公布日：2022.08.16
申请日：2022.06.27
分类号：C02F1/467(2006.01)I;C02F1/461(2006.01)I
摘要
本发明公开了一种脉冲三维电极废水处理反应器。该脉冲三维电极废水处理反应器包括电解槽、阳极、阴极、粒子电极、脉冲电源、曝气装置、超声装置；电解槽下部设有进液口，上部设有出液口；阳极和阴极置于电解槽中；阳极与阴极分别与脉冲电源的正极和负极连接；粒子电极填充在阳极与阴极之间；曝气装置通过微孔曝气管向电解槽中通入空气；超声装置包括超声波发生器和超声波震动棒，超声波震动棒置于电解槽中。本发明将三维电极与超声耦合，超声可以强化传质、清洗电极、增加羟基自由基的产率，进而增强处理效果；采用脉冲电源对电解槽供电，降解效率和电流利用效率明显提高，电能消耗显著降低。
权利要求书
1.一种脉冲三维电极废水处理反应器，其特征在于，包括电解槽、阳极、阴极、粒子电极、脉冲电源、曝气装置和超声装置；所述的电解槽下部设有进液口，上部设有出液口；阳极和阴极置于电解槽中；阳极与阴极分别与脉冲电源的正极和负极连接；粒子电极填充在阳极与阴极之间；曝气装置通过微孔曝气管向电解槽中通入空气；超声装置包括超声波发生器和超声波震动棒，超声波震动棒置于电解槽中。
2.根据权利要求1所述的一种脉冲三维电极废水处理反应器，其特征在于，所述的电解槽为矩形电解槽，所述的电解槽内壁设有卡槽，用于固定阳极和阴极。
3.根据权利要求1所述的一种脉冲三维电极废水处理反应器，其特征在于，所述的电解槽内部设有固定板，位于靠近电解槽底部一侧，防止粒子电极沉积到电解槽底部。
4.根据权利要求3所述的一种脉冲三维电极废水处理反应器，其特征在于，所述的固定板上开孔，开孔率为30％-80％，孔径为1-8mm。
5.根据权利要求1所述的一种脉冲三维电极废水处理反应器，其特征在于，所述的阳极为钛基涂层电极，阴极为石墨电极，粒子电极为柱状活性炭。
6.根据权利要求1所述的一种脉冲三维电极废水处理反应器，其特征在于，所述的阳极与阴极垂直放入电解槽中，且相互平行。
7.根据权利要求1所述的一种脉冲三维电极废水处理反应器，其特征在于，所述的脉冲电源可以调节脉冲占空比，脉冲占空比的调节范围是0-1。
8.根据权利要求1所述的一种脉冲三维电极废水处理反应器，其特征在于，所述的脉冲电源可以调节脉冲频率，脉冲频率的调节范围是0-5000Hz。
9.根据权利要求1所述的一种脉冲三维电极废水处理反应器，其特征在于，所述的微孔曝气管在电解槽的底部，位于所述固定板的下方，微孔曝气管通过流量计与曝气装置相连，通过流量计调节曝气量，流量计的调节范围是0-180L/h。
10.根据权利要求1所述的一种脉冲三维电极废水处理反应器，其特征在于，所述的超声波发生器可以调节超声功率，调节范围是0-600W。
发明内容
发明目的：针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种脉冲三维电极废水处理反应器，该反应器有效提高了废水处理效果和电流效率，显著降低了能耗；采用脉冲供电减缓了电极的钝化腐蚀，有效延长了电极寿命。
为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：
一种脉冲三维电极废水处理反应器，其特征在于，包括电解槽、阳极、阴极、粒子电极、脉冲电源、曝气装置和超声装置；所述的电解槽下部设有进液口，上部设有出液口；阳极和阴极置于电解槽中；阳极与阴极分别与电源的正极和负极连接；粒子电极填充在阳极与阴极之间；曝气装置通过微孔曝气管向电解槽中通入空气；超声装置包括超声波发生器和超声波震动棒，超声波震动棒置于电解槽中。
优选地，所述的电解槽为矩形电解槽。
优选地，所述的电解槽内壁设有卡槽，用于固定阳极和阴极。
优选地，所述的电解槽内部设有固定板，位于靠近电解槽底部一侧，防止粒子电极沉积到电解槽底部。
优选地，所述的固定板上开孔，开孔率为30％-80％，孔径为1-8mm。
优选地，所述的开孔率的最优取值范围是60％-70％，孔径的最优取值范围是3-5mm。
优选地，所述的阳极为钛基涂层电极，阴极为石墨电极，粒子电极为柱状活性炭。
优选地，所述的阳极与阴极垂直放入电解槽中，且相互平行。
优选地，所述的脉冲电源可以调节脉冲占空比，脉冲占空比的调节范围是0-1。
优选地，所述的脉冲占空比为0.3-0.7。
优选地，所述的脉冲电源可以调节脉冲频率，脉冲频率的调节范围是0-5000Hz。
优选地，所述的脉冲频率为1500-3000Hz。
优选地，所述的微孔曝气管在电解槽的底部，位于所述固定板的下方，微孔曝气管通过流量计与曝气装置相连，通过流量计调节曝气量，流量计的调节范围是0-180L/h。
优选地，所述的曝气量为60-120L/h。
优选地，所述的超声波发生器可以调节超声功率，调节范围是0-600W。
优选地，所述的超声功率为200-400W。
相比现有技术，本发明的有益效果如下：
(1)本发明采用钛基涂层电极作为阳极，降低了副反应的发生，具有较高的电流效率，耐腐蚀性强，使用寿命长；采用石墨电极作为阴极，石墨电极成本低，具有良好的导电、导热性和较好的耐腐蚀性。
(2)本发明采用脉冲电源进行供电，通电时，电极表面上的•OH、H2O2等强氧化性物质浓度迅速增加，断电时其能迅速地扩散到溶液中，增强了传质效果，提高了废水处理效果，从而降低了电能消耗。同时，脉冲供电可以减缓电极的钝化腐蚀，有利于电极寿命的延长。
(3)本发明将三维电极与超声耦合，超声空化效应可以防止反应物在电极表面形成涂层，当电极活性下降时，超声波清洗电极表面，消除表面杂质，起到复活电极的作用；超声波的空化效应可以产生短暂的高温和高压，增加•OH、H2O2的生成；超声波产生的强化传质效应可以强化反应物从液相主体向电极表面的传质过程，从而消除因传质扩散产生的浓差极化。
(4)本发明采用曝气装置对电解槽通入空气，一方面提高废水体系中O2的浓度；另一方面在曝气的作用下，三维电极反应器中的粒子电极活性炭处于悬浮状态，活性炭与废水体系接触面积增大能强化传质，有利于提高电流效率。
（发明人：孙杰;李爱英;张良杰;徐文龙）