上流式电催化反应器制造技术

本发明专利技术涉及上流式电催化反应器，包括反应区和撇沫区，在反应区设有：多个平行设置的阳极形态稳定钛板和阴极不锈钢板，用于进行电催化操作；导流格栅，与阳极形态稳定钛板和阴极不锈钢板垂直设置；第一箕形汇水斗，设在导流格栅下部，用于收集电催化过程中产生的残渣或颗粒物；以及进水管，在箕形汇水斗的侧面开孔连接，在撇沫区设有撇沫刷，该撇沫刷被电机驱动而撇去浮沫或浮渣，撇沫区兼作第一静沉池。通过在反应区设置导流格栅，避免了阴阳两极反应区域之间的返混，防止阳极氧化产物在阴极又再次被还原所带来的能量损失，同时最大限度地节约了成本。并且，通过设置撇沫区，有效去除浮沫或浮渣等漂浮物，防止其再次进入水体中影响出水水质。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电化学和水污染控制
，特别涉及一种应用电催化技术处理工业有机废水的上流式电催化反应器。
技术介绍
水体污染是指一定量的污水、废水、各种废弃物等污染物质进入水域，超出了水体的自净和纳污能力，从而导致水体及其底泥的物理、化学性质和生物群落组成发生不良变化，破坏了水中固有的生态系统，破坏了水体的功能，从而降低水体使用价值的现象。造成水体污染的因素是多方面的：向水体排放未经过妥善处理的城市生活污水和工业废水；施用的化肥、农药及城市地面的污染物，被雨水冲刷，随地面径流进入水体；随大气扩散的有毒物质通过重力沉降或降水过程而进入水体等。其中第一项是水体污染的主要因素。随着工业生产的发展和社会经济的繁荣，大量的工业废水和城市生活废水排入水体，水污染日益严重。电催化技术是一种高效清洁的新型水处理技术，由于其具有能耗低、环境友好、选择性低等显著优点，得到了水处理领域的广泛的重视和深入研究。大量的深入研究表明:利用电催化技术不仅能够处理多种难降解有机污染物，同时具有很好的杀菌及抑菌活性，副产物少、毒害作用低。目前，基于钛基电极材料的电催化技术逐渐在水处理领域展现出了诱人的前景，并被认为是当前最具有开发前景的水处理技术。但由于目前对于电催化技术的开发还不够充分，目前以电催化进行水处理的工业化设施还比较简单，处理容易降解的有机污染废水尚可，但对于进水水质变化频繁，干扰因素多，难降解物含量高、水质指标要求苛刻的水处理操作，则暴露出目前的电催化反应器电能利用率低、可调节性差、灵活性不佳、安装费时费力、无法实现大规模处理等缺陷。为了改善电催化反应器对电能的利用效率，许多科学家和实验室都做了大量的研究。如何设计合理的反应器，以实现对电能的高效利用是目前电催化研究的热点和难点。专利技术CN 1153736C提供了一种催化电解废水处理装置，是一种底部为\V\型，带有进气口进水口的电解装置。其进气口上部设置有一弧形气体导流板，可实现在气体导流作用下的催化剂定向流动，增加催化剂的利用率，降低反应的能耗。但该装置较为简单，不利于电催化过程中的工艺参数调节，且其设计的电催化过程中需要悬浮颗粒催化剂的参与，给后续的分离回收工作带来了困难。专利技术CN 102205996A设计了一种分室电解废水装置，与本专利有相似之处，但其分式设计的目的是为了添加离子交换隔膜，以实现阴阳两极的完全分隔。由于离子交换膜的作用，电催化耗电量可显著降低。由多个电极板紧密排列组成的电极组，使得反应面积显著增加，提高了电解效率。但另一方面，离子交换膜的应用，使反应器成本大幅上升，同时离子交换膜容易堵塞、失活，因此，该反应器仅适用于水质较为清洁的电解水制氢等行业。电催化反应器作为反应的主体设备，直接决定了催化反应的时空收率。因为反应器的材料、几何形状、进水出水位置设置等很多因素决定了电催化剂活性的发挥和对能源的利用等情况。所以，如何提高对催化剂利用率及使催化剂活性、稳定性得到最大发挥己成为反应器研制和开发的中心，也是环境水处理研究的重点之一。其次，目前电催化反应器的设计开发并无统一的评价标准和规范，模块化的设计可减少科技工作者的工作量，促进水处理技术发展，因此，亟待开发高效合理的新型电催化反应器。
技术实现思路
本专利技术是鉴于现有技术中存在的上述问题而做出的，其目的在于，提供一种可有效去除浮沫或浮渣等漂浮物、并且能够防止上升水流在阴阳两级反应区域之间返混、降低成本的上流式电催化反应器。为了实现上述专利技术目的，本专利技术的第一技术方案的上流式电催化反应器，其特征在于，包括反应区和撇沫区，在所述反应区设有：多个平行设置的阳极形态稳定钛板和阴极不锈钢板，用于进行电催化操作；导流格栅，与所述阳极形态稳定钛板和所述阴极不锈钢板垂直设置；第一箕形汇水斗，设在所述导流格栅下部，用于收集电催化过程中产生的残渣或颗粒物；以及进水管，在所述箕形汇水斗的侧面开孔连接，在所述撇沫区设有撇沫刷，该撇沫刷被电机驱动而撇去浮沫或浮渣，所述撇沫区兼作第一静沉池。通过在反应区设置导流格栅，使上升水流呈层流状态贴附于阴阳极板表面，避免了阴阳两极反应区域之间的返混，防止阳极氧化产物在阴极又再次被还原所带来的能量损失，该设计并未使用离子交换膜等昂贵的分离措施，从而同时最大限度地节约了成本。并且，通过设置撇沫区，使前反应区污水在电催化作用下产生的浮沫或浮渣等漂浮物可有效去除，防止其再次进入水体中影响出水水质。本专利技术的第二技术方案的上流式电催化反应器，第一技术方案的基础上，在所述第一箕形汇水斗和所述撇沫区的底部分别开孔设置有卸渣口，各卸渣口分别连接到设在所述箕形汇水斗和所述撇沫区下方的卸渣管。本专利技术的第三技术方案的上流式电催化反应器，第二技术方案的基础上，所述上流式电催化反应器还包括第二静沉池，在该第二静沉池下方设有第二箕形汇水斗，该第二箕形汇水斗与所述撇沫区由潜流管相连，第二箕形汇水斗的底部也开孔设置有连接到所述卸渣管的卸渣口。通过在第一、第二箕形汇水斗和所述撇沫区的底部分别开孔设置有卸渣口，可经由卸渣管将渣滓排出到反应器外，使得渣滓不会随着净化后的水从出水管排出。通过设置第二静沉池，能够进一步静沉经电催化处理和撇沫处理的水，提高出水水质。本专利技术的第四技术方案的上流式电催化反应器，包括前反应区、撇沫区和后反应区，在所述前反应区设有：多个平行设置的第一阳极形态稳定钛板和第一阴极不锈钢板，用于进行电催化操作；第一导流格栅，与所述第一阳极形态稳定钛板和所述第一阴极不锈钢板垂直设置；第一箕形汇水斗，设在所述第一导流格栅下部，用于收集电催化过程中产生的残渣或颗粒物；以及进水管，在所述第一箕形汇水斗的侧面开孔连接，在所述撇沫区设有撇沫刷，该撇沫刷被电机驱动而撇去浮沫或浮渣，所述撇沫区兼作静沉池，在所述后反应区设有：多个平行设置的第二阳极形态稳定钛板和第二阴极不锈钢板，用于进行电催化操作；第二导流格栅，与所述第二阳极形态稳定钛板和所述第二阴极不锈钢板垂直设置；以及第二箕形汇水斗，设在所述第二导流格栅下部，用于收集电催化过程中产生的残渣或颗粒物。通过设置后反应区，能够进一步进行电催化处理，以提高出水水质。本专利技术的第五技术方案的上流式电催化反应器，第四技术方案的基础上，在所述第一、第二箕形汇水斗和所述撇沫区的底部分别开孔设置有卸渣口，各卸渣口分别连接到设在所述第一、第二箕形汇水斗和所述撇沫区下方的卸渣管。...

【技术保护点】
一种上流式电催化反应器，其特征在于，包括反应区和撇沫区，在所述反应区设有：多个平行设置的阳极形态稳定钛板和阴极不锈钢板，用于进行电催化操作；导流格栅，与所述阳极形态稳定钛板和所述阴极不锈钢板垂直设置；第一箕形汇水斗，设在所述导流格栅下部，用于收集电催化过程中产生的残渣或颗粒物；以及进水管，在所述箕形汇水斗的侧面开孔连接，在所述撇沫区设有撇沫刷，该撇沫刷被电机驱动而撇去浮沫或浮渣，所述撇沫区兼作第一静沉池。

【技术特征摘要】
1.一种上流式电催化反应器，其特征在于，包括反应区和撇沫区，
在所述反应区设有：多个平行设置的阳极形态稳定钛板和阴极不锈钢板，
用于进行电催化操作；导流格栅，与所述阳极形态稳定钛板和所述阴极不锈
钢板垂直设置；第一箕形汇水斗，设在所述导流格栅下部，用于收集电催化
过程中产生的残渣或颗粒物；以及进水管，在所述箕形汇水斗的侧面开孔连
接，
在所述撇沫区设有撇沫刷，该撇沫刷被电机驱动而撇去浮沫或浮渣，所
述撇沫区兼作第一静沉池。
2.根据权利要求1所述的上流式电催化反应器，其特征在于，
在所述第一箕形汇水斗和所述撇沫区的底部分别开孔设置有卸渣口，各
卸渣口分别连接到设在所述箕形汇水斗和所述撇沫区下方的卸渣管。
3.根据权利要求2所述的上流式电催化反应器，其特征在于，
所述上流式电催化反应器还包括第二静沉池，在该第二静沉池下方设有
第二箕形汇水斗，该第二箕形汇水斗与所述撇沫区由潜流管相连，第二箕形
汇水斗的底部也开孔设置有连接到所述卸渣管的卸渣口。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的上流式电催化反应器，其特征在
于，
所述导流格栅为经纬线连接的不锈钢网，经线平行于所述阳极形态稳定
钛板和所述阴极不锈钢板，纬线垂直于所述阳极形态稳定钛板和所述阴极不
锈钢板，经线上每个网眼中叶片状导流板，该导流板平行于所述阳极形态稳
定钛板和所述阴极不锈钢板或向上呈20-30度角，以引导水流向上平缓流动。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的上流式电催化反应器，其特征在
于，
所述反应区、所述撇沫区和第二静沉池的壳体的材质为聚醚砜、聚乙烯、

\t聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯材质中之一。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的上流式电催化反应器，其特征在
于，
所述阳极形态稳定钛板、所述第一、第二阳极形态稳定钛板为带有氧化
锡-氧化锑复合中间层的氧化铅-钛极板、带有亚氧化钛中间层的氧化铅-钛极
板、氧化锡-氧化锑复合钛极板、亚氧化钛钛极板中之一。
7.一种上流式电催化反应器，其特征在于，包括前反应区、撇沫区和...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛军峰，殷立峰，
申请(专利权)人：北京师范大学，
类型：发明
国别省市：北京;11