CN102173483A

CN102173483A - 废水电化处理装置

Info

Publication number: CN102173483A
Application number: CN 201110074731
Authority: CN
Inventors: 蔡文新; 周灏
Original assignee: Changzhou Yuzhong Superconducting Technology Co Ltd
Current assignee: Changzhou Yuzhong Superconducting Technology Co Ltd
Priority date: 2011-03-28
Filing date: 2011-03-28
Publication date: 2011-09-07

Abstract

本发明公开了一种废水电化处理装置，以其2个极板均呈圆筒状且内外套装；在2个极板相对构成的废水电化处理腔的上端设有漂浮物收集盘；在所述电化处理腔内设有电动毛刷组件为主要特征。还由带有PLC控制器的电控器实现工艺参数和工作过程的自动控制。具有结构合理，体积小，极板不易钝化，电化反应快，水处理效果和效率高以及运行成本低等特点。广泛适用于工业废水和生活废水处理，也可用于蓝藻水的净化处理。

Description

废水电化处理装置

技术领域

本发明涉及一种废水电化处理装置，属于废水处理装备技术。

背景技术

污水处理方法基本分为四大类，即物理处理法，化学处理法，物理化学处理法和生物处理法。这些方法通常作为一个处理单元，通过不同的组合，形成目前已有多种结构形式的废水处理装置。

废水电化处理法，由于它综合了物理电场，电子、电压，电吸附，带电物质电极化和化学反应中的离子反应、氧化还原反应以及溶液絮凝、沉淀等现代物理化学诸多要素，而一次完成氧化、还原、絮凝、气浮、杀菌消毒等废水净化处理过程；且具有设备体积小，操作简单灵活，可去除多种有机或无机污染物质；同时还可以回收废水中的贵重金属；由于不需要添加化学处理剂，而可避免产生二次污染，并可大幅度节省废水处理成本等特点，而成为现代废水处理的首选方法。

然而，所述废水电化处理法，由于其处理装置的结构性不足，而存在着平板式极板容易钝化，电化学反应速度低，金属极板使用寿命低，废水处理效果和处理效率低以及废水处理成本高等不足，以致制约了废水电化处理法的普遍应用。

发明内容

本发明旨在提供一种结构合理，极板不易钝化，电化学反应快，处理效率高，成本低和体积相对较小的废水电化处理装置，以克服已有技术的不足。

本发明实现其宗旨的技术构想，一是改变极板的结构，以缩小其体积和降低其造价，提高电化学反应工作面积，有效提高其处理效率；二是对极板表面实施除垢洁净处理，以有效避免极板钝化，保障极板正常工作和电化学反应速度，提高使用寿命；三是采取多元紊流机制，加快废水氧化、还原、絮凝、气浮、杀菌消毒和吸附过程，以有效提高电化学反应速度，提高废水净化效果和废水处理效率，从而实现本发明的目的。

基于上述技术构想，本发明实现其目的的技术方案是：

一种废水电化处理装置，包括第一极板和第二极板组成的极板副，其创新点在于，还包括绝缘件底座，绝缘件基座，绝缘件漂浮物收集盘，用来清除极板表面结垢和使被处理废水产生紊流的毛刷组件，废水处理管路和带有PLC控制器的电控器，而其：

所述第一极板和第二极板均呈圆筒状，且第二极板有间距套装在第一极板的外部构成两者同中心布置的极板副，同时构成废水电化处理腔；

所述底座分别与第一极板和第二极板的底端密封连接；

所述基座的外圆面与第一极板的内圆面相配装，基座的底端与底座固定连接；

所述漂浮物收集盘通过其中央通孔套装在基座的外围，且与第二极板的顶端密封配接；漂浮物收集盘的底面设有与废水电化处理腔相贯通的圆环状漂浮物溢出口；

所述毛刷组件，包括电机，螺旋架构件和与螺旋架连接的双面硬刷毛件；其电机固装在基座的顶部且与第一极板同中心布置，螺旋架构件通过其轮毂与电机轴孔静连接，而其设有双面硬刷毛件的螺旋架布置在第一极板和第二极板之间，且双面硬刷毛件的刷毛的两端，分别与第一极板和第二极板的侧壁面相抵接；

所述废水处理管路的废水入口布置在第二极板的下部，处理水出口布置在第二极板的上部，漂浮物排出口布置在漂浮物收集盘的底面；

所述带有PLC控制器的电控器分别与第一极板和第二极板以及毛刷组件的电机电连接。

由以上给出的技术方案可以明了，本发明由于其极板采用圆筒状结构，不但缩小了其体积，而且充分发挥了极板整个工作面的作用；且由毛刷组件对极板表面实施机械刮刷，有效阻碍了极板的钝化，同时由于毛刷组件旋转而使被处理水产生螺旋状紊流，而有效加快了电化学反应速度和絮凝、气浮、杀菌消毒及吸附的过程，提高了处理效率和处理效果；且由于将漂浮物的收集盘设在本装置的顶部，符合漂浮物运动机理，提高了废水净化效果，从而实现了本发明的目的。

鉴于存在于处理水液面的漂浮物是分散而间断形成的，为了避免这种分散的漂浮物，有可能随着被处理后的水从出水口流入沉淀池，增加后道水处理的工作负担，本发明还主张，还包括漂浮物刮扫件；所述刮扫件位于漂浮物收集盘的圆环状漂浮物溢出口内，且与所述毛刷组件所包括的螺旋架构件的支撑杆固定连接。由于所述刮扫件的存在，使存在于处理水液面的漂浮物集中刮扫进漂浮物收集盘内而排出本装置外。

为了适应高浓度、高色度、难降解的有毒有机污染物和重金属的废水处理，并保障废水处理过程的正常工作，进一步提高处理效果和处理效率，本发明主张其带PLC控制器的电控器以输出可调的大功率高频开关直流稳压电源电路为基础，与高频脉冲产生电路，脉冲幅度调节电路，脉冲频率调节电路，脉冲宽度调节电路，脉冲换向控制电路，多种功能保护电路，工作过程控制电路，各种参数显示电路和在线检测控制仪表等，在PLC可编程控制器的控制下，完成整个工作过程。

而其中由所述的脉冲幅度调节电路，脉冲频率调节电路，脉冲宽度调节电路和脉冲换向控制电路，构成高频脉冲电解过程。由于所述电解过程不断重复进行供电→断电→供电的过程，可使电解效率得到大幅度提高，且可使极板表面钝化层微细化；且在脉冲供电方式下，可使电解去污效果增强；且在周期换向脉冲供电的条件下，对防止极板钝化起到积极的作用，可延长极板的使用寿命；而脉冲电压幅值的可调，不但可以降低电耗，而且其电解效果会更好。

基于以上考虑，在本发明的技术方案中，还采取了以下技术结构：

在本发明技术方案中，还包括所述带PLC控制器的电控器所包括的脉冲开关电源和功率输出模块依次串联连接，功率输出模块分别与第一极板和第二极板电连接。

在本发明技术方案中，还包括所述带PLC控制器的电控器还包括脉冲幅度调节模块；所述脉冲幅度调节模块与脉冲开关电源电连接，且接受PLC控制器控制，实现工艺脉冲幅度调节。

在本发明技术方案中，还包括所述带PLC控制器的电控器还包括脉冲频率调节模块；所述脉冲频率调节模块与功率输出模块电连接，且接受PLC控制器控制，实现工艺脉冲频率调节。

在本发明技术方案中，还包括所述带PLC控制器的电控器还包括脉冲宽度调节模块；所述脉冲宽度调节模块与功率输出模块电连接，且接受PLC控制器控制，实现工艺脉冲宽度调节。

在本发明技术方案中，还包括所述带PLC控制器的电控器还包括脉冲换向控制模块；所述脉冲换向控制模块与功率输出模块电连接，且接受PLC控制器控制，实现工艺脉冲换向调节。

在本发明技术方案中，还包括所述带PLC控制器的电控器还包括工作过程控制模块；所述工作过程控制模块分别与第一极板和第二极板以及所述毛刷组件的电机电连接，且接受PLC控制器控制，实现工艺工作过程控制。

在本发明技术方案中，还包括所述带PLC控制器的电控器还包括多种保护功能模块；所述多种功能保护模块分别与脉冲开关电源，功率输出模块和第一极板，第二极板以及所述毛刷组件的电机电连接，且接受PLC控制器控制，实现工艺过程的保护。

在本发明技术方案中，所述带PLC控制器的电控器，还包括在线检测控制仪表；所述在线检测控制仪表与PLC控制器电连接，实现工艺过程各种工艺参数的监控，且实时予以调整。

在本发明技术方案中，所述带PLC控制器的电控器，还包括工艺参数显示模块；所述工艺参数显示模块与PLC控制器电连接，实现工艺参数数字显示。

以上所述的“模块”即为电路或调节（控制）器，所述调节（控制）器（模块）均为市场可供产品。

以上所述的脉冲幅度调节模块，脉冲频率调节模块，脉冲宽度调节模块和脉冲换向控制模块等工艺参数调节模块，可以根据需要选择其中1个或2个以上设置在所述电控器内，也可以将所述模块全部设置在所述电控器内。

由以上所描述的本发明智能型电化学电源可见，它具有3个明显的独立参数，即脉冲频率，脉冲电压（或电流）幅值和脉冲宽度，其中脉冲宽度Ton与脉冲周期T＝Ton+Toff之比为占空比（请参读附图1所示的脉冲波形图）。

本发明高频脉冲电解过程不断地重复进行“供电→断电→供电”，使电解效率得到大幅提高。由于通电时间小于电解处理总反应时间，电极的溶解量将少于直流电解时的溶解量。因此，脉冲电解与直流电解相比，节电的同时大幅度降低电极损耗。由于施加脉冲电信号，电极上的反应时断时续，有利于扩散，降低浓差极化，从而降低电耗，并使电极表面钝化层细微化。

电解槽内的电流是离子在电场作用下流动而成的。本发明在供电时间内，离子浓度迅速降低，而在不断电时间内，离子浓度又会得到迅速恢复和补充，所以在脉冲供电方式下，电流密度要比直流供电的电流密度有所提高，这就使电解去污效果增强。

周期换向脉冲是在正向脉冲后经暂短的间隔后，紧跟一个反向脉冲，使电极极板上的脉冲电压交替互换工作。本发明在电解过程中，由于施加周期换向的脉冲信号，既具备脉冲电解的特点，又由于两电极均可溶，更有利于存在于废水中的金属离子与胶体间的絮凝作用。同时两极极性的经常变换，使得电极始终处于活化状态，对防止电极钝化起到积极作用，延长了电极的使用寿命。

本发明的脉冲电压幅值通常在几十伏到数百伏内可调，它相对直流电解时的供电压提高了不少。由于采用了较高的电压，可以大大降低总电流强度和减少电解时间，从而提高电流效率，降低电耗、材耗，电解效果也会更好。

由于整个平均电耗降低，电流减少，因此本发明设备运行安全可靠。

为了在基本不扩大本发明的体积条件下，进一步提高本发明的废水处理工效，本发明还主张，在所述极板副的第一极板与第二极板之间还有1个圆筒状中间极板；所述中间极板与第一极板同中心布置且其底端与底座密封连接；所述废水入口分别与第一极板与中间极板所构成的第一电化处理腔和第二极板与中间极板所构成的第二电化处理腔贯通；所述毛刷组件的螺旋架构件的设有双面硬刷毛件的螺旋架有2个且分别设在第一电化处理腔和第二电化处理腔内；所述漂浮物刮扫件分别与螺旋架构件的支撑杆固定连接。但并不局限于此，也就是说，所述中间极板可以有2个以上。

上述技术方案得以实施后，本发明所具有的结构合理，体积小，极板不易钝化，处理效率高，运行成本低，高频脉冲方式更适合催化电解而电化反应快，稳压、稳流精度高，电源输出纹波低而对电网干扰小，操作维护简便，易实现自动化生产过程，具备多种自动保护功能而运行安全可靠等特点，是显而易见的。

附图说明

图1是本发明电源的典型波形图；

图2是本发明一种具体实施方式的结构示意图；

图3是图2所示的螺旋架6-2-1的结构立体示意图；

图4是本发明一种具体实施方式电源系统示意图；

图5是本发明另一种具体实施方式的结构示意图，图中所示中间极板11是1个，也可以是2个以上。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明具体实施方式作简要描述。

具体实施方式之一，如附图2~4所示。

一种废水电化处理装置，包括第一极板1和第二极板2组成的极板副，还包括绝缘件底座3，绝缘件基座4，绝缘件漂浮物收集盘5，用来清除极板表面结垢和使被处理废水产生紊流的毛刷组件6，废水处理管路7和带有PLC控制器的电控器8，而其：

所述第一极板1和第二极板2均呈圆筒状，且第二极板2有间距套装在第一极板1的外部构成两者同中心布置的极板副，同时构成废水电化处理腔9；

所述底座3分别与第一极板1和第二极板2的底端通过高强度树脂层和螺钉密封连接；

所述基座4的外圆面与第一极板1的内圆面相配装，基座4的底端与底座3固定连接；

所述漂浮物收集盘5通过其中央通孔套装在基座4的外围，且与第二极板2的顶端通过高强度树脂层密封配接；漂浮物收集盘5的底面设有与废水电化处理腔9相贯通的圆环状漂浮物溢出口5-1；

所述毛刷组件6，包括电机6-1，螺旋架构件6-2和与螺旋架6-2-1连接的双面硬刷毛件6-2-2；其电机6-1固装在基座4的顶部且与第一极板1同中心布置，螺旋架构件6-2通过其轮毂与电机6-1轴孔静连接，而其设有双面硬刷毛件6-2-2的螺旋架6-2-1布置在第一极板1和第二极板2之间，且双面硬刷毛件6-2-2的刷毛的两端，分别与第一极板1和第二极板2的侧壁面相抵接；

所述废水处理管路7的废水入口7-1布置在第二极板2的下部，被处理水出口7-2布置在第二极板2的上部，漂浮物排出口7-3布置在漂浮物收集盘5的底面；

所述带有PLC控制器的电控器8分别与第一极板1和第二极板2以及毛刷组件6的电机6-1电连接。

所述带PLC控制器的电控器8所包括的脉冲开关电源8-1和功率输出模块8-2依次串联连接，功率输出模块8-2分别与第一极板1和第二极板2电连接。

所述带PLC控制器的电控器8还包括脉冲幅度调节模块8-3；所述脉冲幅度调节模块8-3与脉冲开关电源8-1电连接，且接受PLC控制器控制，实现工艺脉冲幅度调节。

所述带PLC控制器的电控器8还包括脉冲频率调节模块8-4；所述脉冲频率调节模块8-4与功率输出模块8-2电连接，且接受PLC控制器控制，实现工艺脉冲频率调节。

所述带PLC控制器的电控器8还包括脉冲宽度调节模块8-5；所述脉冲宽度调节模块8-5与功率输出模块8-2电连接，且接受PLC控制器控制，实现工艺脉冲宽度调节。

所述带PLC控制器的电控器8还包括脉冲换向控制模块8-6；所述脉冲换向控制模块8-6与功率输出模块8-2电连接，且接受PLC控制器控制，实现工艺脉冲换向调节。

所述带PLC控制器的电控器8还包括工作过程控制模块8-7；所述工作过程控制模块8-7分别与第一极板1和第二极板2以及所述毛刷组件6的电机6-1电连接，且接受PLC控制器控制，实现工艺工作过程控制。

所述带PLC控制器的电控器8还包括多种保护功能模块8-8；所述多种功能保护模块8-8分别与脉冲开关电源8-1，功率输出模块8-2和第一极板1，第二极板2以及所述毛刷组件6的电机6-1电连接，且接受PLC控制器控制，实现工艺过程的保护。

所述带PLC控制器的电控器8还包括在线检测控制仪表8-9；所述在线检测控制仪表8-9与PLC控制器电连接，实现工艺过程各种工艺参数的监控，且实时予以调整。

所述带PLC控制器的电控器8还包括工艺参数显示模块8-10；所述工艺参数显示模块8-10与PLC控制器电连接，实现工艺参数数字显示。

具体实施方式之二，请参读附图2~4。

一种废水电化处理装置，除了还包括3个漂浮物刮扫件10；所述刮扫件10位于漂浮物收集盘5的圆环状漂浮物溢出口5-1内，且与所述毛刷组件6所包括的螺旋架构件6-2的3根支撑杆6-2-3固定连接。之外，其它均如同具体实施方式之一。

具体实施方式之二，是本发明所主张的一种典型的具体实施方式。

具体实施方式之三，如附图5所示并请参读附图2-4.

一种废水电化处理装置，除了还包括在所述极板副的第一极板1与第二极板2之间还有1个圆筒状中间极板11；所述中间极板11与第一极板1同中心布置且其底端与底座3密封连接；所述废水入口7-1分别与第一极板1与中间极板11所构成的第一电化处理腔12和第二极板2与中间极板11所构成的第二电化处理腔13贯通；所述毛刷组件6的螺旋架构件6-2的设有双面硬刷毛件6-2-2的螺旋架6-2-1有2个，且分别设在第一电化处理腔12和第二电化处理腔13内；所述6个漂浮物刮扫件10，分别与螺旋架6-2-1的6个支撑杆6-2-3固定连接之外，其它均如同具体实施方式之一或之二。

上述具体实施方式之一所采用的第一极板1的外径为Ф200mm，第二极板2的外径为Ф300mm，两者的壁厚均为3~5mm，用铝合金挤压成型；两者的高度在300~500mm范围；废水入口7-1和废水出口7-2的口径均为Ф35mm；其废水处理量在0.5~1T/h范围内。处理水水质达到国家严控区排放水水质标准。

若将若干个本发明并联起来组成本发明并联结构，则可以进一步提高其废水处理量。

本发明实际使用的简要描述是，将本发明设置在废水储存池的低位，接通废水储存池与本发明废水入口7-1的管路（在管路上加设滤网），废水自流通过本发明电化处理后的含有絮凝物的处理水，由本发明的处理水出口7-2导入沉淀池经沉淀后即得净化水。其废水处理量可通过设在废水管路上的阀门调控。若本发明设置在废水储存池的高位时，则在废水管路上要加设水泵。

本发明可用于包括电镀、印染、化工等在内的工业废水和生活废水的净化处理，也可以用于蓝藻水净化处理。尤其是大型集团、宾馆和养殖企业等使用本发明，将更是合适、经济的。

Claims

1.一种废水电化处理装置，包括第一极板（1）和第二极板（2）组成的极板副，其特征在于，还包括绝缘件底座（3），绝缘件基座（4），绝缘件漂浮物收集盘（5），用来清除极板表面结垢和使被处理废水产生紊流的毛刷组件（6），废水处理管路（7）和带有PLC控制器的电控器（8），而其：

所述第一极板（1）和第二极板（2）均呈圆筒状，且第二极板（2）有间距套装在第一极板（1）的外部构成两者同中心布置的极板副，同时构成废水电化处理腔（9）；

所述底座（3）分别与第一极板（1）和第二极板（2）的底端密封连接；

所述基座（4）的外圆面与第一极板（1）的内圆面相配装，基座（4）的底端与底座（3）固定连接；

所述漂浮物收集盘（5）通过其中央通孔套装在基座（4）的外围，且与第二极板（2）的顶端外壁密封配接；漂浮物收集盘（5）的底面设有与废水电化处理腔（9）相贯通的圆环状漂浮物溢出口（5-1）；

所述毛刷组件（6），包括电机（6-1），螺旋架构件（6-2）和与螺旋架（6-2-1）连接的双面硬刷毛件（6-2-2）；其电机（1）固装在基座（4）的顶部且与第一极板（1）同中心布置，螺旋架构件（6-2）通过其轮毂与电机（6-1）轴孔静连接，而其设有双面硬刷毛件（6-2-2）的螺旋架（6-2-1）布置在第一极板（1）和第二极板（2）之间，且双面硬刷毛件（6-2-2）的刷毛的两端，分别与第一极板（1）和第二极板（2）的侧壁面相抵接；

所述废水处理管路（7）的废水入口（7-1）布置在第二极板（2）的下部，处理水出口（7-2）布置在第二极板（2）的上部，漂浮物排出口（7-3）布置在漂浮物收集盘（5）的底面；

所述带有PLC控制器的电控器（8）分别与第一极板（1）和第二极板（2）以及毛刷组件（6）的电机（6-1）电连接。

2.根据权利要求1所述的废水电化处理装置，其特征在于，还包括漂浮物刮扫件（10）；所述刮扫件（10）位于漂浮物收集盘（5）的圆环状漂浮物溢出口（5-1）内，且与所述毛刷组件（6）所包括的螺旋架构件（6-2）的支撑杆（6-2-3）固定连接。

3.根据权利要求1或2所述的废水电化处理装置，其特征在于，所述带PLC控制器的电控器（8）所包括的脉冲开关电源（8-1）和功率输出模块（8-2）依次串联连接，功率输出模块（8-2）分别与第一极板（1）和第二极板（2）电连接。

4.根据权利要求3所述的废水电化处理装置，其特征在于，所述带PLC控制器的电控器（8）还包括脉冲幅度调节模块（8-3）；所述脉冲幅度调节模块（8-3）与脉冲开关电源（8-1）电连接，且接受PLC控制器控制，实现工艺脉冲幅度调节。

5.根据权利要求3所述的废水电化处理装置，其特征在于，所述带PLC控制器的电控器（8）还包括脉冲频率调节模块（8-4）；所述脉冲频率调节模块（8-4）与功率输出模块（8-2）电连接，且接受PLC控制器控制，实现工艺脉冲频率调节。

6.根据权利要求3所述的废水电化处理装置，其特征在于，所述带PLC控制器的电控器（8）还包括脉冲宽度调节模块（8-5）；所述脉冲宽度调节模块（8-5）与功率输出模块（8-2）电连接，且接受PLC控制器控制，实现工艺脉冲宽度调节。

7.根据权利要求3所述的废水电化处理装置，其特征在于，所述带PLC控制器的电控器（8）还包括脉冲换向控制模块（8-6）；所述脉冲换向控制模块（8-6）与功率输出模块（8-2）电连接，且接受PLC控制器控制，实现工艺脉冲换向调节。

8.根据权利要求3所述的废水电化处理装置，其特征在于，所述带PLC控制器的电控器（8）还包括工作过程控制模块（8-7）；所述工作过程控制模块（8-7）分别与第一极板（1）和第二极板（2）以及所述毛刷组件（6）的电机（6-1）电连接，且接受PLC控制器控制，实现工艺工作过程控制。

9.根据权利要求3所述的废水电化处理装置，其特征在于，所述带PLC控制器的电控器（8）还包括多种保护功能模块（8-8）；所述多种功能保护模块（8-8）分别与脉冲开关电源（8-1），功率输出模块（8-2）和第一极板（1），第二极板（2）以及所述毛刷组件（6）的电机（6-1）电连接，且接受PLC控制器控制，实现工艺过程的保护。

10.根据权利要求3所述的废水电化处理装置，其特征在于，所述带PLC控制器的电控器（8）还包括在线检测控制仪表（8-9）；所述在线检测控制仪表（8-9）与PLC控制器电连接，实现工艺过程各种工艺参数的监控，且实时予以调整。

11.根据权利要求3所述的废水电化处理装置，其特征在于，所述带PLC控制器的电控器（8）还包括工艺参数显示模块（8-10）；所述工艺参数显示模块（8-10）与PLC控制器电连接，实现工艺参数数字显示。

12.根据权利要求1所述的废水电化处理装置，其特征在于，在所述极板副的第一极板（1）与第二极板（2）之间还有1个圆筒状中间极板（11）；所述中间极板（11）与第一极板（1）同中心布置且其底端与底座（3）密封连接；所述废水入口（7-1）分别与第一极板（1）与中间极板（11）所构成的第一电化处理腔（12）和第二极板（2）与中间极板（11）所构成的第二电化处理腔（13）贯通；所述毛刷组件（6）的螺旋架构件（6-2）的设有双面硬刷毛件（6-2-2）的螺旋架（6-2-1）有2个，且分别设在第一电化处理腔（12）和第二电化处理腔（13）内；所述漂浮物刮扫件（10）分别与螺旋架构件（6-2）的支撑杆（6-2-3）固定连接。