[实用新型]一种新型三维电Fenton催化氧化装置

说明书

技术领域

本实用新型属于废水处理技术领域，尤其涉及一种对废水中难生物降解有机物及重金属进行高效处理的三维电Fenton催化氧化装置。

背景技术

电催化是指在电场的作用下，存在于电极表面或溶液相中的修饰物能促进或抑制在电极上发生的电子转移反应，根据有机物氧化过程中电子转移的方式，电催化氧化可分为直接氧化和间接氧化。电催化氧化法具有能量效率高、环境适应性强、设备简单，操作方便等优点，利用该方法降解有机物是目前研究的热点。 

电催化技术降解废水中污染物主要通过阳极催化氧化过程以及阴极还原过程实现。阳极催化氧化过程又可分为直接过程和间接过程。阳极直接氧化过程是指污染物在阳极表面氧化而转化为毒性较低或生物易降解物质，甚至无机化，从而达到削减污染物的目的。间接氧化过程是利用可逆氧化还原电对氧化降解有机物，或由电化学反应过程中电极表面产生的一些活性中间产物，如·OH、OCl^-、H₂O₂等，这些中间产物参与氧化污染物，从而实现污染物降解去除；此外，阴极的直接还原作用同样可以降解有机物。

目前最常见的电解反应器主要为二维反应器，其主要的缺点是有效面积较小、电流效率较低。三维电解反应器针对二维电解反应器存在的以上不足，通过在反应器中均匀布置多孔性物质或催化剂，起到扩大了接触反应面积、提高传质速率的作用。尽管如此，现有的三维电解装置仍存在着混合效果不理想、运行过程中易带来短流现象、电流效率仍有待提高、极板易结垢从而影响处理效果等不足。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题主要是针对目前电催化技术存在的不足，将电催化技术与Fenton催化氧化技术在同一系统内有机结合起来，提供一种高效、经济、稳定的高浓度难降解有机废水三维电Fenton催化氧化处理装置。

本实用新型的主要技术方案：三维电Fenton催化氧化装置，包括绝缘设备壳体及壳体内的阴阳极板，其特征在于壳体内设有开孔隔板，多组平行的阴阳极板分别置于开孔隔板的两侧，两侧的阴阳极板与壳体之间设有防短流隔板，阴阳极板之间填充有催化载体；壳体的进水部位设有管道开孔布水器、布水板及加药器，壳体的出水部位设有撇渣堰槽、出水布水板及出水管；壳体内设有曝气管和排空管。

一般地，本实用新型装置由带有孔眼的开孔隔板分成两格，开孔隔板的开孔率1%-2%。

所述装置壳体内设置凹形卡槽，凹槽间距2cm-10cm，用于固定阴阳极板。

所述装置进水部位管道开孔布水器，出口流速1m/s-2m/s，并设置布水板，布水板深入水下，距离壳体底部100mm-200mm；进水处设置加药器，所加药剂为亚铁盐（如亚硫酸铁）和双氧水。

所述装置出水部位设置的出水布水板深入水下，距离壳体底部100mm-200mm。

所述装置防短流隔板高度与出水部位撇渣堰槽上口高度一致，撇渣堰槽出口可由阀门控制。 

所述装置的两格内各有两根曝气管，每根曝气管深入壳体底部，曝气管上两侧沿阴阳极板宽度方向交替均布向下45°的开孔，开孔对应阴阳极板位置。

所述装置的两格内各置一根排空管，排空管位于壳体底部。

所述装置阴阳极板连接可换项开关或直流电源，2h-8h实现一次自动或手动换项。

所述装置阴阳极板之间填充轻质催化剂载体，一般为粒径1mm-3mm的活性炭。

    本实用新型的积极效果：

（1）  废水经过管道开孔布水器、布水板以及防短流隔板三重作用能够均匀分布于第一格阴阳极板对之间，避免了水流短路，保证废水与极板充分地接触、作用。

（2）  曝气作用不仅能够起到均质、混合效果，提高装置的传质速率，还能够使产生的O₂在阴极板上被还原为H₂O₂，并能够与所投加的Fe²⁺发生Fenton反应，起到氧化降解废水中有机物的作用，提高系统处理能力，相比传统Fenton氧化技术，无需H₂O₂药剂的投入或H₂O₂药剂的投入量较少。

（3）  轻质载体的投加一方面有利于扩大电解接触反应面积、提高电解传质速率；另一方面有利于强化废水与Fenton试剂的接触、反应效果，同时具有催化氧化去除有机污染物物的作用。两方面作用的结合能较大地提高装置污染物处理效率及能力。