CN101475244B - 用于处理重金属废水的电化学装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于处理重金属废水的电化学装置，它包括箱体、电源装置以及装设于箱体内的极板机构，所述极板机构包括两块以上的导电极板和不导电极板，每两块导电极板之间设置有一块不导电极板，相邻两块导电极板的电极相反，导电极板的一端上开设有导电管孔，导电铜管穿设于导电管孔中并与电源装置相连，所述电源装置为脉冲电源，所述导电极板和不导电极板上均开设有吊装孔。本发明是一种结构简单紧凑、成本低廉、能耗低、拆装维修方便、处理效率高的用于处理重金属废水的电化学装置。

Description

用于处理重金属废水的电化学装置
技术领域
本发明主要涉及到废水处理设备领域，特指一种用于处理重金属废水的电化学装置。
背景技术
国内外学者对重金属污染的治理问题做了大量的研究，但随着排放标准越来越严，目前已开发应用的重金属污染废水处理方法，如化学沉淀法、生物法、离子交换等方法都存在一定的局限性。采用化学沉淀法具有运行成本高、占地面积大，处理效果不稳定，难达标等缺点；生物法存在对入水水质要求高、自动化程度低、项目建设周期长等劣势，离子交换等物理法只能针对某种特定类型及特定浓度的重金属离子进行处理。而电化学方法是处理重金属废水的有效途径，其具有效果好、运作费用低、建设周期短、易于管理和操作、应用范围广等优点，日益受到人们的关注。它的原理是：在外电压的作用下通过电化学反应，利用可溶性阳极(通常为铁阳极或铝阳极)产生的阳离子在溶液中水解、聚合生成一系列多核羟基络合物和氢氧化物，作为絮凝剂而起絮凝作用，产生的络合离子与氢氧化物有很高的吸附活性，其吸附能力高于一般药剂法水解得到的氢氧化物。它能有效地吸附水中的有机污染物及其它胶体物质。同时，由于水的离解和其它物质被电解氧化，在阳极和阴极上将产生氧气和氢气的微小气泡，这些气泡具有良好的黏附性能，可以将电解过程中产生的凝聚胶团及悬浮物带到水面。在电解过程中，还会发生电解氧化还原反应，分为直接氧化还原和间接氧化还原。直接氧化还原是指污染物在电极上直接被氧化或还原而从废水中去除；间接氧化还原是指电解时产生的氧化还原物质作为反应剂或催化剂，使污染物转化为毒性更小的物质，如水离解时产生的新生态氢和活性氧，其它一些强氧化剂或自由基。通过氧化作用，溶液中的某些大分子有机物被分解为小分子有机物，还有可能直接被氧化成
Figure G2009100424900D00011
和而不产生污泥，而这些小分子有机物能在随后的絮凝、气浮作用下得到有效分离；通过阴极上产生的新生态氢的还原作用，还可以回收重金属，并且还原卤代烃及带苯环的物质等。因此，电絮凝在处理废水的过程中，多种过程同时发生作用，污染物在这些作用下容易被去除。
这是一个复杂的过程，简单的说，就是在电场的作用下金属电极产生阳离子后从离子的产生到形成絮体包括三个连续的阶段：
(1)在电场的作用下，阳极产生电子形成“微絮凝剂”——铁或铝的氢氧化物；
(2)水中悬浮的颗粒、胶体污染物在微絮凝剂的作用下失去稳定性；
(3)脱稳后的污染物颗粒和微絮凝剂之间相互碰撞，结合成肉眼可见的大絮体。
电絮凝法中常用的电极材料为铝或铁，在阳极和阴极之间通以直流电，发生的电极反应如下：
铁阳极
Fe2e→Fe2+
在碱性条件下
Fe2++2OH-→Fe(OH)2
在酸性条件下
4Fe2+++O2+2H2O→4Fe3+++4OH-
另外，水的电解还有氧气放出
2H2O-4e→O2+4H+
在阴极发生如下反应
2H2O+2e→H2+2OH-
由于在电解反应的产物只是离子，不需要投加任何氧化剂或还原剂，对环境不产生或很少产生污染，被称为是一种环境友好水处理技术。它具有很多的优点，如：
(1)设备简单，占地面积少，操作和维护简单灵活，建设周期短；
(2)电絮凝过程中不需要添加任何化学药剂，产生的污泥量少，且污泥的含水率低，易于处理，减少了化学药剂和污泥处置成本；
(3)操作简单，只需要改变电场的外加电压就能控制运行条件的改变，很容易实现自动化控制；
但目前这类电化学技术还没有广泛得到大规模应用，制约其广泛应用的主要原因是其能耗较高，可溶性阳极很容易发生极化和钝化从而增加了处理电耗、降低了处理效果，在实际应用中极板需定期频繁更换，且由于其结构设计极板更换麻烦，工作量大。
发明内容
本发明要解决的问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单紧凑、成本低廉、能耗低、拆装维修方便、处理效率高的用于处理重金属废水的电化学装置。
为解决上述技术问题，本发明提出的解决方案为：一种用于处理重金属废水的电化学装置，它包括箱体、电源装置以及装设于箱体内的极板机构，其特征在于：所述极板机构包括两块以上的导电极板和不导电极板，每两块导电极板之间设置有一块不导电极板，相邻两块导电极板的电极相反，导电极板的一端上开设有导电管孔，导电铜管穿设于导电管孔中并与电源装置相连，所述电源装置为脉冲电源，所述导电极板和不导电极板上均开设有吊装孔。
所述导电极板为梯形板，所述导电管孔开设于导电极板上较高的一侧。
所述箱体的侧面上装设有与外部水源相连的一个以上反冲洗管。
所述箱体包括用来装设极板机构的电解槽以及污泥斗，所述污泥斗位于电解槽的下方。
与现有技术相比，本发明的优点就在于：
1、本发明用于处理重金属废水的电化学装置，可以用来对重金属污水电化学装置能对各类重金属废水进行处理，实现重金属的絮凝沉淀，达到达标排放，能克服极板更换麻烦、导电板装配困难极板易结垢、污水絮凝沉淀效果差等问题。本装置结构简单紧凑、占地小、成本低廉、能耗低、拆装维修方便、处理效率高，且出水效果非常好，各类重金属(如砷，锌，铝，铬，镉等)都能由于国家污水综合排放一级标准，甚至可以达到一类地表水标准；
2、本发明用于处理重金属废水的电化学装置，采用变频电源，一般的这类电化学装置采用的是直流电源，将其改为脉冲电源后，一方面可大大提高用电效率，另一方面工程的安全性得到保证；
3、本发明用于处理重金属废水的电化学装置，改进了反应主设备内部极板的形状及其组合方式，使其易于吊装、拆卸和更换；
4、本发明用于处理重金属废水的电化学装置，装设有反冲洗管，一方面可在设备运行时通高压水增加进水的搅拌，使其充分反应，提高处理效果；另一方面可在设备停机时通高压水进行反冲洗，极板上的污垢被冲洗下来，以减少和避免结垢的发生。
附图说明
图1是本发明的主视结构示意图；
图2是本发明的侧视结构示意图；
图3是本发明中导电极板的结构示意图。
图例说明
1、导电极板            2、不导电极板
3、电源装置            4、反冲洗管
5、电解槽              6、污泥斗
7、不导电极板吊装孔    8、导电极板吊装孔
9、导电铜管            10、箱体
11、导电管孔
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1和图2所示，本发明用于处理重金属废水的电化学装置，它包括箱体10、电源装置3以及装设于箱体10内的极板机构，箱体10包括用来装设极板机构的电解槽5以及污泥斗6，污泥斗6位于电解槽5的下方。极板机构包括两块以上的导电极板1和不导电极板2，每两块导电极板1之间设置有一块不导电极板2，相邻两块导电极板1的电极相反，不导电极板2与导电极板1材质都为普通钢板，极板间的间距为0.8-1.4cm。导电极板1的一端上开设有导电管孔11，两根导电铜管9分别穿设于导电极板1两侧的导电管孔11中，两根导电铜管9分别与电源装置3的正极和负极相连。电源装置3为脉冲电源，在导电极板1上施加脉冲电源，电流强度为通过脉冲电源进行连续性的正负极换相，一方面可大大提高用电效率，另一方面工程的安全性得到保证；导电极板1和不导电极板2上均开设有吊装孔，其分别为不导电极板吊装孔7和导电极板吊装孔8，不导电极板2与导电极板1进行装卸时可通过中间的吊装孔装卸。在本实施例中，参见图3，导电极板1为梯形板，导电管孔11开设于导电极板1上较高的一侧，吊装孔开设于导电极板1的中间位置处，导电极板1截面上的锐角为75度，这一极板形状以及与导电铜管9连接方式和吊装方式大大减轻了操作工人的劳动强度和减少了劳动时间。在较佳实施例中，箱体10的侧面上装设有与外部水源相连的一个以上反冲洗管4，一方面可在设备运行时通高压水增加进水的搅拌，使其充分反应，提高处理效果；另一方面可在设备停机时通高压水进行反冲洗，极板上的污垢被冲洗下来，以减少和避免结垢的发生。
工作原理：废水从箱体10底部进水，通电后，水在极板间与极板分解的氢氧化物反应形成小絮体，从上部出水，污泥沉淀进入污泥斗6后排出；在进水期，反冲洗管4通入高压水以45度斜角吹入电解槽5，起搅拌混合作用，在电解槽5停止工作期间，反冲洗管4通入高压水以45度斜角吹入电解槽5，可以起到冲刷极板污垢的作用，从而减少极板结构的情况发生。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种用于处理重金属废水的电化学装置，它包括箱体(10)、电源装置(3)以及装设于箱体(10)内的极板机构，其特征在于：所述极板机构包括两块以上的导电极板(1)和不导电极板(2)，每两块导电极板(1)之间设置有一块不导电极板(2)，相邻两块导电极板(1)的电极相反，导电极板(1)的一端上开设有导电管孔(11)，导电铜管(9)穿设于导电管孔(11)中并与电源装置(3)相连，所述电源装置(3)为脉冲电源，所述导电极板(1)和不导电极板(2)上均开设有吊装孔；所述箱体(10)的侧面上装设有与外部水源相连的一个以上反冲洗管(4)；所述导电极板(1)为梯形板，所述导电管孔(11)开设于导电极板(1)上较高的一侧；所述箱体(10)包括用来装设极板机构的电解槽(5)以及污泥斗(6)，所述污泥斗(6)位于电解槽(5)的下方。
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