CN101980967A - 电凝单元 - Google Patents

Abstract

一种电凝单元(10)，其具有反应室(11)，在反应室中第一组电极(12)与第二组电极(13)组装成交错地插置。每组电极(12，13)通过单独的连接杆(19)而连接在一起，所述连接杆穿过每个电极(12’，13’分别地)以及定位在每组电极中的电极(12’，13’)之间的导电套管(未图示)。每个导电套管由聚丙烯罩件(18)覆盖。电极组(12，13)进一步支撑在两个底座(37)和绝缘支撑杆(20)上。通过四个尼龙螺母(未图示)和螺栓(未图示)来维持电极(12’，13’)在反应室(11)内的分隔，所述螺栓穿过每个电极(13’)。第一组电极(12)通过电连接件(25)而在连接杆(19)的每个端部(41)处连接到电源的一极，而第二组电极(13)通过电连接件(25)而在连接杆(19)的每个端部(41)处连接到电源的另一极。由于连接杆(19)和导电套管(16)的布置，每个电极(12’，13’)不必直接连接到电源，从而导致节省空间并使反应室(11)内的电极(12’，13’)得以紧密地拼装。这使得在使用中电极(12’，13’)的表面积与流经反应室(11)的液体量之间具有良好的比率，从而使电凝工序效率高。

Description

电凝单元

技术领域

本发明涉及一种电凝单元，特别地，本发明涉及一种用在工业工序例如废液处理中的电凝单元。

背景技术

电凝法是一种电解处理方法，用于从溶液中分离和去除很多种污染物包括金属、固体、病原体和其他不良物质。通常，电凝单元包含电极和要处理的电解液。处理工序根据电解液的性质可以以多种方式来执行。

美国专利No.6,139,710公开了一种电凝单元，其中大量基本平行的电极安装在要进行电解的溶液的流动路径中。电极是单极的(阳极或阴极)以及双极的(阳极和阴极)。双极电极的两个电极表面都与电解溶液反应，其中一侧是阳极而另一侧是阴极。单极电极或者全部是阳极或者全部是阴极。将电势或电流施加到两个或更多电极。所连接的电极是单极因而要么是正极要么是负极，这取决于施加到电极的电力的极性。在单极电极之间插入有至少一个双极电极。

多电极单元设计的目的是促使电流流动穿过单元中的相应电极之间的溶液。然而，本领域技术人员应当明白，在单极电极的处于不同电势的入端与出端处，围绕单极电极的端部的电解液形成电导桥，其使电流能够绕过双电极，并形成从高电势的单极电极至低电势的单极电极的短路。单极电极的这种短路会导致中间的双极电极不均匀地被腐蚀，并大大地降低电凝单元的效率。

此外，电凝单元的单极电极利用了电线连接，这相当浪费空间，特别是如果单元包含大量单极电极时，如美国专利No.6,139,710的图1所示。事实上，与用于如此大量的电极的电线连接相关的空间需要使得美国专利No.6,139,710的图1所示的电凝单元是不实用的。

国际公开No.WO 2004/046051也描述了一种电凝单元，其中大量基本平行的电极安装在要进行电解的溶液的流动路径中。电极是通过伸长的母线连接的带有相同极性的单极电极的双极电极，或单极电极，所述母线延伸穿过位于翼片中的孔隙，所述翼片从每个单极电极的相邻顶边向上延伸。由于单元既包括单极电极又包括双极电极，因此其也是具有单极电极之间电流短路的缺陷。

穿越任何电连接的总电阻是接触电阻与穿越电连接的流线效应的结果。电连接的接触区域、连接的导体的材料---包括氧化层、以及施加于连接的力都是影响接触电阻的参数。当电连接处的两个导体配合在一起时，众所周知的是，由于每个导体上的高点和低点，真正的接触点相对较少。因使电流集中穿过受阻接触区域而导致的电阻增加称作流线效应。因此，穿越电连接的电阻根据流线效应的增加而增加。显然穿越电连接的电阻越大，则穿越电连接的压降将会越大，从而导致有用功率的损失。

国际公开No.WO 2004/046051的图3a示出了高电流密度的总线布置，其中带螺纹的母线与电凝单元的选定电极配合，并通过设置在母线和在每个电极的任一侧上的螺母而固定在位。然而，穿越电连接的压降高，多半是由于导致连接中的电阻高的带螺纹的母线/螺母组件与电极之间的小量接触点。穿越连接的压降高会对单元的效率造成不利影响。此外，由于穿越连接的高电阻，带螺纹的母线/螺母组件易于在单元的工作期间变得极其热。

上述的两种电凝单元都是利用相似的间隔系统以使电极之间维持分隔。电极成形为装配到单元壳体内的单个槽中，如美国专利No.6,139,710的图2所示。然而，使用这种间隔系统来插入和移除电极很有可能在有些时候导致电极卡住在单个槽中。

美国专利No.6,139,710的图7中示出了一种可替代的间隔系统，其中电极通过多个绝缘杆而互连并维持在隔开的关系。然而，间隔系统在单元工作期间会因为围绕绝缘杆的电极原料被腐蚀而出故障。

Morselt Redbox(Morselt Borne B.V.的商标，地址Gildestraat 12，7622 AC Borne，荷兰)是一种电凝单元，其中电凝单元中安装有大量基本平行的电极。电极是单极的，并通过电线连接而连接到电源。与美国专利No.6,139,710一样，电线连接相当浪费空间，因此限制了能够容置在单元中的电极的数量。此外，在单元工作期间，必须防止这些电线连接与飞溅的液体或泡沫接触，由此更进一步地限制了可用空间的量。电凝单元中的电极数量越少，则使得在给定容积内对进行电凝而言可用的表面积越少。

美国专利公开No.2003/0024809描述了一种用于氯化游泳池中的水的电解单元，其中大量基本平行的电极安装在要氯化的水的流动路径中。电极是单极的(正极或负极)。然而，从美国公开专利No.2003/0024809的图3中清楚地看到，电解单元的电连接系统显然浸入或最少也处于电解液面处。这样，电连接系统极其易于被浸湿，这导致导电间隔件被快速腐蚀，并因此而降低单元的性能。

美国专利公开No.2003/0024809中描述的间隔系统涉及使用了穿过每个电极的绝缘螺纹杆，并且具有设置在绝缘螺纹杆上以及位于每对相邻电极之间的绝缘间隔件。该间隔系统适合于美国专利公开No.2003/0024809中所描述的应用，即通过将预组装电极盒装入要处理的水流经其的通用塑料管内而对相对较小量的水进行氯化。然而，预组装电极盒不适合于处理大量的水或其他溶液。

德国专利公开No.DE 2901850描述了一种用于处理排出物的电解单元。阴极通过电线连接而连接到电源。与美国专利No.6,139,710的电凝单元一样，电线连接相当浪费空间，因此限制了单元中能够容置的电极的数量。与阳极的电接触显然是经由弹簧进行的，这将导致电接触不良，因此对单元的效率造成不利影响。

上述的电凝单元在工业用途方面的使用由于其上述的局限性而受到妨碍。此外，能够施加到这些单元的最大电流约300安培，而这样的局限性对在给定期限中能够有效处理的液体的量造成不利影响。

因此，需要更加高效的电凝单元，其能够用于工业用途，并克服前述的电凝单元中的问题。

发明内容

因此，本发明提供了一种电凝单元，包括反应室，第一组电极和第二组电极，所述第一组电极和所述第二组电极设置在所述反应室内使得所述第一组电极与所述第二组电极交错地插置，导电套管，所述导电套管设置在同一组的每对相邻的电极之间，同一组的电极和导电套管通过连接杆而彼此保持电接触，所述连接杆能够延伸穿过每个电极中的孔以及每个导电套管中的共同对齐的孔，所述第一组电极能够通过设置于所述连接杆的端部或每个端部的电连接装置而连接到电源的一极，而所述第二组电极则能够通过设置于所述连接杆的端部或每个端部的电连接装置而连接到所述电源的相反极。

同一组中的所有电极彼此直接电接触，且全部是单极电极。因此，单元包括交替的阳电极和阴电极，所有的阳电极彼此连接且所有的阴电极彼此连接。电极之间的电流不会发生短路，因为所有的电极都是单极的。

相对于电极布置多个套管和连接杆，导致了导电套管与设置在其任一侧的同一组电极之间具有良好的接触区域。每个套管与相邻电极之间的精良配合增加了每个连接处的接触点数量。这使得每个连接中的电阻低，以及每个连接中的相关压降低。每个连接中的低压降使单元的功率损失减到最小。每个套管与相邻电极之间的配合还导致在整个接触区域上电流得以均匀地分布。此外，因电流流过套管而在套管中产生的热量经由数量增加的接触点而传递到电极，所述电极随后因与正被处理的液体接触而被冷却。连接杆对电极和设置在其上的套管提供机械支持，并且在电凝单元的工作过程中实质上是绝缘的。

同一组电极之间的电连接消除了连接至每个单极电极的电线连接的需要。与消除了对电线连接的需要有关的优点在于以下三方面：

i)单元中的可用空间更多---能够在单元内设置更大数量的电极；电凝单元中的电极数量越大，则使得在给定容积内对进行电凝而言可用的表面积越大，单元的效率也越大。

ii)简单性-电连接系统远非复杂；易于组装，并减少在将大量电极连接到电源时发生错误的可能性；以及

iii)安全-消除了与具有与大的水体紧密接近的大量的电线连接相关的问题。

在根据本发明的电凝单元的一个实施方式中，所述连接杆的任一端部或两个端部处设置有紧固装置，所述紧固装置在使用中将所述电极挤靠在所述导电套管上，由此增加所述电极与设置在所述电极之间的所述导电套管之间的电接触。

提高每个套管与相邻电极之间的配合进一步增加了每个连接处的接触点的数量。这进一步减小每个连接中的电阻并因此而也使每个连接中的压降减小。每个连接中的更低压降使单元的功率损失减到最小。

此外，使电极与套管相对于彼此压紧使设置在反应室内的电极的数量更大，并且如前所述，电凝单元中电极的数量越大，则使得在给定容积内对进行电凝而言可用的表面积越大，单元的效率也越大。

优选地，所述连接杆是带有螺纹的，而所述紧固装置是带有螺纹的螺母。

进一步优选地，通过由弹簧垫圈分隔的压力套管来维持所述连接杆中的张力。

还优选地，所述弹簧垫圈是贝氏垫圈。

贝氏垫圈是一类非扁平的垫圈。其形状略呈圆锥形，从而赋予垫圈以弹簧特性。在这种情形中采用了贝氏垫圈以为连接杆紧固装置提供柔韧性质，以便在使用中补偿沿着连接杆的电极和/或导电套管的厚度变化。

在根据本发明的电凝单元的另一实施方式中，每个套管均是机加工的金属套管。

对套管进行机加工提高了每个套管与相邻电极之间的配合，由此进一步增加每个连接处的接触点的数量。这降低了每个连接中的电阻进而压降。每个连接中的更低压降使单元的功率损失减到最小。提高每个套管与相邻电极之间的配合还使得在整个接触区域上电流的分布得以改善。

在根据本发明的电凝单元的另一实施方式中，在沿着所述连接杆的位点处设置附加的电连接装置。

根据本发明的电凝单元的尺寸不受限制，因此单元能够结合有60、70或甚至更多的电极。尽管存在每个连接中---导电套管与相邻电极之间---的压降都较低的事实，但穿越大量电极的累积压降能够变得较大。布置为离电连接装置最远的电极无法与布置为更加靠近电连接装置的电极从电源导引出相同的电流。在沿着连接杆的选定位点处设置一个或多个附加电连接装置使每个电极能够从电源导引出基本上相同的电流。

在根据本发明的电凝单元的另一实施方式中，所述第一组电极和所述第二组电极以相对于彼此隔开且平行的关系设置在所述反应室内。

关于电极在反应室内的位置的主要关注点是，电极将不阻碍液体流穿过反应室的流动。因此，使电极维持在相对于彼此隔开的关系。电极之间的空间不必非得严格地平行，只要提供用于与液体流接触的表面积、使电凝工序得以进行即可。不过，隔开和平行的关系避免了电极之间具有阻塞点或相对较窄的间隙，因此防止在电极之间因固体颗粒桥接而发生堵塞。

优选地，所述第一组电极和所述第二组电极通过装配到所述第一组电极或所述第二组电极中的电极上的绝缘间隔件而维持在相对于彼此隔开和平行的关系。

将间隔件定位在电极上而非反应室的壁上，消除了现有技术的设备中所出现的电极在间隔槽中卡住的问题。这有助于电凝单元的组装和维护的便易性。

还优选地，每个绝缘间隔件均包括螺母和螺栓，所述螺栓能够延伸穿过电极中的另外的孔并能够由所述螺母紧固，使得所述螺栓的头部用作位于所述电极的一侧的间隔件，而所述螺母则用作位于所述电极的另一侧的间隔件。

这种间隔系统的主要优点是其固有的简单性。此外，包含间隔件的电极在电极的、被螺栓头部和螺母覆盖的区域处不会腐蚀，而包含非间隔件的电极在与间隔件接触的点处不会腐蚀。这样，无论在电极的其余部分上已发生的腐蚀的程度如何，相邻电极之间仍维持隔开和平行的关系。

还优选地，所述螺母和所述螺栓由热稳定的塑料材料构造。

在根据本发明的电凝单元的另一实施方式中，两组电极均支撑在能够延伸穿过每个电极中的另外的孔的绝缘杆上。

电极悬置在反应室底部上方的设定距离处，从而设置在反应室中的紧密地压紧的电极不会成为经位于反应室的底部的入口进入的要处理的液体的障碍。此外，绝缘杆防止电极在它们被腐蚀时下垂。

在根据本发明的电凝单元的另一实施方式中，所述套管相对于所述电极定位成在使用中避免与盛放在所述反应室中的液体接触。

套管由通常是可腐蚀的导电材料制成。套管因反复与正被处理的液体接触而造成的腐蚀不可避免地减小了每个套管与电极的接触区域的尺寸。更小的接触区域与连接中更高的电阻相关，随之造成的缺点是连接中的压降变高，且单元的功率损失更大。通过相对于电极对套管进行对应地定位---通常定位于正被处理的液面上方的合适距离处，而避免了与正被处理的液体的接触。

在根据本发明的电凝单元的另一实施方式中，每个套管的接触表面能够涂覆有接触油脂。

使每个套管的接触表面涂覆上接触油脂密封了接触区域，并防止来自正被处理的液体的喷液腐蚀接触区域。

此外，接触油脂可以包括抗氧化剂，其从每个套管的接触表面和相邻电极上的对应区域去除氧化层，并防止形成新的氧化层。去除相邻电极和每个套管的接触表面上存在的任何氧化层，减小了每个连接中的电阻，因此还减小了每个连接中的压降。每个连接中的更低压降使单元的功率消耗减至最小。

在根据本发明的电凝单元的另一实施方式中，每个套管的外露表面由罩件覆盖。

在电凝工序期间气体的产生使得在单元中发泡或起泡，并且有时这种泡沫会上升而接触套管，从而随后造成套管腐蚀，如上所述。用罩件覆盖每个套管的暴露表面进一步保护每个套管而使其免接触来自正被处理的液体的泡沫和喷液。

优选地，所述罩件由热稳定的塑料材料构造。

在根据本发明的电凝单元的另一实施方式中，所述电源能够连接到转换装置，以允许对每组电极的极性进行变换。

随时间推移，阴电极组会被绝缘覆层或污垢涂覆。这种绝缘覆层能够通过变换通至两组电极的电力的极性---使阴电极组变换成为阳电极组并使阳电极组变换成为阴电极组，而从阴电极组去除。

优选地，所述转换装置是整流器。

在根据本发明的电凝单元的另一实施方式中，所述第一组电极和所述第二组电极由可腐蚀的材料构造。

如果阴电极组由不可腐蚀的材料构造，则当电极组变换极性时，电凝工序将暂时停止。但是，当第一及第二组电极都由可腐蚀的材料构造时，在电极组的极性变换时电凝工序将会继续。

在根据本发明的电凝单元的另一实施方式中，每组电极的极性以由电极组的相对腐蚀率确定的时间间隔进行变换。

按时间间隔变换每组电极的极性意味着两组电极以相同的速率被腐蚀。因此，最大化地利用了两组电极。如果电极组由不同的材料构造，则时间间隔由不同材料的腐蚀的相对速率来确定。

优选地，当所述第一组电极和所述第二组电极由相同的材料构造时，所述时间间隔是相等的。

如果两组电极由相同的材料构造，例如铝，则时间间隔必需相等，以便以相同的速率腐蚀两组电极。

可替代地，当所述第一组电极和所述第二组电极由不同的材料构造时，所述时间间隔能够变化。

如果两组电极由不同的材料构造，例如分别是铝和铁，则时间间隔必需不同，以便以相同的速率腐蚀两组电极。铝相对于铁的相对腐蚀速率确定了所述时间间隔。这使得能够在相同的单元中执行混合金属电凝工序，同时确保最大化地利用两组电极。

在根据本发明的电凝单元的另一实施方式中，构造所述第一组电极的材料选自铝、铁、钢、锌、铂、金或铜，而构造所述第二组电极的材料选自铝、铁、钢、锌、铂、金或铜。

在根据本发明的电凝单元的另一实施方式中，所述反应室能够连接到喷洒系统，所述喷洒系统在使用期间用于抑制盛放在所述反应室中的液体的任何起泡。

使用时，水喷洒在电凝单元的表面上，由此抑制因电凝工序而产生的气体所造成的泡沫。

本领域技术人员应当明白，单个电凝单元能够彼此互连。电凝单元能够以如下方式布置：

i)液体串联(正被处理的液体接连地从一个单元输送至下一个单元)；

ii)液体并联(同时向每个单元输送正被处理的液体)；

iii)电串联(电流接连地从一个单元输送至下一个单元)；以及

iv)电并联(同时向每个单元输送电流)。

或者以上述i)或ii)与iii)或iv)的任意组合进行布置。

当使正被处理的液体流过一个电凝单元不足以从液体去除污染物时，以液体串联方式对电凝单元进行布置是特别有用的。

附图说明

图1是根据本发明的电凝单元的第一实施方式的立体图；

图2是图1所示电凝单元的一部分零部件在它们组装之前的视图；

图3a是图1所示电凝单元的立体图，图中去除了前面板和侧面板，以示出单元组装中的最初阶段；

图3b是图1所示电凝单元的立体图，图中去除了前面板和侧面板，以示出单元组装中的进一步的阶段；

图3c是图1所示电凝单元的立体图，图中去除了前面板和侧面板，以示出单元组装中的更进一步的阶段；

图3d是图1所示电凝单元的立体图，图中对电极进行了部分切除；

图4是图1所示电凝单元的立体图，图中去除了前面板和侧面板，以示出单元组装中的更进一步的阶段；

图5是图1所示电凝单元的立体图，图中去除了前面板和侧面板，以示出当所有电极均已插在单元中时的单元组装中的阶段；

图6是图1所示电凝单元的侧视图，其中外罩在电凝单元上组装在位；

图7是根据本发明的电凝单元能够连接到其上的整流器的电路的示意图；以及

图8是本发明另一实施方式的俯视图，其中在使用中将八个电凝单元连接在一起。

具体实施方式

参照图1，图中根据本发明的电凝单元以附图标记10总体表示，电凝单元包括反应室11和第一及第二组电极12、13，两组电极分别设置在反应室11内，使得第一组电极12与第二组电极13交错地插置。

通过先描述其组装可以最好地理解根据本发明的电凝单元10。

图2示出组成电凝单元10的各单个元件，即第一组电极12的单个电极12’，第二组电极13的单个电极13’，尼龙螺母14和尼龙螺栓15，具有穿过其的中心孔17的导电套管16，聚丙烯罩件18，螺纹连接杆19，绝缘支撑杆20，在其中具有孔22的PVC间隔件21，具有穿过其的中心孔24的铝制馈电套管23，电连接件25，具有穿过其的中心孔27的不锈钢压力分配件26，贝式(Belleville)垫圈28，垫圈29，螺母30，以及端螺母31。

在组装之前，所有的部件要彻底清洁。每个导电套管16的端表面涂上接触油脂，即由Electrolube(H K Wentworth的分部，地址KingsburyPark，Midland Road，Swadlincote，Derbyshire，Dell 0AN，英格兰)销售的SGA(商标)油脂。

第二组电极13的各单个电极13’具有第一孔32、第二孔33和四个同样的孔34。电极13’定位在操作面上，使得第一孔32在电极13’的顶部右手侧，并且尼龙螺栓15从下方穿过四个同样的孔34中的每一个并通过尼龙螺母14固定在位。尼龙螺栓15的头部用作电极13’的一侧的间隔件，并且尼龙螺母14用作电极13’的另一侧的间隔件。

第一组电极12的各单个电极12’具有第一孔35和第二孔36。

参照图3a，反应室11的内部的设计结合有一对PVC底座37。PVC底座37增强绝缘支撑杆20的功能：

i)为单元中的电极提供机械支撑；以及

ii)防止紧密拼装的电极阻碍正被处理的液体从位于反应室11的底端的入口(未图示)进入。

开始组装电凝单元10，一对连接杆19(图3a中没有图示)和绝缘支撑杆20横放于空的反应室11的顶部。第一PVC间隔件21定位成紧密地靠着反应室11的侧壁38，使得绝缘支撑杆20延伸穿过PVC间隔件21中的孔22。

参照图3b，将第一组电极12的单个电极12’定位成紧密地靠着PVC间隔件21，使得反应室11的左手侧的连接杆19延伸穿过第一孔35并且绝缘支撑杆20延伸穿过第二孔36。通过使连接杆19延伸穿过导电套管16中的孔17，使导电套管16相对于电极12’得以定位。然后，将聚丙烯罩件18套在导电套管16上。

参照图3c，将第二组电极13的单个电极13’定位成紧密地靠着已经在位的单个电极12’，使得位于反应室11的右手侧的连接杆19延伸穿过第一孔32并且绝缘支撑杆20延伸穿过第二孔33。如前所述，通过使连接杆19延伸穿过导电套管16的孔17，相对于电极13’使导电套管16得以定位，并且，将聚丙烯罩件18套在导电套管16上。

图3d示出尼龙螺母14和尼龙螺栓15用作相邻的电极12’与13’之间的间隔件的方式。

第一及第二组电极12及13的单个电极12’及13’都分别重复上述的步骤，从而以交替方式设置在相应的连接杆19上，如图4所示。电极12’及13’的形状，特别是倾斜的顶边39、40，分别意味着第一组电极12的电极12’的顶边的最下部置于设置在第二组电极13的电极13’之间的导电套管16下面，反之亦然。

电凝单元10的电极12’及13’的形状最大化地利用了电极从其切割出的金属片，因为不需要在电极的主体上方延伸的整体翼片，像一些现有技术的单元中的那样(参见美国专利No.6,139,710和国际公开No.WO 2004/046051)。

图5示出已组装的电凝单元10。一旦反应室11内已设置了第一及第二组电极12、13时，则将第二PVC间隔件21定位在第一组电极12的端电极12’与反应室11的端壁(未图示)之间，使得绝缘支撑杆20延伸穿过PVC间隔件21中的孔22。第一及第二组电极12、13在反应室11内紧密地拼装，以至于第二PVC间隔件21刚好装配到反应室11中，因此导致进一步压紧第一及第二组电极12、13以及设置在同一组电极之间的导电套管16。

在单元组装过程中，每个连接杆19延伸穿过相应电极中的相关孔以及导电套管16的孔17，使得每个连接杆19的、延伸越过设置在反应室11中的电极的端部41具有基本相等的长度。

通过依序将铝制馈电套管23、电连接件25、第一不锈钢压力分配件26、对置的一对贝式垫圈28、第二不锈钢压力分配件26、垫圈(未图示)以及螺母30装配到每个连接杆19的端部41，完成了电凝单元10的组装。

紧固每个连接杆19的任一端处的螺母30，直至对置的一对贝式垫圈28几乎扁平。这提高了导电套管16与同一组电极的配合，并确保能够将最大数量的电极装配到反应室11中。

将端螺母31拧到每个连接杆19的每个端部41上，以便保护每个连接杆19的螺纹。

参照图6，工作时，要处理的液体经由入口42引到反应室11。通常，要处理的液体在引到反应室11之前要先过滤，以便去除大的颗粒。确定施加到单元10的电压量和电流量时的最相关的因素是进入反应室11的液体的流率以及其中所含污染物的浓度。通过位于入口42的上游的孔板(未图示)来测量和控制进入反应室11的液体的流率。

电流最初经由铝制馈电套管23和导电套管16流至第一组电极12的每个电极12’。当电流流经第一组电极12的每个电极12’时，金属(M)被氧化为其阳离子(Mⁿ⁺)(方程式1)。同时，水在第二组电极13的每个电极13’处被还原为氢气和氢氧离子(OH^-)(方程式2)。每组电极12及13的极性分别周期性地变换，使得在第二组电极13的每个电极13’处发生阳极反应(方程式1)，而在第二组电极12的每个电极12’处发生阴极反应(方程式2)。由此，电凝法利用牺牲阳极而在原位置引入金属阳离子，通常是铝或铁。

M→Mⁿ⁺+ne^-       (1)

2H₂O+2e^-→2OH^-+H₂(2)

高荷电的阳离子通过形成多价聚合氢氧化物的复合物而使任何胶体颗粒不稳定。这些复合物具有高的吸附特性，从而与污染物形成聚集体。氢气的生成有助于混合以及形成浮选效应，从而去除表面的凝结污染物。

穿过反应室11的液体流沿向上的方向，并且液体经由出口槽43流出反应室11而进入收集罐44。流体穿过反应室11的流速通常较快，足以携带全部凝结颗粒进入收集罐44。然后，将液体移到二次分离处理位点，在该处，根据相关液体量，能够通过本领域中已知的净化技术从液体去除凝结颗粒，例如重力沉淀、离心沉淀、过滤和磁分离。

反应室11能够连接到以45总体表示的喷洒系统，其用来抑制使用过程中反应室11中所盛放的液体的任何起泡。喷洒系统45具有外罩46和喷洒头47。喷洒头47被拧入塑料管的、沿外罩46尖顶部延伸的部分48。塑料管的该部分48能够连接到给水总管，而流经喷洒头47的水流使得水被喷洒在反应室11上，如由水喷49所示，由此抑制其中所盛放的液体的起泡。反应室11还能够连接到塑料管的另一部分50，其沿其长度方向具有大量的孔并且在一端密封。塑料管的该部分50设置在反应室11的凸缘51上，并被喷洒系统45的外罩46覆盖。塑料管的该部分50能够连接到给水总管，并且流经沿其长度方向的孔的水流使得水被喷洒在反应室11上，如由水喷52所示，从而有助于抑制盛放在其中的液体的起泡，并朝出口槽43引导泡沫。通常，给水总管被供应以来自电凝工序的循环水。

参照图7，图中示出了用于电凝单元的电源的示意图。该电源被供给三相交流电输入53。根据要处理的液体的流率、污染物的类型和浓度、以及电凝单元10的物理尺寸来调整施加到电凝单元10的电压和电流。必需的信息由可编程逻辑控制器(PLC)54摄取，并且由PLC 54自动调整施加到电凝单元10的电压和电流。已调整的电压和电流施加到变压器55，以按照可能的需要而逐步增加或逐步减小电压。整流器56接收来自变压器55的交流电并对其进行整流，并将直流电提供到电凝单元10的电连接件25。

整流器56是可控硅控制的整流器(TCR)。为了均匀地侵蚀电极12’积13’，并使电极12’及13’清除任何沉淀和不需要的气体，使来自整流器56的电流以选定时间间隔换向。

再参照图5，将整流器56的正端子连接到设置于连接杆19任一端部41的电连接件25---所述连接杆19穿过第一组电极12，并将整流器56的负端子连接到设置于连接杆19任一端部41的电连接件25---所述连接杆19穿过第二组电极13。这样，电流在位于左手侧的连接杆19的两个端部处流入电凝单元10，并从位于右手侧的连接杆19的两个端部移出电凝单元10。电凝单元10的极性以预设时间间隔变换。

图8是本发明另一实施例的俯视平面图，其中在使用中八个电凝单元10连接在一起。电凝单元10以液体并联方式连接。这在要处理大量或连续量的液体的情况下特别有用。

将通过下列实施例进一步介绍本发明。

实施例1

按上文所述方式组装具有第一组二十一个铝电极12’和第二组二十个铝电极13’的、如图1所示的电凝单元10，并将该电凝单元10连接到喷洒系统45。将电凝单元10连接到整流器56。使整流器56的正端子连接到设置于第一连接杆19任一端部的电连接件25，并使整流器56的负端子连接到设置于第二连接杆19任一端部的电连接件25。

使800安培的电流流入电凝单元10，其中使400安培经由设置于第一连接杆19的一个端部的铝制馈电套管23并使400安培经由设置于第一连接杆19另一端部的铝制馈电套管23而流入，使得设置在第一连接杆19上的每个电极12’经由设置在其间的导电套管16而导引40安培的电流。电流从阳电极流向阴电极，并从第二连接杆19的两个端部移出电凝单元10。

来自玻璃切割操作的8m³/小时的排出物被泵送而流过电凝单元10。排出物含有800-1000mg/升的悬浮玻璃渣，以及40-60mg/升的溶解铅。电凝单元10连续工作108小时，且电凝单元10的极性每10分钟变换一次。

从电凝单元10排入收集罐44的液体以聚合电解质处理而能够沉淀澄清。清澈的上层液体被分析，并含有约10mg/升的悬浮固体以及0.2mg/升的溶解铅。

在电凝工序期间，对从铝制馈电套管23至位于连接杆19的大致中部处的导电套管16的压降进行监测。压降的范围是0.33至0.45伏，这表明每个导电套管16与同一组的相邻电极之间电接触良好。

实施例2

将四个电凝单元10---各自具有第一组二十一个铝电极12’和第二组二十个铝电极13’---按上文所述方式进行组装，并且连接到喷洒系统45以及以与图8中的电凝单元10相同的方式按电串联和液体并联的形式布置。

将整流器56的正端子连接到设置于第一电凝单元10的连接杆19任一端部的电连接件25。将设置于第一电凝单元的另一连接杆19任一端部的电连接件25连接到设置于第二电凝单元10的连接杆19任一端部的电连接装置25。将第二电凝单元10连接到第三电凝单元10，并将第三电凝单元10以相似的方式连接到第四电凝单元10。第四电凝单元10的、未连接到第三电凝单元10的电连接件25连接到整流器50的负端子。

四个电凝单元10以液体并联方式连接，从而要处理的总液体流均匀地分流在四个单元10之间。流入单元10的电流量由于流入单元10的液体的流率的变化而在300至900安培之间变化。

电流以实施例1所述的方式流入第一电凝单元10，然后流经第二、第三和第四电凝单元10，并经由第四电凝单元10的、未连接到第三电凝单元10的电连接件25而流回整流器56。

来自玻璃切割操作的16-39m³/小时的排出物被泵送而流过电凝单元10。排出物含有800-1000mg/升的悬浮玻璃渣，以及40-60mg/升的溶解铅。电凝单元10连续工作24天，且电凝单元10的极性每10分钟变换一次。

从电凝单元10排入收集罐44的液体以聚合电解质处理并被泵送到连续式净化器。清澈的上层液体被分析，并含有约10mg/升的悬浮固体和0.2mg/升的溶解铅。

在电凝工序期间，对从铝制馈电套管23至位于连接杆19的大致中部处的导电套管16的压降进行监测。压降的范围是0.3至0.8伏，这表明在24天的过程中导电套管16与同一组相邻电极之间维持了良好的电接触。当电解结束时而拆开电凝单元10时，未发现明显的导电套管16的腐蚀，且重新利用这些套筒16。

实施例3

将四个电凝单元10---各自具有第一组二十一个铝电极12’和第二组二十个铝电极13’---按上文所述方式进行组装，并且连接到喷洒系统45以及以与图8中的电凝单元10相同的方式按电串联和液体并联的形式布置。流入电凝单元10的电流量由于流入单元10的液体的流率的变化而在400-450安培之间变化。电流以与实施例1和实施例2所述相同的方式流入和流经电凝单元10。

来自玻璃切割操作的36-39m³/小时的排出物被泵送而流过电凝单元10。排出物含有800-1000mg/升的悬浮玻璃渣，以及40-60mg/升的溶解铅。电凝单元10连续工作22天，且电凝单元10的极性每10分钟变换一次。

从电凝单元10排入收集罐44的液体以聚合电解质处理并被泵送到连续式净化器。清澈的上层液体被分析，并含有约10mg/升的悬浮固体和0.6mg/升的溶解铅。

在电凝工序期间，对从铝制馈电套管23至位于连接杆19的大致中部处的导电套管16的压降进行监测。压降的范围是0.2至0.3伏，这表明在22天的过程中导电套管16与同一组相邻电极之间维持了良好的电接触。当电解结束时而拆开电凝单元10时，未发现导电套管16的明显腐蚀，且这些套筒16得以重新利用。

Claims (25)

1.一种电凝单元，包括反应室，第一组电极和第二组电极，所述第一组电极和所述第二组电极设置在所述反应室内使得所述第一组电极与所述第二组电极交错地插置，导电套管，所述导电套管设置在同一组的每对相邻的电极之间，同一组的电极和导电套管通过连接杆而彼此保持电接触，所述连接杆能够延伸穿过每个电极中的孔以及每个导电套管中的共同对齐的孔，所述第一组电极能够通过设置于所述连接杆的端部或每个端部的电连接装置而连接到电源的一极，而所述第二组电极则能够通过设置于所述连接杆的端部或每个端部的电连接装置而连接到所述电源的相反极。

2.根据权利要求1所述的电凝单元，其中，所述连接杆的任一端部或两个端部处设置有紧固装置，所述紧固装置在使用中将所述电极挤靠在所述导电套管上，由此增加所述电极与设置在所述电极之间的所述导电套管之间的电接触。

3.根据权利要求2所述的电凝单元，其中，所述连接杆是带有螺纹的，而所述紧固装置是带有螺纹的螺母。

4.根据权利要求2或3所述的电凝单元，其中，通过由弹簧垫圈分隔的压力套管来维持所述连接杆中的张力。

5.根据权利要求4所述的电凝单元，其中，所述弹簧垫圈是贝氏垫圈。

6.根据上述任一项权利要求所述的电凝单元，其中，每个套管均是机加工的金属套管。

7.根据上述任一项权利要求所述的电凝单元，其中，在沿着所述连接杆的位点处设置附加的电连接装置。

8.根据上述任一项权利要求所述的电凝单元，其中，所述第一组电极和所述第二组电极以相对于彼此隔开且平行的关系设置在所述反应室内。

9.根据权利要求8所述的电凝单元，其中，所述第一组电极和所述第二组电极通过装配到所述第一组电极或所述第二组电极中的电极上的绝缘间隔件而维持在相对于彼此隔开和平行的关系。

10.根据权利要求9所述的电凝单元，其中，每个绝缘间隔件均包括螺母和螺栓，所述螺栓能够延伸穿过电极中的另外的孔并能够由所述螺母紧固，使得所述螺栓的头部用作位于所述电极的一侧的间隔件，而所述螺母则用作位于所述电极的另一侧的间隔件。

11.根据权利要求10所述的电凝单元，其中，所述螺母和所述螺栓由热稳定的塑料材料构造。

12.根据上述任一项权利要求所述的电凝单元，其中，两组电极均支撑在能够延伸穿过每个电极中的另外的孔的绝缘杆上。

13.根据上述任一项权利要求所述的电凝单元，其中，所述套管相对于所述电极定位成在使用中避免与盛放在所述反应室中的液体接触。

14.根据上述任一项权利要求所述的电凝单元，其中，每个套管的接触表面能够涂覆有接触油脂。

15.根据上述任一项权利要求所述的电凝单元，其中，每个套管的外露表面由罩件覆盖。

16.根据权利要求15所述的电凝单元，其中，所述罩件由热稳定的塑料材料构造。

17.根据上述任一项权利要求所述的电凝单元，其中，所述电源能够连接到转换装置，以允许对每组电极的极性进行变换。

18.根据权利要求17所述的电凝单元，其中，所述转换装置是整流器。

19.根据权利要求17或18所述的电凝单元，其中，所述第一组电极和所述第二组电极由可腐蚀的材料构造。

20.根据权利要求19所述的电凝单元，其中，每组电极的极性以由电极组的相对腐蚀率确定的时间间隔进行变换。

21.根据权利要求20所述的电凝单元，其中，当所述第一组电极和所述第二组电极由相同的材料构造时，所述时间间隔是相等的。

22.根据权利要求20所述的电凝单元，其中，当所述第一组电极和所述第二组电极由不同的材料构造时，所述时间间隔能够变化。

23.根据上述任一项权利要求所述的电凝单元，其中，构造所述第一组电极的材料选自铝、铁、钢、锌、铂、金或铜，而构造所述第二组电极的材料选自铝、铁、钢、锌、铂、金或铜。

24.根据上述任一项权利要求所述的电凝单元，其中，所述反应室能够连接到喷洒系统，所述喷洒系统在使用期间用来抑制盛放在所述反应室中的液体的起泡。

25.根据权利要求1所述的电凝单元，所述电凝单元基本上如在上文中具体参照附图中的图1至7和图8所进行描述、并且示出在图1至7和图8中。

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