本实用新型专利技术公开了一种同时去除废水中重金属及有机污染物的流化态电催化内电解装置，属于环境科学技术领域；该装置反应器主体、填料、阴极、阳极、溢流堰、预分布器、进水口、出水口、电源；该装置结构简单、处理能力和效率高，易实现反应器电势和反应速率均匀分布和解决填料的板结和钝化等问题，在重金属和有机污染物的协同去除方面具有广阔应用价值和前景。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种同时去除废水中重金属及有机污染物的流化态电催化内电解装置，属于环境保护
技术介绍
随着工农业的快速发展，我国重金属污染物的排放量不断增加。近几年，随着重金属在环境中的不断积累，重大污染事件频频发生，严重威胁着人民的生命财产安全，形势极为严峻。据统计，我国近1/6的耕地受到不同程度的重金属污染，造成大量粮食重金属超标，大约36%的膳食铅摄入量超过安全限量。为此，国家先后出台了一系列政策和法律法规，以期消减重金属的排放，减轻重金属环境污染问题，特别是含重金属废水排放的污染问题。重金属污染控制是我国当前环境污染控制的重点，又是难点。近年来，随着研究的深入学者们逐渐认识到，许多实际废水中不仅含有重金属离子，而且还存在有机污染物，如有色金属浮选废水、垃圾渗滤液、电镀废水等。这个事实对污水处理技术提出了更高的要求，即能够同时去除重金属离子和降解有机污染物，因此开发高效经济的重金属有机复合废水处理技术显得十分重要和迫切。重金属废水处理方法主要有中和沉淀法、硫化物沉淀法、混凝沉淀法、离子交换法、吸附法等。但传统方法存在去除效率低、处理时间较长、易造成二次污染、难以实现重金属资源回收等问题，所以在实际应用中受到了限制。离子交换法、吸附法等则因其处理成本较高、使用限制条件较多、运行稳定性较差等，导致在实际中也难得到较广泛应用。而常用有机废水的处理方法有生物处理法、絮凝沉淀-气浮法、化学氧化法(次氯酸、氯气等化学氧化试剂)、Fenton氧化、臭氧氧化法以及其他高级氧化技术。但众多均未能实现或研究重金属及有机污染物的同时去除。例如，浮选废水中含有除含有大量重金属外，还含有捕收剂、起泡剂、有机活化剂、抑制剂、分散剂等有机污染物。由于目前缺乏高效经济的去除重金属及浮选药剂等有机污染物处理方法，实际有色金属选矿浮选行业废水仍然采取排入尾矿库的处理方式进行自然处理，通常无法满足回用和达标排放要求，存在较大的环境风险。也正是如此，在发展与环境保护的矛盾日益突出的今天，相关重金属有机复合废水的处理已逐渐成为制约有色金属行业发展的主要因素。在众多处理方法中，电化学水处理技术因清洁、绿色环保，不会或很少产生二次污染物，易于实现重金属等资源的回收利用受到学术界的广泛关注。其中，微电解法具有使用范围广、工艺简单等特点。在染料、印染、医药、石油化工以及燃料生产等难生物降解有机废水的预处理、脱色以及重金属废水处理等方面具有显著效果。但微电解法仅利用其自身腐蚀原电池电位来催化重金属离子在阴极的电沉积，而腐蚀原电池能产生的过电位相对又较小，催化金属电沉积能力有限，进而导致了微电解法处理废水时间较长、效率偏低、出水残留离子浓度偏高。而单独电解法，在一般电解电压条件下，出水金属离子浓度相对还较高，不能达到排放或回用标准要求，为了获得较低的出水金属离子浓度就必须以几何形式增加电解电压，能耗也几何形式增长，最终导致处理成本过尚。流化床电极因为阴极导电颗粒的流化态运动而拥有较大的液固接触表面积，并且由于阴极导电颗粒的流化态运动而改善了床层中的传质条件，降低了传质阻力，从而电化学极化和浓差极化得到降低很高了传质速率。同时流化床电极因为比普通的平板电极拥有更大的比表面积，所以即使在很高的电流强度下阴极电流密度也很低，在降低能耗方面有着重要意义。流化床电极比固定床更容易实现流化床层内的电势和反应速率均匀分布，所以更适合反应的连续操作，并且在低浓度溶液和反应活化能较高的一般电极处理效果不佳的反应下反而具有较好的处理效果。基于上述电解、微电解和流化态电极的优缺点分析，为开发高效经济的重金属废水处理技术，本技术就传统微电解在处理含重金属废水时存在的局限性，将电催化、微电解和流化床电极等技术有机的整合于一体，开发一种新型的重金属废水处理技术，即流化态电催化内电解技术，以达能能高效去除重金属废水中的重金属的目的，并能最大程度回收废水中金属资源。
技术实现思路
本技术目的在于提供一种流化态电催化内电解的装置，该装置将流化态、电催化和内电解有机融合为一体，充分发挥各自的优势，提高对含重金属和有机污染物复合废水的处理效果。上述装置包括反应器主体1、填料2、阴极3、阳极4、溢流堰5、预分布器7、进水口8、出水口 9、电源10 ;预分布器7设置在反应器主体I的下部并与其密封连接，预分布器7包括内室、预分布板6，预分布板6设置在内室上端，预分布板6上开有孔，预分布器7的下端设有进水口 8，进水口 8与内室连通；反应器主体I上端设置有溢流堰5，出水口 9设置在反应器主体I上端并与溢流堰5连通，阴极3和阳极4设置在反应器主体I的内部，阳极4和阴极3分别与电源10的正负极连接；反应器主体I的内部装有填料2 ;所述反应器主体I的上端为中空圆柱体，下端为中空倒圆锥台；有利于布置预分布器7，预分布器7由倒三角内室和预分布板6组成，其中预分布板上孔的孔径小于填料颗粒粒度，孔径为l~4mm，开孔率为45~60 %。外电场采用在反应器中固定阵列式电极棒引入，能够灵活调节合适的催化电极数量及极间距，适合大规模反应器。所述阳极为铁电极材料和/或铝电极材料制得的电极棒(两者混合时以任意比)，阴极为石墨等惰性电极，电极间间距为2~6cm (包括阳极之间、阴极之间、阴阳极之间)；整个反应器内填充零价铁、铜、铝、碳等中的任意两种或多种组合的内电解填料，填料在栗入废水的冲击作用下处于流化态，流化态强度可通过调控废水流速控制，具体填料颗粒粒径在20~100目之间有利于实现填料流化态和保证高效的去处效率。本技术装置实现废水重金属及有污染物的高效经济的同时去除，反应器的设计依托的主要原理如下:本技术的设计以较为经济的内电解法为基础，为强化内电解反应体系的吸附、氧化还原反应、絮凝沉淀等去除效应机制，本技术设计引入了电催化技术。电催化的引入主要基于以下理论:课题组研究表明电催化作用于铁、碳等内电解体系中，首先，能够加速内电解体系零价铁的腐蚀速率，能够在提高内电解体系的电流密度的同时增加二价、三价铁(铝)及氢氧化铁(铝)复合胶体的产生量；其次，使得内电解反应体系中可提供更高的过电位，降低氧化还原反应的活化能，并增加铁、碳等颗粒表面的金属还原沉积、吸附等的反应活性位点数量，SEM现象表征了有无电催化存在条件下Cu2+在活性炭阴极还原沉积形貌特征。另外，铁、碳内电解反应过程中容易出现填料板结、失活等问题，为此结合课题组的研究，流化床技术被引入了反应器设计中，流化态的设计不仅能够克服固定床反应器处理过程易于板结、失活等问题影响反应速率、处理能力；而且通过调控流速，整个反应器内导电填料颗粒处于流化态状态，使得反应体系拥有较大的液、固接触表面积，与固定床相比，层中的传质条件得到有效改善床，从而降低传质阻力，减少体系的电化学极化和浓差极化，有效加强体系的液相、液固两相之间的传质速率和电子传递能力。本新型流化态电催化内电解反应装置实现废水中重金属及有机污染物同时高效的去除；采用的具体技术方案为:含重金属及有机污染物的复合废水经过或不经过预处理，废水预处理的方式为常用预处理方式(没有特定要求)，预处理主要去除废水中的大件垃圾、大颗粒漂浮物SS、预调节pH等，预处理后的重金属有机本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种流化态电催化内电解的装置，其特征在于：包括反应器主体（1）、填料（2）、阴极（3）、阳极（4）、溢流堰（5）、预分布器（7）、进水口（8）、出水口（9）、电源（10）；预分布器（7）设置在反应器主体（1）的下部并与其密封连接，预分布器（7）包括内室、预分布板（6），预分布板（6）设置在内室上端，预分布板（6）上开有孔，预分布器（7）的下端设有进水口（8），进水口（8）与内室连通；反应器主体（1）上端设置有溢流堰（5），出水口（9）设置在反应器主体（1）上端并与溢流堰（5）连通，阴极（3）、阳极（4）设置在反应器主体（1）内，阳极（4）和阴极（3）分别与电源（10）的正负极连接；反应器主体（1）的内部装有填料（2）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：徐晓军，李天国，朱丽云，刘伟，刘树丽，凤世林，孙涵，王凯瑞，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：新型
国别省市：云南;53
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