申请日2018.12.04
公开(公告)日2019.02.15
IPC分类号C02F1/461; C02F1/72; C02F9/06; C02F101/30
摘要
本发明涉及一种圆筒旋转型电极反应器及处理有机污废水方法，包括壳体、进水口和出水口，所述壳体为圆筒型并形成反应槽，反应槽内设有转动系统、接电系统与极板系统，所述极板系统包括设置在所述壳体内壁上的筒式正极板、从接电套管辐射向外延伸的若干组极板承重轴以及在所述极板承重轴上设置的旋转极板组，所述旋转极板组由每组极板承重轴上沿圆筒径向间隔设置且与所述绝缘搅动轴共轴线的若干层圆弧面正极板和圆弧面负极板组成，并且，每组极板承重轴上设置的圆弧面正极板和圆弧面负极板的层数相同、顺序相同、层间距相等且端部均设置为与筒式正极板相对的圆弧面负极板。本反应器及方法无需外加搅拌设备，曝气设备，使电耗降低，处理成本降低。
权利要求书
1.一种圆筒旋转型电极反应器，其特征在于，包括壳体、进水口和出水口，所述壳体为圆筒型并形成反应槽，反应槽内设有转动系统、接电系统与极板系统，所述转动系统包括设置在圆筒中心的绝缘搅动轴以及与该绝缘搅动轴底部连接的绝缘搅动轴承，所述绝缘搅动轴的高度与所述圆筒的高度基本相等;所述接电系统包括包围在所述绝缘搅动轴的接电套管以及与所述接电套管电连接的电极接电管，所述极板系统包括设置在所述壳体内壁上的筒式正极板、从接电套管辐射向外延伸的若干组极板承重轴以及在所述极板承重轴上设置的旋转极板组，每组极板承重轴包括1-5根极板承重轴，所述极板承重轴每根长度相等且至筒式正极板具有一距离H，所述旋转极板组由每组极板承重轴上沿圆筒径向间隔设置且与所述绝缘搅动轴共轴线的若干层圆弧面正极板和圆弧面负极板组成，并且，每组极板承重轴上设置的圆弧面正极板和圆弧面负极板的层数相同、顺序相同、层间距相等且端部均设置为与筒式正极板相对的圆弧面负极板。
2.如权利要求1所述的圆筒旋转型电极反应器，其特征在于，所有所述极板承重轴上的圆弧面正极板和圆弧面负极板之间层间距均为距离H。
3.如权利要求1所述的圆筒旋转型电极反应器，其特征在于，每组极板承重轴上的圆弧面正极板和圆弧面负极板与相邻组极板承重轴上的对应层次上的圆弧面正极板和圆弧面负极板之间均设有缝隙。
4.如权利要求1所述的圆筒旋转型电极反应器，其特征在于，各组极板承重轴上的圆弧面正极板和圆弧面负极板的圆弧面径向中心线之间的夹角相等。
5.如权利要求1所述的圆筒旋转型电极反应器，其特征在于，所述旋转极板组包括2个所述圆弧正极板、3个所述圆弧负极板，5组极板承重轴且每组包括3根由上至下对齐设置的极板承重轴，所述圆弧正极板和圆弧负极板以插接或焊接方式同所述极板承重轴相连接，且各自与电极接电管电连接，每组极板承重轴至少包括一组电极接电管，且所述电极接电管与至少一根极板承重轴平行并列设置，所述电极接电管、极板承重轴均以插接或焊接方式同所述接电套管相连接，所述接电套管与所述绝缘搅动轴相套接。
6.如权利要求1所述的圆筒旋转型电极反应器，其特征在于，所述壳体外设有正极板接电柄，外接电源给筒式正极板供电;通过所述电极接电管所述接电套管外接电源给所述旋转极板组供电，且所述正极板组与所述负极板组分别并联通电。
7.如权利要求1所述的圆筒旋转型电极反应器，其特征在于，所述正极板为钛基锌掺杂二氧化铅电极板，所述负极板为草酸改性的钛极板。
8.如权利要求1所述的圆筒旋转型电极反应器，其特征在于，所述进水口设置在所述壳体下部的外侧，所述进水口的进水方向由下至上，且逆于所述旋转极板组的转动方向;所述壳体顶部的边缘设有堰型出水口，在所述堰型出水口的外侧下方设有出水导流槽，所述出水口设在所述出水导流槽的外侧。
9.如权利要求1所述的圆筒旋转型电极反应器，其特征在于，所述壳体的底部设有排渣系统，所述排渣系统包括排渣口及截止阀;所述壳体顶部上方设有泡沫清除装置，该装置包括平行于所述壳体顶面的旋转清除刮板及用于将所述旋转清除刮板与所述绝缘转动轴承相连接的连接器。
10.一种采用如权利要求1-9任意一项所述的圆筒旋转型电极反应器处理有机污废水的方法，所述方法包括如下步骤：
S1，在所述圆筒旋转型电极反应器前设置预处理设备，将有机污废水引入所述预处理设备，且在所述预处理设备中将水体的PH调节到5～9之间，过滤，调节水温至常温;
S2，将经过S1步骤预处理后的污废水通过进水口导入所述圆筒旋转型电极反应器，在所述反应器内对水体中污染物进行降解催化氧化净化处理;
S3，将S2步骤净化处理后的水体由出水口通过排水设备进行收集;进一步过滤后排放。
说明书
一种旋转电极反应器及有机污废水处理方法
技术领域
本发明涉及污废水处理技术领域，特别是涉及采用电化学方法处理有机污废水的装置和方法。
背景技术
大部分高级氧化在处理废水的过程中会发生两种情况，一种是废水中有毒有害物质未能够彻底矿化，另一种是为了达到一定的处理效果，需要使用大量的氧化剂或其他催化剂。不论在处理废水过程中发生哪种情况，都会造成废水处理费用的飙升，处理技术很难得到推广。因此，净化有机工业废水中有毒有害物质的发展趋势是采用催化氧化作用强、处理效果好、工艺流程短的技术，所以采用电化学氧化技术处理有机工业废水的研究日益受到重视。
电化学氧化技术作为水处理技术，在使用过程中由于仅需提供清洁的电子，无需添加化学药剂、操作简便、工艺设置灵活、模块化程度高以及尾端处理简便等特点而备受相关领域的关注，被认为是一种“环境友好”的技术，目前已被成功用于氨氮、染料、焦化、食品、以及垃圾渗滤液等污水的处理。
电极是电化学水处理技术中电极与溶液间进行电荷传递的主要场所，是决定电化学水处理体系性能的核心所在，电极材料直接影响着电极/溶液界面间的电荷转移速率。电化学水处理过程动力学参数、电极使用寿命、工艺能耗等指标理论上都取决于电极材料的理化性质。
目前用作阳极材料的碳材料主要有石墨、活性炭纤维(ACF)及掺硼金刚石(BDD)三种。其中的石墨机械强度较低、易磨损和氧化;ACF电极的析氧过电位低，氧化能力有限，对于难降解有机污染物催化效率较低;BDD电极目前研究尚不成熟，至今还难以进行工业规模和尺寸电极的生产，且价格昂贵。贵金属单质电极如Pd、Pt等是目前应用最广泛的电极，但这类电极价格昂贵，大规模用于污水处理不现实，实际中往往负载于其它基体上以降低成本;另外，这类电极在降解有机物时常常发生钝化现象，同时易被氧化成氧化膜而导致电化失活。
另外，现有的电催化氧化反应装置仍有很多不足，比如：进水布水设备形式单一，废水容易在反应装置内形成水力学短流或死角，影响处理效果;在使用过程中会放出大量的热，随着工作时间的延长，装置内的温度会不断升高，严重影响装置的工作效率和使用寿命，等等。
由此可见，现有的极板材料和反应装置均具有相应的问题和不足，亟待进一步改善。
发明内容
本发明的目的是为解决以上问题的至少一个，本发明提供一种圆筒旋转型电极反应器，用以改变传统电催化氧化电极反应装置构造单一，效率低下，处理效果差以及能耗高的现状。
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案：
一种圆筒旋转型电极反应器，包括壳体、进水口和出水口，所述壳体为圆筒型并形成反应槽，反应槽内设有转动系统、接电系统与极板系统，所述转动系统包括设置在圆筒中心的绝缘搅动轴以及与该绝缘搅动轴底部连接的绝缘搅动轴承，所述绝缘搅动轴的高度与所述圆筒的高度基本相等;所述接电系统包括包围在所述绝缘搅动轴的接电套管以及与所述接电套管电连接的电极接电管，所述极板系统包括设置在所述壳体内壁上的筒式正极板、从接电套管辐射向外延伸的若干组极板承重轴以及在所述极板承重轴上设置的旋转极板组，每组极板承重轴包括1-5根极板承重轴，所述极板承重轴每根长度相等且至筒式正极板具有一距离H，所述旋转极板组由每组极板承重轴上沿圆筒径向间隔设置且与所述绝缘搅动轴共轴线的若干层圆弧面正极板和圆弧面负极板组成，并且，每组极板承重轴上设置的圆弧面正极板和圆弧面负极板的层数相同、顺序相同、层间距相等且端部均设置为与筒式正极板相对的圆弧面负极板。
进一步，所有所述极板承重轴上的圆弧面正极板和圆弧面负极板之间层间距均为距离H。
进一步，每组极板承重轴上的圆弧面正极板和圆弧面负极板与相邻组极板承重轴上的对应层次上的圆弧面正极板和圆弧面负极板之间均设有缝隙。
进一步，各组极板承重轴上的圆弧面正极板和圆弧面负极板的圆弧面径向中心线之间的夹角相等。
进一步，所述旋转极板组包括2个所述圆弧正极板、3个所述圆弧负极板，5组极板承重轴且每组包括3根由上至下对齐设置的极板承重轴，所述圆弧正极板和圆弧负极板以插接或焊接方式同所述极板承重轴相连接，且各自与电极接电管电连接，每组极板承重轴至少包括一组电极接电管，且所述电极接电管与至少一根极板承重轴平行并列设置，所述电极接电管、极板承重轴均以插接或焊接方式同所述接电套管相连接，所述接电套管与所述绝缘搅动轴相套接。
进一步，所述壳体外设有正极板接电柄，外接电源给筒式正极板供电;通过所述电极接电管所述接电套管外接电源给所述旋转极板组供电，且所述正极板组与所述负极板组分别并联通电。
进一步，所述正极板为钛基锌掺杂二氧化铅电极板，所述负极板为草酸改性的钛极板。
进一步，所述进水口设置在所述壳体下部的外侧，所述进水口的进水方向由下至上，且逆于所述旋转极板组的转动方向;所述壳体顶部的边缘设有堰型出水口，在所述堰型出水口的外侧下方设有出水导流槽，所述出水口设在所述出水导流槽的外侧。
进一步，所述壳体的底部设有排渣系统，所述排渣系统包括排渣口及截止阀;所述壳体顶部上方设有泡沫清除装置，该装置包括平行于所述壳体顶面的旋转清除刮板及用于将所述旋转清除刮板与所述绝缘转动轴承相连接的连接器。
本发明的另一个方面，提供一种高效处理有机污废水的方法，该污水处理方法采用上述反应器对有机污废水进行高效处理。具体方案如下：
一种采用圆筒旋转型电极反应器处理有机污废水的方法，所述方法包括如下步骤：
S1，在所述圆筒旋转型电极反应器前设置预处理设备，将有机污废水引入所述预处理设备，且在所述预处理设备中将水体的PH调节到5～9之间，过滤，调节水温至常温;
S2，将经过S1步骤预处理后的污废水通过进水口导入所述圆筒旋转型电极反应器，在所述反应器内对水体中污染物进行降解催化氧化净化处理;
S3，将S2步骤净化处理后的水体由出水口通过排水设备进行收集;进一步过滤后排放。
由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比有如下优势：
采用本发明的圆筒旋转型电极反应器来处理废水，电极旋转可以增强水体扰动，有效解决了废水处理不完全导致阳电极表面容易沉积杂质和有机积碳的不足，反应区域大，废水处理效果提高，特别是对于高浓度有机废水的处理效果增强。本反应器无需外加搅拌设备，曝气设备，简化了操作流程，使电耗降低，处理成本降低。