一種多維電芬頓裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種多維電芬頓裝置，其包括反應器殼體、進水管、出水管，反應器殼體內(nèi)設有多個依次連通的反應室，電芬頓裝置還包括設置在各反應室內(nèi)的電芬頓單元，各電芬頓單元包括電源、正極、負極和設置在正極與負極之間的填料，正極由多個正極板并聯(lián)構成，負極由多個負極板并聯(lián)構成，同一電芬頓單元內(nèi)的正極板與負極板之間交替且相對地設置，多個反應室內(nèi)的電芬頓單元的電源相串聯(lián)，填料包括由鐵碳合金構成的第一填料。采用本實用新型的電芬頓裝置和方法來處理污水，有效解決了電極表面容易沉積硫化鐵和有機積炭的不足，污水處理效果提高，特別是對于高難度有機廢水的處理效果增強，此外，電耗降低，處理成本降低。
【專利說明】一種多維電芬頓裝置

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種特別適于高濃度、有毒有機廢水的降解處理的多維電芬頓裝 置。

【背景技術】
[0002] 電芬頓法是利用電化學方法持續(xù)產(chǎn)生Fe2+和H20 2，兩者產(chǎn)生后立即作用而生成具 有高活性的羥基自由基，使有機物得到降解。傳統(tǒng)的電芬頓裝置采用的是二維電極，即陽極 和陰極，存在傳質(zhì)效果差，電流效率低以及能耗高等缺點。三維電極電芬頓法則是在傳統(tǒng) 電芬頓法基礎上提出來的一種新型處理方法，其將粒子電極（通常由鐵構成）引入到電芬 頓體系中，增大了工作電極的表面積，改善了傳質(zhì)效果，大幅提高了電流效率和單位時空效 率。然而，現(xiàn)有的三維電極電芬頓裝置仍然有很多不足，具體如下：
[0003] (1)在工作一段時間后電極表面很容易沉積有機積炭，當處理含硫廢水時，還容易 沉積硫化鐵沉淀，嚴重影響了處理效果和效率；
[0004] (2)現(xiàn)有的雖然處理效果和能耗相較傳統(tǒng)電芬頓法有所改善，但是仍然不理想；
[0005] (3)電芬頓裝置在處理廢水的過程中放出大量的熱，隨著工作時間的延長，裝置內(nèi) 的溫度不斷上升，而一旦溫度超過55°C，雙氧水會蒸發(fā)，導致產(chǎn)生的羥基自由基量減少，使 裝置失去強氧化作用，無法工作或者處理效果非常差；
[0006] (4)電芬頓處理對于污水pH的要求是介于2?4之間，而隨著電芬頓處理的進行， 廢水的pH值會不斷升高，因此，最好能夠?qū)ρb置內(nèi)的廢水的pH值進行實時檢測和控制，然 而普通的pH計受到裝置內(nèi)較強電流的干擾而無法獲得準確的pH數(shù)值。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本實用新型所要解決的技術問題是克服現(xiàn)有電芬頓裝置電極表面容易沉積硫化 鐵和有機積炭、污水處理效果和效率較低，能耗高的不足，提供一種改進的電芬頓裝置。
[0008] 為解決以上問題，本實用新型采取如下技術方案：
[0009] -種多維電芬頓裝置，包括反應器殼體、進水管、出水管，所述反應器殼體內(nèi)設有 多個依次連通的反應室，所述電芬頓裝置還包括設置在各反應室內(nèi)的電芬頓單元，各電芬 頓單元包括電源、正極、負極和設置在正極與負極之間的填料，正極由多個正極板并聯(lián)構 成，負極由多個負極板并聯(lián)構成，同一電芬單元內(nèi)的正極板與負極板之間交替且相對地設 置，所述多個反應室內(nèi)的電芬頓單元的電源相串聯(lián)，所述填料包括由鐵碳合金構成的第一 填料。
[0010] 優(yōu)選地，所述的鐵碳合金為鐵含量小于等于35wt %的鐵碳合金。更優(yōu)選地，鐵碳合 金中鐵的含量在5wt%?35wt%之間，當選擇該鐵碳合金作為填料時，既保證了芬頓反應 所需要的足夠鐵離子，又不至于使鐵離子過量而產(chǎn)生硫化鐵沉淀。最優(yōu)選地，鐵碳合金中鐵 的含量在l〇wt%?25wt%之間。所述的第一填料可以為板狀或粒狀，優(yōu)選為粒狀。
[0011] 優(yōu)選地，所述的填料還進一步包括第二填料，第二填料可以為選自活性炭顆粒、硅 藻土、沸石中的一種或多種的組合。第二填料具有較強的吸附能力，可以吸附污水中的污染 物，增加污染物與芬頓試劑的接觸面積和接觸時間，減少污水的傳質(zhì)效應，提高反應效率， 節(jié)約運行成本。
[0012] 優(yōu)選地，每個相對設置的正極板和負極板之間都設有所述填料。
[0013] 根據(jù)本實用新型的一個優(yōu)選方面：所述電芬頓裝置還包括用于將污水在各個反應 室之間循環(huán)的內(nèi)循環(huán)裝置。利用該內(nèi)循環(huán)裝置可以使污水不斷循環(huán)，加強傳熱效果，保證反 應均勻性。根據(jù)一個優(yōu)選方面，內(nèi)循環(huán)裝置包括兩端部分別與最外側(cè)的兩個反應室分別連 通的循環(huán)管道和設置在循環(huán)管道上的循環(huán)泵。
[0014] 進一步優(yōu)選地，所述的電芬頓裝置還包括冷卻裝置，以確保整個電芬頓系統(tǒng)的溫 度始終處于較低水平。根據(jù)一個優(yōu)選方面，所述冷卻裝置包括水箱、設置在水箱上方的冷卻 風扇、用于將水箱分別與進水管和出水管連通的第一管道和第二管道。
[0015] 根據(jù)本實用新型的又一優(yōu)選方面：所述的電芬頓裝置還包括用于對污水的pH值 進行檢測和調(diào)節(jié)的pH檢測和調(diào)節(jié)裝置，pH檢測和調(diào)節(jié)裝置包括pH計和設置在pH計的探 頭外周的金屬等電位護套。優(yōu)選地，pH計的探頭插入上述的第一管道或第二管道或循環(huán)管 道中。金屬等電位護套的設置使得pH計能夠屏蔽系統(tǒng)內(nèi)電流對于pH計探頭的干擾，確保 pH計所獲得的數(shù)據(jù)的準確性。
[0016] 進一步地，所述正極板和負極板可以是本領域常規(guī)的那些，沒有特別限制，例如正 極板可以為鐵板、鈦鍍銥或石墨板，負極板可以為石墨板。
[0017] 由于以上技術方案的采用，本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)勢：
[0018] 采用本實用新型的電芬頓裝置來處理污水，有效解決了電極表面容易沉積硫化鐵 和有機積炭的不足，污水處理效果提高，特別是對于高難度有機廢水的處理效果增強，此 夕卜，電耗降低，處理成本降低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1為根據(jù)本實用新型的多維電芬頓裝置的結(jié)構示意圖；
[0020] 圖2為根據(jù)本實用新型的多維電芬頓裝置的電極分布圖；
[0021] 圖3為根據(jù)本實用新型的多維電芬頓裝置的pH檢測裝置的結(jié)構示意圖；
[0022] 其中：1、反應器殼體；2、進水管；3、出水管；4、隔板；5、電芬頓單兀；50、正極板； 51、負極板；52、填料；60、內(nèi)循環(huán)泵；61、循環(huán)管道；70、水箱；71、冷卻水泵；72、第一管道； 73、第二管道；74、冷卻風扇；8、pH檢測裝置；80、pH計；800、探頭；81、金屬等電位護套；9、 硫酸加藥裝置。

【具體實施方式】
[0023] 以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型做進一步詳細說明。
[0024] 參見圖1至圖3,本例的多維電芬頓裝置主要包括反應器殼體1、進水管2、出水管 3、四個電芬頓單元、內(nèi)循環(huán)裝置、冷卻裝置以及pH檢測和調(diào)節(jié)裝置。反應器殼體1通過隔 板4分割成獨立的四個反應室，相鄰二個反應室在頂部或底部相連通，污水自進水管2依次 經(jīng)過四個電芬頓單元完成處理后從出水管3排出。
[0025] 本例中，各個電芬頓單元5包括電源、由多個正極板50并聯(lián)構成的正極、由多個負 極板51并聯(lián)構成的負極和設置在每個正極板50與負極板51之間的填料52。同一電芬頓 單元5內(nèi)的正極板50與負極板51之間交替且相對地設置，四個電芬頓單元5的電源相串 聯(lián)。填料52為粒狀，由鐵碳合金構成。鐵碳合金中鐵的含量優(yōu)選小于等于35wt%，更優(yōu)選 為20wt%?35wt%。本例中，正極板為鐵板，負極板為石墨板。正極板與負極板之間間距 設為5?10cm。
[0026] 內(nèi)循環(huán)裝置用于將污水在整個電芬頓系統(tǒng)內(nèi)進行不斷循環(huán)，內(nèi)循環(huán)裝置包括內(nèi)循 環(huán)泵60和與所述最外側(cè)的兩個反應室分別連通的循環(huán)管道61。冷卻裝置用于污水的冷卻， 其包括水箱70、冷卻水泵71和用于將水箱70與進水管2和出水管3分別連通的第一管道 72和第二管道73、設置在水箱70上方的冷卻風扇74。
[0027] 所述pH檢測和調(diào)節(jié)裝置包括pH檢測裝置8和pH調(diào)節(jié)裝置。pH檢測裝置8進一 步包括pH計80和設置在pH計80的探頭800外周的金屬等電位護套81。pH計80的探頭 插入第二管道73內(nèi)。pH調(diào)節(jié)裝置包括硫酸加藥裝置9,硫酸加藥裝置9的加藥管與進水管 2連通。硫酸加藥裝置9與pH計80的控制裝置連接，在pH值超過設定值時，硫酸加藥裝置 9打開，開始滴加硫酸調(diào)節(jié)pH，當pH重新回到設定范圍內(nèi)時，硫酸加藥裝置9關閉，停止滴 加。
[0028] 采用本實用新型裝置對進行污水處理的部分條件如下：
[0029] (1)向每個負極板處通入空氣；
[0030] ⑵實時檢測污水的pH值，當污水pH值超過4時，向其中加入硫酸調(diào)節(jié)pH ;
[0031] (3)使污水在各個反應室之間不斷循環(huán)，且循環(huán)的流量是電芬頓裝置處理量的3 倍；
[0032] (4)使從電芬頓裝置出水管排出的污水20%經(jīng)過冷卻裝置冷卻后重新進入進水 管，回到電芬頓裝置中。
[0033] 其他未注明條件參照電芬頓常規(guī)處理條件。
[0034] 應用實例：分別采取傳統(tǒng)裝置和本實用新型裝置對威特雙甘膦廢水進行處理，結(jié) 果參見表1。
[0035] 表 1
[0036] 檢測項丨I ； iiiite/K 鹽度 COD 電 1神； 稀# 丨α 水 1.6 252 1.13 Χ104 27.5 ΧΙΟ1 ! 奴|丨'_ 盼水 16 1.96X10' 2.1X10' 41.0Χ101 ! 檯-----! 浞:VK = 3.8 585 3.14Χ104 30.1 ΧΙΟ3 ! 測 ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................? Β，添加 電芬頓 30min, 4.2 288 1.10X 101 33.0X103 ! _ s : 2%H，0,攪# 30min, _.氣 2h, ii灰 ? fl ' ? 乳調(diào)ρΗ9, PAM,過濾 ? Ε,添加 1%Η202 多維電芬頓 3()min, 4.2 247 9.1 X !C)3 32.9ΧΙΟ3 ! 1%Η2〇2 曝/:t2h，石灰調(diào) pH9, PAM, t 過濾 K電導+:中孩為μ s/cm、鹽度中1--?、其他檢測項U箏+ 位為mg/+L,: 2、B為傳統(tǒng)電芬頓裝賈（石灌鐵K電極，陽極、陰極各--塊，電fK90V,電流15A,丨 備注 鐵板填料：多塊鐵板等距離排列，_迓5|震：E為本實新贊多維電芬頓裝S,電隊丨 -1.W,電流 15Λ; ! | 3、混合水為稀釋原水與雙丨」1?原水]1:】混合的水樣。_ |
[0037] 處理同等體積（例如100立方米）的污水，本實用新型裝置比傳統(tǒng)電芬頓裝置節(jié) 約電能10%?20%。且本實用新型裝置連續(xù)工作48小時，處理100立方米體積的威特雙 甘膦廢水后，仍未見陰極表面有機積炭沉淀，而傳統(tǒng)電芬頓裝置連續(xù)處理威特雙甘膦廢水 10立方米后，即有有機積炭產(chǎn)生。
[0038] 以上對本實用新型做了詳盡的描述，其目的在于讓熟悉此領域技術的人士能夠了 解本實用新型的內(nèi)容并加以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍，凡根據(jù)本實用 新型的精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【權利要求】
1. 一種多維電芬頓裝置，包括反應器殼體、進水管、出水管，其特征在于：所述反應器 殼體內(nèi)設有多個依次連通的反應室，所述的電芬頓裝置還包括設置在各所述反應室內(nèi)的電 芬頓單元，各所述電芬頓單元包括電源、正極、負極和設置在所述正極與負極之間的填料， 所述的正極由多個正極板并聯(lián)構成，所述的負極由多個負極板并聯(lián)構成，同一所述電芬頓 單元內(nèi)的所述正極板與負極板之間交替且相對地設置，所述的多個反應室內(nèi)的電芬頓單元 的電源相串聯(lián)，所述的填料包括由鐵碳合金構成的第一填料。
2. 根據(jù)權利要求1所述的多維電芬頓裝置，其特征在于：所述反應器殼體內(nèi)設有隔 板，所述隔板將所述的反應器殼體分割成所述的多個反應室，相鄰二個反應室在頂部或底 部相連通，每個所述反應室內(nèi)設置一個所述的電芬頓單元。
3. 根據(jù)權利要求1所述的多維電芬頓裝置，其特征在于：所述的填料還包括第二填 料，所述第二填料為選自活性炭顆粒、硅藻土、沸石中的一種。
4. 根據(jù)權利要求1至3中任一項權利要求所述的多維電芬頓裝置，其特征在于：每個 相對設置的正極板和負極板之間都設有所述填料。
5. 根據(jù)權利要求1所述的多維電芬頓裝置，其特征在于：所述電芬頓裝置還包括用于 使污水在各個反應室之間循環(huán)的內(nèi)循環(huán)裝置。
6. 根據(jù)權利要求1或5所述的多維電芬頓裝置，其特征在于：所述的電芬頓裝置還包 括冷卻裝置。
7. 根據(jù)權利要求6所述的多維電芬頓裝置，其特征在于：所述冷卻裝置包括水箱、設置 在所述水箱上方的冷卻風扇、用于將所述水箱分別與所述的進水管和出水管連通的第一管 道和第二管道。
8. 根據(jù)權利要求1所述的多維電芬頓裝置，其特征在于：所述的電芬頓裝置還包括用 于對污水的pH值進行檢測和調(diào)節(jié)的pH檢測和調(diào)節(jié)裝置，所述pH檢測和調(diào)節(jié)裝置包括pH 計和設置在所述pH計的探頭外周的金屬等電位護套。
9. 根據(jù)權利要求1所述的多維電芬頓裝置，其特征在于：所述正極板為鐵板、鈦鍍銥或 石墨板，所述的負極板為石墨板。
【文檔編號】C02F1/467GK203904042SQ201420261637
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年5月21日 優(yōu)先權日:2014年5月21日
【發(fā)明者】郭大磊 申請人:昆山工研院華科生物高分子材料研究所有限公司