一種改進型三維立體電極氧化反應器的制造方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及一種改進型三維立體電極氧化反應器。
【背景技術】
[0002]隨著工業社會的發展，工業生產過程中會產生大量含有機物的廢水，這些廢水如 未經處理而直接排放會對環境造成非常嚴重的危害，為此有機廢水的治理已經成為現階段 國內外環境保護技術領域待解決的一個難題。利用電解過程的化學反應，是使工業污水中 的有害物質以轉化形式去除的污水處理方法之一，目前在印染、制革、制藥、化工等多種不 同類型的有機廢水中得到廣泛的研究和應用。而三維電機是在傳統二維電極電解槽電極間 裝填粒狀工作電機材料，在工作電機材料表面能發生電化學反應，與二維電極相比，三維電 機的面積比增加，且粒子間距小，電解效率明顯提高。因而適用于該類廢水的處理。
[0003]現有技術Yao-Hui Huang等申請的利用電解氧化處理廢水的方法的美國專利（專 利號6126838)主要是利用加入化學藥劑及三維流態化電解的方法，此方法由于加入了化學 藥劑而存在成本大的問題。中國專利(專利公開號CN1358672A)公開了一種三維電極反應器 及其用于處理有機廢水的方法，其主要是針對高濃度有機廢水，采用電能激發粒子電極產 生強氧化劑，而達到分解廢水中有機物的目的;但由于其粒子電極需產生強氧化劑，存在著 在氧化分解有機物的同時也氧化分解其本身的問題，使粒子電極的壽命特別短，無形中也 增加了處理廢水的成本。
[0004] 高濃度廢水處理國內外普遍采用物化法、化學法和生物法。這些方法雖各有特點， 但也有一定的局限性，或是不同程度的存在著設備投資大、能耗多、運行費用高，國內多采 用物化法和生化法，國外以化學法和生物法為主。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于:針對上述存在的問題，從材料學著手，通過對新材料的修飾與 改性，研究開發出以電化學為基礎的新型的三維立體電極氧化反應器以滿足廢水治理需求 的三維立體電極氧化反應器。
[0006] 本發明采用的技術方案是這樣的：一種改進型三維立體電極氧化反應器，三維立 體電極氧化反應器，包括進水管1、箱體2、進水緩沖室13、預處理層3、多孔補水底板4、進水 通道5、前置擋板6、多孔支撐板7、電極陰極8、三維立體電極21、電極陽極22、刮沫板15、刮沫 器16、泡沫收集槽20、后置擋板10、溢水口 18、出水收集箱19、深度處理層11和出水口 12組 成。
[0007] 由上所述的水管1與箱體2-側連接，箱體2與出水管12的另一側連接，進水管1、箱 體2和出水管12形成一個閉路的通道，其中所述的箱體2內前置擋板6和箱體2兩側密閉焊接 形成一個進水緩沖室13,進水緩沖室13內設有預處理層3,預處理層3固定在多孔補水底板4 上，多孔補水底板4和箱體2前置擋板6密封固定，多孔補水底板4和箱體2底部形成一個進水 通道5,后置擋板10和箱體2密閉焊接，前置擋板6和后置擋板10之間形成一個氧化反應區， 氧化反應區的底部設置了多孔支撐板7支撐電極固定卡槽9,電極固定卡槽9將電極陰極8和 電極陽極22固定在多孔支撐板7的上部，在電極陰極8和電極陽極22之間裝填三維立體電極 21，電極陰極8和電極陽極22上方設有接線端一和接線端二，接線端一和接線端二上分別設 有電極接點保護一 14和電極接點保護二17,電極陰極8和電極陽極22的上端設有刮沫板15， 刮沫板15和刮沫器16連接，刮沫器16被固定在泡沫收集槽20上，泡沫收集槽20焊接在箱體2 的外側兩端，后置擋板10上設有溢水口 18,后置擋板10和箱體2之間形成一個出水收集箱 19,出水收集箱19內設置了深度處理層11;其中，所述的箱體2為鋼板焊接經防腐處理而成 的長方箱體，前置擋板6與箱體2的進水端內側的距離為40~80cm，即為進水緩沖室13，前置 擋板6的上口和箱體2相平，前置擋板6和箱體2密封焊接并做防腐處理，前置擋板6的下口距 離箱體2底部4~8cm，多孔補水底板4被安裝固定在進水緩沖室13內距離箱體2底部4~8cm， 多孔補水底板4充填預處理層3的厚度為40~80cm，所述的預處理層3為改性的中孔纖維聚 合金屬催化氧化物；前置擋板6和后置擋板10之間的距離為90~120cm形成一個氧化反應 區，后置擋板10和箱體2的底部及兩側密封焊接并做防腐處理，氧化反應區內固定了多孔支 撐板7,多孔支撐板7和箱體2底部的距離為4~8cm;電極陰極8和電極陽極22之間的距離為 10~20cm，電極陰極8和電極陽極22之間裝填三維立體電極21的高度為30~40cm;所述的電 極接點保護一 14和電極接點保護二17的底板按電極陰極8之間的間距和電極陽極22的之間 的間距開槽使陰極和陽極的接線端穿透底板后用環氧樹脂密閉封裝和水體隔絕，電極接點 保護一 14和電極接點保護二17的四周用lcm的PVC板和用防水膠粘貼的底板形成防水保護 區；所述的刮沫板15架設在行程橋架上和刮沫器16連接，刮沫器16和傳動電機相連進行往 復運動，行程橋架被固定在泡沫收集槽20的外側；所述的后置擋板10距離箱體2底部50~ 70cm處設有溢水口 18,溢水口 18寬度為40~60cm高度為4~8cm，所述的后置擋板10和箱體2 出水端的距離為30~60cm，即為出水收集箱19;所述的深度處理層11為凹凸粘土棒經過粉 碎篩選，表面改性摻雜金屬催化氧化物高溫燒結而成，深度處理層11的裝填厚度25~35cm， 深度處理層11底部設有多孔支撐板7,多孔支撐板7距離箱體2底部的高度為4~8cm。
[0008] 進一步，所述的預處理層3為中孔纖維，用5%濃度的稀鹽酸酸化處理后烘干，摻雜 納米尺度的鋁、銅及稀土合金催化金屬氧化物聚合而成。
[0009] 進一步，所述的電極陰極8為不銹鋼板經過酸化處理后聚合有機導電材料聚苯胺 而成，具有良好的導電性。
[0010]進一步，所述的電極陽極22為鈦板經過酸化處理后摻雜鈷、鈰、銥、銅合金催化材 料高溫燒結而成，具有良好的催化性。
[0011] 進一步，所述的三維立體電極21為利用廢棄的煤矸石經刪選、粉碎、分級篩分酸化 處理后，摻雜納米尺度的鈰、鈷、銥、鉑和銅的合金催化材料燒結而成，具有良好的氧化和氧 化還原能力。
[0012] 進一步，所述的深度處理層11為凹凸粘土棒經刪選、粉碎、酸化處理后，摻雜氯化 鋁、氯化鐵、氯化銅和硝酸鈰的合金金屬氧化物燒結而成，具有高活性的氧化能力。
[0013] 污水由提升栗加壓由進水管1進入進水緩沖室13內，在重力作用下透過預處理層3 由進水通道5自底部向上溢流穿透電極陰極8和電極陽極22之間的三維立體電極21，在外加 電場作用下被強氧化分解和強氧化還原分解，污水被氧化分解和氧化還原分解時，所產生 的微小泡沫由刮沫板15在刮沫器16作用下進入泡沫收集槽20,收集的泡沫回流到污水調節 池和原污水綜合后再次進入反應器氧化處理，被氧化分解和氧化還原分解的水體由后置擋 板10上的溢水口 18溢流進入深度處理層11處理后經出水口 12排出。
[0014]綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發明的有益效果是：
[0015] 1.由于本發明的三維立體電極氧化反應器，以電化學為基礎，采用了三維立體參 比電極技術，對高濃度廢水進行潔凈的氧化和氧化還原處理，使污水中的污染物(COD、TP、 TN)的去除率達到95%以上，突破了高濃度廢水處理的技術瓶頸。
[0016] 2.三維立體電極為利用廢棄的煤矸石經刪選、粉碎、分級篩分酸化處理后，摻雜納 米尺度的鈰、鈷、銥、鉑和銅的合金催化材料燒結而成，具有良好的氧化和氧化還原能力。
[0017] 3 .本發明的三維立體電極氧化反應器可廣泛應用于化工廢水、垃圾滲濾液、稀土 濕法冶煉廢水、造紙廢水等高濃度的高氮廢水的處理。
[0018] 4.本發明的深度處理層為凹凸粘土棒經刪選、粉碎、酸化處理后，摻雜氯化鋁、氯 化鐵、氯化銅和硝酸鈰的合金金屬氧化物燒結而成，具有高活性的氧化能力。
[0019] 5.本發明從材料學入手，以廢棄尾礦廢物為載體原材料，經刪選、粉碎、表面修飾、 摻雜過渡金屬催化材料，進行造型燒結制備成三維立體電極，將三維立體電極充填在電極 陽極和電極陰極之間，形成巨大面積的電化學電子過渡場，在外加電場作用下利用三維電 極巨大的比表面積，對廢水進行有效的氧化分解和氧化還原分解，達到潔凈水體保護環境 之目的。為使三維立體電極的保持最佳處理效果，前置了預處理層，預處理層為改性的中孔 纖維為載體，接枝嫁接催化氧化物對污水進行預氧化處理，以減輕三維立體電極的有機負 荷。為確保出水水質的穩定，對三維立體電極處理后的水體，后置了深度處理層，深度處理 層為具有較大比表面積的凹凸粘土棒作為基材，摻雜金屬催化材料進行深度處理，達到潔 凈水體，保護環境之目的。
【附圖說明】
[0020] 本發明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：
[0021] 圖1是本發明的剖面示意圖；
[0022]圖2是本發明的俯面不意圖；
[0023]圖中標記：1-進水管，2-箱體，3-預處理層，4-多孔補水底板，5-進水通道，6-前置 擋板，7-多孔支撐板，8-電極陰極，9-電極固定卡槽，10-后置擋板，11-深度處理層，12-出水 管，13-進水緩沖室，14-電極接點保護一，15-刮沫板，16-刮沫器，17-電極接點保護二，18-溢水口，19-出水收集箱，20-泡沫收集槽。
【具體實施方式】
[0024] 本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥 的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0025] 本說明書(包括任何附加權利要求、摘要和附圖）中公開的任一特征，除非特別敘 述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只 是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
[0026]如圖1和圖2所述的一種改進型三維立體電極氧化反應器，包括水管1與箱體2-側 連接，箱體2與出水管12的另一側連接，進水管1、箱體2和出水管12形成一個閉路的通道，其 中所述的箱體2內前置擋板6和箱體2兩側密閉焊接形成一個進水緩沖室13,進水緩沖室13 內設有預處理層3,預處理層3固定在多孔補水底板4上，多孔補水底板4和箱體2前置擋板6 密封固定，多孔補水底板4和箱體2底部形成一個進水通道5，后置擋板10和箱體2密閉焊接， 前置擋板6和后置擋板10之間形成一個氧化反應區，氧化反應區的底部設置了多孔支撐板7 支撐電極固定卡槽9,電極固定卡槽9將電極陰極8和電極陽極22固定在多孔支撐板7的上 部，在電極陰極8和電極陽極22之間裝填三維立體電極21，電極陰極8和電極陽極22上方設 有接線端一和接線端二，接線端一和接線端二上分別設有電極接點保護一 14和電極接點保 護二17,電極陰極8和電極陽極22的上端設有刮沫板15,刮沫板15和刮沫器16連接，刮沫器 16被固定在泡沫收集槽20上，