CN101973607A - 一种可调电极间距的高效电絮凝反应器 - Google Patents

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孙春华
吴祖良
叶依军
马王钢
叶明华
何国宾
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Abstract

本发明公开了一种可调节电极间距的高效电絮凝反应器，包括反应槽、阴阳电极、搅拌装置和电源，反应槽上部设有出水口，下部设有进水口和排垢口，反应槽上方设有固定电极用的隔板，隔板上开有等间距的孔槽，孔槽间距为10mm，通过改变阴阳电极插入孔槽的位置即可调节阴阳电极间距。本发明反应器可以在不升高电压、不增加反应槽个数的前提下，通过改变电极插入孔槽的位置改善对不同特征污水的处理效果。本发明克服了电絮凝反应器能耗高，操作复杂等劣势，在处理过程中，污水中的COD、SS等多种污染物在电絮凝、活性氧化、活性还原等多种电化学反应的共同作用下，被一次性清除，清除率在90％以上。

Description

一种可调电极间距的高效电絮凝反应器
技术领域
本发明涉及废水处理设备领域，尤其涉及一种可调电极间距的高效电絮凝反应器。
背景技术
电絮凝就是在外电场作用下，使可溶性阳极(牺牲阳极)产生大量阳离子对废水进行絮凝，从而将污染物去除的水质净化技术，它兼具电化学氧化、絮凝和气浮三者的特点。
电絮凝技术由于设备简单紧凑，可去除的污染物广泛，无需添加大量化学药剂等优点在过去10年，这项技术已被欧美国家用于各种工业废水的处理。D.Ryan等在《分离与净化技术》(Ryan，D.Separation andPurification Technology，2007，58(3)：347-352)中介绍了应用电絮凝法处理制糖业废水，其色度去除率大于90％，COD去除率大于60％；G.Ron-Morales等(Moral，G.Separation and Purification Technology，2007，54(1)：124-129)采用电絮凝/H2O2联用法对食品业废水进行了试验研究，结果表明该法对色度的去除率接近60％，对浊度、COD及BOD5的去除率均超过90％；Z.Zaroual等在《危险材料期刊》(Zaroual，Z.Journal ofhazardous materials，2006，131(3)：73-78；)中介绍了利用序批式反应器以电絮凝法处理纺织废水，对色度的去除率达到100％，COD去除率达80％以上，其出水水质达到了当地的排放标准；A.Dimoglo等在《清洁技术与环境政策》(Dimoglo，A.Clean Techn.Environ，2004，6(2)：288-295)中介绍了用电絮凝技术处理石化废水，对浊度的去除率约为88％，含油量的去除率约为80％，COD的去除率约为80％，其中烃类和酚类化合物的去除率分别为80％和50％；陈雪明在《水处理技术》(1997，23(3)：165-168)中从理论上分析了电絮凝装置的电耗与各种影响因素之间的关系，提出了处理能耗的理论计算公式说明了电耗与电流密度，处理水电导率，极板间距以及电流泄漏率之间的关系。
综观国内外研究现状，电絮凝技术设备装置简单，不需要使用外加化学药剂，无二次污染，用电絮凝法来处理废水是一种很有发展前途的废水处理工艺。然而，目前研究主要以研究污染物去除效果为主，并分析各种因素如电解液浓度、污染物浓度、电流密度、电极材料、pH值等对污染物去除的影响，而对于如何简化电絮凝的操作过程，降低能耗，有效防止电极板钝化等方面还缺乏深入研究，尤其缺乏对电絮凝反应器成型设计的理论，对于某一特定水质，采用何种结构的反应器、工艺参数、如何优化等，仍凭经验或试验来确定，不能完全从理论上推断。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述不足，提出一种能耗低、操作简单、能有效处理多种污水的电絮凝反应器。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种可调节电极间距的高效电絮凝反应器，包括反应槽，反应槽的上部设有出水口，下部设有进水口和排垢口，所述反应槽正上方架有隔板，隔板上设有等间距10mm的孔槽，阴极为石墨电极，阳极为铁电极，阴阳电极通过插入孔槽的方式实现固定并与外部电源相连。所述的搅拌装置为搅拌浆或磁力搅拌器。阳极和阴极的有效面积与反应槽容积比为1∶11～13。
采用上述技术方案后，污水从反应槽下部的进水口进入絮凝室，经电解极板电解后产生絮体，搅拌沉淀后废水由出水口排出。由于阴极采用石墨电极，阳极采用铁电极，因此，在电絮凝反应过程中阴极不发生消耗，阳极则在反应中生成Fe(OH)3和Fe(OH)2的絮体。考虑到污水在反应槽内由下向上流动的，这种水利条件相对稳定，有利于絮体的长大。同时，在电絮凝过程中通过搅拌装置的搅拌会使反应更加充分。总的来说，采用本技术方案后将有效提高电絮凝的处理效果。
作为一种创新，所述隔板上设有的等间距(10mm)孔槽使得操作人员可在不提升外部电压、不增加反应槽个数的前提下，通过改变电极插入孔槽的位置改善对不同特征污水的处理效果。此外，所述电极插入孔槽的固定方式使得操作人员可定期拆卸电解极板，清除电极上的污垢，延长电极使用寿命，防止电极钝化，保证电絮凝处理效果。
此外，反应器还可根据污水的实际情况增加或减少反应槽个数，调节反应体系大小，实现对纸浆废水、矿业废水、食品废水、印染废水、油田污水等多种污水的有效处理。
本发明克服了电絮凝反应器能耗高，操作复杂等劣势，在处理过程中，污水中的COD、SS等多种污染物在电絮凝、活性氧化、活性还原等多种电化学反应的共同作用下，被一次性清除，清除率在90％以上。
附图说明
图1是本发明电絮凝反应器的结构示意图。
图2是本发明电絮凝反应器中反应槽的俯视结构示意图。
图3是本发明电絮凝反应器中搅拌装置采用另一种实施方式时的结构示意图。
图中各附图标记说明
1-反应槽    5-阳极        8-絮凝室    12-磁力搅拌器
2-进水口    6-阴极        9-孔槽
3-出水口    7a-搅拌桨     10-隔板
4-排垢口    7b-磁子       11-电源
具体实施方式
下面用实施例的形式详细解释本发明，但本发明并不限于以下实施例。
一种可调节电极间距的高效电絮凝反应器，包括反应槽1，反应槽1的上部设有出水口3，下部设有进水口2和排垢口4，反应槽1的正上方架有隔板10，隔板10上设有等间距(10mm)的孔槽9，阴阳电极通过插入孔槽的方式实现固定并与电源11相连。搅拌装置可为搅拌浆7a或磁力搅拌器12。
实例一：电絮凝处理甲基橙废水效果研究
利用本发明装置处理甲基橙废水，实验装置如图3所示，反应槽1的处理容积为500ml，阳极5为铁电极，阴极6为石墨电极，阴阳电极有效面积为10cm×4cm，电极有效面积与反应槽处理容积比为1∶12.5。实验通过调节电极插入孔槽的距离来控制电极距离，实验中电极距离为2.5cm。电流由恒流恒压电源控制，输出电压范围为0～50V。反应槽1置于磁力搅拌器12上进行搅拌(反应体系较小故采用磁力搅拌器搅拌)，反应槽1的絮凝室8内设有与磁力搅拌器12配合实用的磁子7b，使反应均匀，反应温度由搅拌装置自带的控温装置控制在25℃。
实验结果发现：在甲基橙溶液pH值为3.0、槽电压20V、废水体积500ml、电解质KCL的浓度0.5g·L-1的条件下，采用电絮凝法处理500mg·L-1甲基橙模拟废水10min，其色度去除率可达97％；处理60min后，初始CODcr浓度为858mg·L-1的甲基橙模拟废水，CODcr去除率可达92％。
实例二：电极距对多种废水色度去除率的影响效果研究
利用本发明装置处理垃圾渗滤液、油田废水和甲基橙废水，实验装置如图3所示。调节三种废水的pH值为3.0、槽电压为20V、电解质KCL的浓度0.5g·L-1，处理30min后色度去除率与电极距关系见表1。
表1电极距对不同废水色度去除率的影响
Figure BDA0000033522850000041
由表1可知甲基橙废水、油田废水和垃圾渗滤液色度去除率最高值分别为：97.6％、97.8％、98.7％，最佳电极间距分别为：25mm、20mm、15mm，因此试验表明本装置可以在不提升电压，不增加反应槽个数的前提下，通过改变电极插入孔槽的位置改善对不同特征污水的处理效果。

Claims (5)

1.一种可调节电极间距的高效电絮凝反应器，包括反应槽(1)、阳极(5)、阴极(6)、搅拌装置、絮凝室(8)和电源(11)，其特征在于：所述的反应槽(1)底部设有进水口(2)和排垢口(4)，反应槽(1)的上部设有出水口(3)；反应槽(1)上方设有固定电极用的隔板(10)，隔板(10)上设有等间距的孔槽(9)。
2.根据权利要求1所述的可调节电极间距的高效电絮凝反应器，其特征在于：隔板(10)上相邻孔槽(9)的间距为10mm。
3.根据权利要求1所述的可调节电极间距的高效电絮凝反应器，其特征在于：所述的阳极(5)为铁电极，所述的阴极(6)为石墨电极。
4.根据权利要求1所述的可调节电极间距的高效电絮凝反应器，其特征在于：所述的阳极(5)和阴极(6)的有效面积与反应槽容积比为1∶11～13。
5.根据权利要求1所述的可调节电极间距的高效电絮凝反应器，其特征在于：所述的搅拌装置为磁力搅拌器(12)或搅拌桨(7a)。
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