粒状或碎屑状工作电极材料8的纤维状 材质制作。透气板5为表面分布有与其上下两侧的电解槽2内腔连通的气孔 的刚性板。
布气板上方的电解槽2侧壁表面开设有取样孔4。
粒状或碎屑状工作电极材料8优选活性炭颗粒。
本实用新型所取得的技术进步在于：
本实用新型的整体结构设计合理、简单，通过气体的搅动，可以加速溶 液中的有机污染物向粒子电极和电极板上扩散，强化了传质;也可以通过反 复冲击粒子电极，防止有机污染物在粒子电极表面的聚积;气体中氧气的注 入，可以向反应器溶液提供充足的氧。溶液中过量的氧在粒子电极表面或阴 极上可以通过得到两电子而转变为强氧化剂羟基自由基等，从而可以氧化有 机污染物;改善了三维电极体系中填充粒子的接触状态，减少粒子之间的短 路电流，相应地增加法拉第电流。实验结果表明，用该反应器处理生活污水， 污水中COD去除率达60%以上，磷去除效果和能耗明显优于背景技术。