一种处理络合废水的电催化氧化装置的制作方法

1.本实用新型属于络合废水处理设备领域，具体涉及一种处理络合废水的电催化氧化装置。


背景技术：

2.络合废水中络合剂稳定性高，采用传统投加氧化剂处理技术难以将其完全氧化破络，出水重金属无法满足《电镀污染物排放标准》（gb21900
‑
2008）表3排放要求。若采取单独重捕剂处理工艺则可实现镍的达标排放，但锌无法满足排放要求，且成本较高。电催化氧化设备的氧化机理主要为阳极板与废水中有机物的界面氧化反应，属于固液反应的一种，有机物与阳极板之间的传质效率，对反应效果有直接的影响，在处理络合废水时，络合物在高氧化电位电极的表面发生直接和间接氧化，转化为有机中间产物或者直接变成二氧化碳，使得强络合物转化为弱络合物或者去除。同时，废水中若有较多氯离子，在阳极能产生析氯反应，有效氯也能参与络合物氧化反应，但同时存在含氯废气溢出对环境和生命安全造成严重影响。另外，通过阴极存在析氢过程而产生的氢氧根与重金属离子形成带正电的金属氢氧化物，并吸附沉积在阴极表面，会对处理效果有直接的影响。
3.目前电催化氧化设备在处理络合废水中还存在许多不足之处，由于处理废水中络合物及盐分含量较高，传统电催化设备长时间运行会存在一定的问题，例如：（1）由于设备未集成化或者模块化，设备部件过多，使得设备在加工、组装、维护、检修时比较困难；（2）废水中的有机物与阳极板之间的传质效率低，造成设备处理废水效果不太理想，且阴极板容易出现结垢现象，影响设备正常运行效果，如果采用底部曝气增加传质效果，又会产生大量气泡；（3）在设备运行过程中，由于电极板的电催化作用，会有部分废气产生，废气主要为含氯气体，直排到空气中会严重影响操作环境，腐蚀附近设备。因此，亟需提供一种能够克服上述问题的电催化氧化装置。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于解决现有技术中的缺陷，基于处理络合废水的电催化氧化技术，提供了一种集成模块化装置，可增加有机物与反应极板之间的传质效果，同时有效避免了电极板结垢问题，并且有完整的废气收集处理系统，实现出水能够达标排放同时避免废气对环境和生命健康的影响。
5.本实用新型所采用的具体技术方案如下：
6.提供了一种处理络合废水的电催化氧化装置，该装置由反应系统，回流系统，废气处理系统三部分组成；
7.反应系统包括直流电源，一体化反应器和一体化电极，一体化反应器由第一进水管，第一进水阀，进水泵，过滤器，反应器，第一出水管组成；所述第一进水管位于反应器下方，第一进水阀，进水泵，过滤器依次安装在第一进水管上，第一出水管位于反应器另一侧的上方；一体化电极由电极板，接线柱，盖板，电缆组成；所述电极板固定在盖板上，通过盖
板将电极板密封于反应器内部，所述接线柱装在盖板另一侧，位于反应器上方，与盖板另一侧相对应的电极板连接，接线柱上还装有电缆；直流电源位于反应器外部，通过电缆与接线柱连接；
8.回流系统包括与第一出水管连接的第二进水管，安装在第二进水管上的第二进水阀，回流罐，回流管，安装在回流管上的回流泵和回流阀，第二出水管和安装在第二出水管上的出水阀，所述第二进水管和回流管分别在回流罐同侧的上、下方，第二出水管位于回流罐另一侧的上方；回流管出水端与反应系统的第一进水管连接；
9.废气处理系统包括位于回流罐上方的集气罩，进气管，进气管上安装的风机，气体密封罐，气体密封罐上方装有出气管，出气管上装有出气阀；所述进气管一端与集气罩顶部连接，另一端伸入气体密封罐底部。
10.作为优选，所述反应器为圆管形，采用不导电的绝缘材质。
11.作为优选，所述盖板的形状可以为圆形或矩形，厚度为20
‑
40mm，采用与所述反应器相同的材质。
12.作为优选，所述盖板与反应器为嵌套密封结构，通过密封线圈和固定螺丝将盖板和反应器密封，确保反应系统的密封性和牢固性。
13.作为优选，所述反应系统可根据处理水量设置为多套并联反应系统。
14.作为优选，所述电极板分为阳极板和阴极板，阴极板与阳极板依次交替排列，两极板之间的距离为30
‑
50mm，阳极板采用的材料为钛基体的钌铱电极板，厚度为3
‑
6mm，阴极板采用的材料为不锈钢或碳钢，厚度为3
‑
6mm。
15.作为优选，所述回流罐为开口罐，所述集气罩位于回流罐上方100
‑
300mm处。
16.作为优选，所述气体密封罐内装有收集液，收集液为液碱。
17.本实用新型相对于现有技术而言，具有以下有益效果：
18.1）本实用新型所提供的是集成模块化装置，设备在加工、组装、检修及维护方面极为方便，反应系统中阳极板、阴极板和接线柱均集成在密封盖板上，在组装或维护过程中，只需从反应器上方将一体化电极装入或抽出一体化反应器即可进行组装、维护与检修工作，相对于专利cn206457289u，设备出现问题时，需要对反应器上下两端同时拆卸才可取出反应电极，本实用新型所提供的装置操作起来更为方便；
19.2）本实用新型所提供的电催化氧化装置增加了回流系统，电催化工艺的本质是有废水中有机物与阳极板之间的反应，属于发生在固液两相的反应，增加回流装置，增加了废水中有机物与阳极板之间的传质效率，可以提高废水处理效果；回流系统中废水回流速度快，通过冲刷作用使固体颗粒物不会沉积阴极表面，且在进入反应系统前增设了过滤器将废水中的固体颗粒物去除，进一步降低结垢的风险；
20.3）若使用传统敞开式电催化设备处理工艺，络合物在曝气时易产生泡沫，本实用新型所提供的装置工艺避免了曝气产生泡沫的问题；
21.4）本实用新型所提供的装置增加了废气处理系统，对电催化反应中产生的有害气体进行有效收集与处理，避免了对环境的破坏；
22.5）本实用新型所提供的装置废气处理系统中气体收集液为碱液，收集的气体多为含氯气体，生成产物为次氯酸钠，次氯酸钠可用来回收再利用；
23.6）本实用新型所提供的装置可实现标准化应用，便于设备加工、安装、维护及运
行。反应系统可根据处理水量设置成不同规格和数量，只需将反应系统的第一进水管和第一出水管与回流系统连接即可；
24.7）本实用新型所提供的装置投资成本低，无需重大设备投入。
附图说明
25.图1为本实用新型处理络合废水的电催化氧化装置的结构示意图；
26.图2为本实用新型所述一体化反应器的结构示意图；
27.图3为本实用新型所述一体化电极的结构示意图；
28.图4为本实用新型所述反应系统的俯视图。
29.附图标记说明：1
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直流电源；2
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电缆；3
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盖板；4
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第一出水管；5
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第二进水阀；6
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反应器；7
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接线柱；8
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电极板；9
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第一进水阀；10
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进水泵；11
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过滤器；12
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第一进水管；13
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回流泵；14
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风机；15
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回流阀；16
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回流罐；17
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第二出水管；18
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出水阀；19
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集气罩；20
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进气管；21
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气体密封罐；22
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出气管；23
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出气阀；24
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回流管；25
‑
第二进水管。
具体实施方式
30.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步阐述和说明。
31.如图1所示，为本实用新型提供的一种连处理络合废水的电催化氧化装置，该装置由反应系统，回流系统，废气处理系统三部分组成；
32.反应系统包括直流电源1，一体化反应器和一体化电极，一体化反应器由第一进水管12，第一进水阀9，进水泵10，过滤器11，反应器6，第一出水管4组成；第一进水管12位于反应器下方，第一进水阀9，进水泵10，过滤器11依次安装在第一进水管12上，第一出水管4位于反应器6另一侧的上方；一体化电极由电极板8，接线柱7，盖板3，电缆2组成；电极板8固定在盖板3上，通过盖板3将电极板8密封于反应器6内部，接线柱7装在盖板3另一侧，位于反应器6上方，与盖板3另一侧相对应的电极板8连接，接线柱7上还装有电缆2；直流电源1位于反应器6外部，通过电缆2与接线柱7连接。
33.反应器6为圆管形，采用不导电的绝缘材质。盖板3的形状可以为圆形或矩形，厚度为20
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40mm，采用与反应器6相同的材质，盖板3的主要作用是对电极板8及相对应的接线柱7进行固定连接，同时对一体化反应器进行密封。盖板3与反应器6为嵌套密封结构，通过密封线圈和固定螺丝将盖板3和反应器6密封，确保反应系统的密封性和牢固性。
34.反应系统可根据处理水量设置为多套并联反应系统，多套反应系统并联后，将反应系统第一出水管4和回流系统第二进水管25相连接、反应系统第一进水管12和回流系统回流管24连接。一体化电极中的电极板8分为阳极板和阴极板，阴极板与阳极板依次交替排列，两极板之间的距离为30
‑
50mm，阳极板采用的材料为钛基体的钌铱电极板，厚度为3
‑
6mm，阴极板8采用的材料为不锈钢或碳钢，厚度为3
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6mm。通过接线柱7，分别使阴极板、阳极极板与相应电缆2连接，电缆2主要起连接导电作用，分别将相应接线柱7连接到直流电源1正负极。
35.回流系统包括与第一出水管4连接的第二进水管25，安装在第二进水管25上的第二进水阀5，回流罐16，回流管24，安装在回流管24上的回流泵13和回流阀15，第二出水管17和安装在第二出水管17上的出水阀18，第二进水管25和回流管24分别在回流罐16同侧的
上、下方，第二出水管17位于回流罐16另一侧的上方，回流管（24）出水端与反应系统的第一进水管连接。回流罐16为开口罐。回流系统回流比为100
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200%。
36.废气处理系统包括位于回流罐16上方的集气罩19，进气管20，进气管20上安装的风机14，气体密封罐21，气体密封罐21上方装有出气管22，出气管22上装有出气阀23；所述进气管20一端与集气罩19顶部连接，另一端伸入气体密封罐21底部。集气罩19位于回流罐上方100
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300mm处。气体密封罐21内装有收集液，收集液为液碱，浓度为30
‑
50%。废气处理系统组主要对废气进行100%收集，防止无组织排放，对络合物较高的废水来说，废水中的氯根会被电催化氧化成氯气或者其他酸性气体，如果不进行收集处理，会严重影响操作环境，腐蚀附近设备。
37.该装置的主要部分为反应系统部分，在设备加工过程中，只需将一体化电极与一体化反应器通过螺栓连接即可，如果反应系统需要维护、检修，管体只需将连接螺栓取下，将一体化电极从一体化反应器上方抽出，进行维护和检修即可，有利于设备加工、组装、检修及维护。在回流系统出水后，开启回流泵13将处理水再次回流到反应系统，提高了有机物与阳极板之间的传质效率，进而提升了废水处理效果，回流系统中废水回流速度快，通过冲刷作用使固体颗粒物不会沉积阴极表面，且在进入反应系统前增设了过滤器11，将废水中的固体颗粒物去除，进一步降低结垢的风险。该装置还增加了废气收集系统。
38.常规的技术中，有些电镀废水处理厂使用重金属捕捉剂处理络合电镀废水，做到了镍的达标排放，但锌往往不能达标。本实用新型对电催化氧化装置进行改进，将反应系统集成模块化，增加回流系统，提高了废水中有机物与阳极板之间的传质效率，有效避免电极板结垢问题，并且有完整的废气收集系统，具有显著的技术优势。
实施例
39.某电镀厂络合废水处理量30吨/日，采用本实用新型所提供的装置，回流系统回流比为100%，同时采用常规重捕剂投加工艺做为对比，结果如表1所示。
[0040][0041]
结果表明，在该项目中，经本实用新型所提供的电催化氧化装置处理，外加少量重捕剂，重金属去除率高达99.8%以上，沉淀出水镍、锌均满足《电镀污染物排放标准》（gb21900
‑
2008）表3排放要求，处理成本为22.22元/吨（不含污泥成本），而单独使用重捕剂投加工艺处理成本为36.15元/吨（不含污泥成本），处理费用较高，出水锌也未能达标。此外，单独使用重捕剂工艺会增加水中有机氮和cod含量，增大污水处理负荷。
[0042]
目前本实用新型所提供的装置已在项目上投入使用，出水能够稳定达标，设备实行自控管理，操作简便，显著降低了处理成本，极大减少了重捕剂的使用量。经检测，废气收集处理效果较好，废气处理系统收集液中可回收部分次氯酸钠做为现场药剂使用。
[0043]
以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，然其并非用以限制本实用新型。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。