CN102259957A

CN102259957A - 一种污水处理电解池

Info

Publication number: CN102259957A
Application number: CN2011102134562A
Authority: CN
Inventors: 张列平; 王选民
Original assignee: Chengdu K & M Metals Co Ltd
Current assignee: Chengdu K & M Metals Co Ltd
Priority date: 2011-07-28
Filing date: 2011-07-28
Publication date: 2011-11-30

Abstract

本发明公开了一种污水处理电解池包括池体，池体内设置有至少两个极板，所述极板与电源相连，所述极板安装于池体中部，所述极板底端与池体底部内壁之间留有间距，所述池体内极板所在区域形成电解区，所述池体内位于电解区下方的间距区域为污水区，所述池体内位于电解区上方的区域为净水区；由于净水区设置在紧邻电解区的上方，电解产生的絮凝物极少部分沉降至池体底部，大部分随气泡漂浮至水体表面形成金属氧化物悬浮层，在净水区内的絮凝物含量低，水质好。

Description

一种污水处理电解池

技术领域

本发明涉及一种水处理装置，特别是一种用于处理油田、电镀、印染等工业领域污水和垃圾压榨污水的电解池。

背景技术

工业废水是指工业生产过程中产生的废水、污水和废液,其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物和产品以及生产过程中产生的污染物。随着工业的迅速发展,废水的种类和数量迅猛增加,对水体的污染也日趋广泛和严重,威胁人类的健康和安全。因此,对于保护环境来说,工业废水的处理比城市污水的处理更为重要。现多采用化学方法对工业废水进行处理, 处理方法为：将污水初步过滤以后，通过向污水中添加化学制剂，中和废水中残留的有害离子，通过化学手段净化水质，但存在以下问题：采用化学方法处理成本高、且易产生二次污染，且处理效果差,经常达不到排放标准，存在巨大管理风险。

现有技术中常采用电解法进行污水处理，在电解池中装有极板，极板沿平行于电解池底部的方向从底至顶设置有多块极板，在极板上交替设置有开口，污水从底部进入电解池，自底向上绕极板上的迷宫型开口，绕经各极板后，最终从顶部流出，各极板分别连接电源的正负极，通电后，在外电场作用下，阳极失去电子发生氧化反应，阴极获得电子发生还原反应，有害物质被去除。但其仍存在以下不足之处：

1、在对含有重金属物质的污水进行电解处理时，因电解水的作用所产生氢气和氧气与污水中的重金属物质发生化学的还原和氧化反应，使得池体内电解区内的水体中，含有较多重金属离子及絮凝物，虽其经过了电解处理但其水质仍然欠佳；同时，电解过程中产生的细小气泡会带动质量较小的絮凝物或金属离子附在气泡上浮，金属离子接触空气后形成金属氧化物，质量较轻的金属氧化物在水面汇集后沉降，对电解池中电解区内的水造成二次污染，同时，金属氧化物在堆积在极板上以后，影响电解效率。

2、由于电解过程中产生的细小气泡，使质量较小的絮凝物或金属离子附在气泡上浮，接触空气后在液面与空气接触处产生有色的金属氧化物，金属氧化物在水体顶面汇集，并形成悬浮的废渣层，使水体顶部的水质受到影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种电解后杂质含量低、净水效果更好的污水处理电解池。

本发明采用的技术方案是这样的：一种污水处理电解池包括池体，池体内设置有至少两个极板，所述极板与电源相连，所述极板安装于池体中部，所述极板底端与池体底部内壁之间留有间距，所述极板所在区域形成电解区，所述池体内位于电解区下方的间距区域为污水区，所述池体内位于电解区上方的区域为净水区。

所述池体内位于净水区上方的区域为废渣区；采用这样的结构，富含金属离子的水体与空气接触处产生有色的金属氧化物，在净水区上方形成悬浮的废渣区。

所述极板与池体底面的夹角为45°～135°。

所述极板之间相互平行，所述极板厚度为1.5mm～10mm；采用这样的结构，电解区内电场强度更加均匀。

所述相邻两极板的间距为3mm～20mm。采用这样的结构，可以在消耗最少电能的情况下保证电解效率，同时便于金属氧化物及其絮凝物的升降。

所述极板为铁制极板。采用铁制极板易于加工，同时成本低廉，电解后形成的铁离子也极易与空气氧化，形成的氧化物漂浮在水面不易沉降。

所述极板与池体内侧可拆装连接。采用这样的结构，可以便于更换易耗的极板。

所述池体内侧设置有至少一对极板卡槽，所述极板卡槽分别设置在池体相对置的内壁上。采用这样的结构，拆装方便。

所述污水区连通有进水口。采用这样的结构，电解池的污水可以采用软管、硬管、直排等多种形式进入进水口，也可以采用泵加压输入。

所述净水区连通有净水出口。采用这样的结构，净水区通过净水出口与外部连通，可使出水方式采用软管、硬管、直排等多种形式，适用于多种不同的工况。

所述废渣区连通有废渣出口。对含有重金属物质的污水进行电解处理时，有别于普通电解，金属离子随电解所得的氢气和氧气向上移动，并在液面与空气接触处形成有色的金属氧化物，漂浮在水面上，通过加设废渣出口，可以当金属氧化物漂浮物形成以后，通过废渣出口将金属氧化物漂浮物排出。

所述电源为脉冲电源。采用这样的结构，可根据污水质量选择所需的电解参数，在电解过程中，通过脉冲电源可对极板正负极方向进行调节，避免极板因长时间不更换极向，导致极板消耗过快。

所述脉冲电源为换向脉冲电源。采用这样的结构，实现极板间的自动换向。

所述脉冲电源的频率为3kHz～30kHz。脉冲电源采用频率在3kHz～30kHz的范围内，消耗电量更小，且电解效果佳。

所述脉冲电源的电压为50V～600V，所述脉冲电源的占空比为10%～90%。脉冲电源采用电压为50V～600V，占空比为10%～90%，消耗电量更小，且电解效果佳。

所述池体内层为绝缘层。采用这样的结构，在电解池内层起到绝缘的作用，以避免池体内壁干扰电解效果、增加耗电量。

优选的，极板与池体底面间的夹角为90°，换向脉冲电源的频率为10～20kHz，换向脉冲电源为200～500V，占空比为30%～60%，电解区相邻极板的间距为4～10mm，极板的厚度为2～4mm；采用这样的技术方案，可使污水处理的效果最佳。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：污水由底至上流经电解区充分电解处理，由于净水区设置在紧邻电解区的上方，电解产生的絮凝物极少部分沉降至池体底部，大部分随气泡漂浮至水体表面形成金属氧化物悬浮层，在净水区内的杂质含量低，水质好。

更进一步的，当废渣层在水面汇集后，在污水区中沉积，通过污水注入时的冲力，带动沉积的金属氧化物再次进入电解区域进行电解处理或反冲掉。

更进一步的，通过高频脉冲电流的换向和振动作用，可避免杂质粘附在极板上，从而在提高电解效率的同时，电耗、铁耗都更少。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明污水处理电解池的结构示意图；

图2是本发明污水处理电解池区域示意图；

图3是现有技术中污水处理电解池内极板和水流向示意图。

图中标记：池体—1；极板—2；脉冲电源—3；污水区—4；电解区—5；净水区—6；废渣区—7；进水口—8；净水出口—9；废渣出口—10；卡槽—11；保护壳—12；撇渣器—13。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1和图2所示，本发明污水处理电解池包括池体1，池体1内部整体呈长方体型，池体1内部从下到上依次为污水区4、电解区5、净水区6和废渣区7，其中，极板2底端与池体1底部内壁间设置有间距，电解区5是池体1内部位于极板2高度所在的区域，污水区4是废水从池体1底部的进水口输入至池体1内后尚未电解的水体区，污水区4位于池体1底部与电解区5之间的区域内，因电解水的作用，产生氢气和氧气，能对废水中污染物起化学还原和氧化作用，并能产生细小的气泡，使絮凝物或油分附在气泡上浮升至顶部，形成废渣区7，废渣区7通常是漂浮在池面顶部，位于电解区5上方及废渣区7之间部分的区域为净水区6。池体1中部设置有至少两块相互平行的极板2，池体1由绝缘材料制成，每块极板2均与脉冲电源3相连，通电后相邻的两个极板2构成一个电解通道，相邻极板2之间的间距需保证电能消耗较少而又便于安装、运行和维修，相邻极板2的间距为3mm～20mm，即电解通道的宽度为3mm～20mm；

极板2沿倾斜于池体1底板的方向安装在池体1的两个侧壁上，优选的，极板2与池体1底面的夹角为45°～135°，安装定位后各极板2底部与池体1底部的距离相同，即各极板2均位于池体1同样的高度上，池体1底部位于池体1中部的下方。极板2的截面为矩形，极板2的厚度为1.5mm～10mm。

优选的，在池体1的侧壁上预设有用以安装极板2的卡槽11，极板2插入卡槽11定位。

为了使池体1不受外界磕碰，可在池体1外侧设置一个保护壳12，保护壳12由耐冲击的不锈钢或碳素钢等金属材料制成,或采用玻璃钢等非金属材料。

脉冲电源3按照一定的时间规律，向极板2正向充电一段时间，然后反向给极板2充电一段时间，然后又正向充电一段时间，形成正向充电→反向充电→正向充电的交替流程，即如此反复执行，构成脉冲电源3交替循环。通过对脉冲电源3输出信号的改变，切换电解通道的电流方向。通过这样的正负极交替电源加载，可减小相邻极板2自身铁离子的的消耗，同时由于两极均可溶，更有利于金属离子与胶体间的絮凝作用。优选的，脉冲电源3的频率为10kHz至20kHz。优选的，脉冲电源3的电压为200V至500V。

优选的，脉冲电源3的电压为200V～600V，脉冲电源3的频率为10kHz～20kHz，占空比为30%～60%，输出的波形为矩形方波。

池体1底部设置有工业废水的进水口8，进水口8与池体1内部的污水区4连通，在进水口8上设置有过滤器6；池体1内位于污水区4上方的区域为电解区5，极板2设置在电解区5内，池体1内电解区5上方为净水区6，净水区6与净水出口9连通，净水出口9设置在池体1上部的侧壁上，净水区6上方为废渣区7，废渣区7连通有废渣出口10，因电解水的作用，产生氢气和氧气，能对废水中污染物起化学还原和氧化作用，并能产生细小的气泡，使絮凝物或油分附在气泡上浮升至废渣区7，形成浮升至液面的有色的金属氧化物，通过废渣出口10后排出。

池体1顶部的水体中的污染物可以是通过废渣出口10排出，也可以通过池体1顶部与净水一起排出后，在外部沉淀，可同样达到排渣净水的效果。

实施例1：

如图1至图2所示，本发明污水处理电解池包括池体1，池体1内部整体呈正方体形或长方体形，池体1外侧设置有一个保护壳12，保护壳12可由金属材料制成，如不锈钢等，或由非金属材料制成，如玻璃钢等。池体1的内壁由绝缘材料制成，池体1底部设置有工业废水的进水口8，进水口8与池体1内部的污水区4连通，在进水口8上设置有过滤器6；池体1内污水区4上方为电解区5，极板2设置在电解区5内，池体1内电解区5上方为净水区6，净水区6与净水出口9连通，因电解水的作用，在阳极产生氢气和氧气，能对废水中污染物起化学还原和氧化作用，并能产生细小的气泡，使絮凝物或油分附在气泡上浮升至净水区6，形成有色的金属氧化物并浮升至净水区6，净水出口连通有沉积池，通过净水出口将净水连同废渣一同排出，废渣及净水在沉积池内自沉淀分离。

池体1内设置有两块相互平行的极板2，极板2与池体1内侧可拆装连接，优选的，池体1内侧设置有至少一对卡槽11，卡槽11分别设置在池体1相对置的内壁上。池体1底面与极板2间的夹角为120°，两块极板2的间距为10mm，即电解通道的宽度为10mm，极板2的厚度为1.5mm，极板2与池体1底部的间距均为100mm，两块极板2均与脉冲电源3相连，通过对脉冲电源3输出信号的改变，切换电极之间电解通道的电流方向，脉冲电源3的频率为3kHz，脉冲电源3的电压为100V，占空比为50%，输出的波为矩形方波，通过极板2单位面积的脉冲的平均电流是0.5A/dm²。

污水中主要由金属氧化物、喷涂和生活污物组成，污水主要成分如下：CODcr：270.1mg/L；pH =7.0；SS：1550mg/L；铝离子：7.2mg/L；硫酸根离子：3.1mg/L；氯离子:28mg/L。其中，作为对照组的原方案采用氢氧化钠、聚丙烯酰胺和水净化剂配比后进行化学处理。

处理后水质指标如下：

序号	对比项目	原污水	原方案	本实施例
					1	COD ，mg/L	270.1	＞100	＜60
2	SS， mg/L	1550	50	<11.2
					3	PH	7.0	7.2	6.8-7.4

实施例2：

如图1至图2所示，本发明污水处理电解池包括池体1，池体1底部设置有工业废水的进水口8，池体1内高于进水口8的地方设置有净水出口9。池体1内设置有三块极板2，池体1底面与极板2间的夹角为45°，在池体1的侧壁上预设有用以安装极板2的卡槽11，极板2通过该卡槽11插入池体1后定位，三块极板2的间距为20mm，即电解通道的宽度为20mm，极板2的厚度为10mm，极板2与池体1底部的间距均为80mm，三块极板2均与脉冲电源3相连，其中脉冲电源3的脉冲可以是非固定周期的脉冲，通过脉冲电源3切换电解通道的电流方向，脉冲电源3为400V，占空比约为20%，通过极板2单位面积的脉冲的平均电流是0.2A/dm²，处理后水质指标如下：

序号	对比项目	原污水	原方案	本实施例
					1	COD ，mg/L	270.1	＞100	＜84
2	SS， mg/L	1550	50	<11.4
					3	PH	7.0	7.2	6.8-7.3

实施例3：

如图1至图2所示，本发明污水处理电解池包括池体1，池体1底部设置有工业废水的进水口8，进水口8与池体1内部的污水区4连通，在进水口8与池体1之间设置有过滤器6；池体1内污水区4上方为电解区5，极板2设置在电解区5内，池体1内电解区5上方为净水区6，净水区6与净水出口9连通，净水区6上方为废渣区7，废渣区7上设置有集渣装置，废渣区7连通有废渣出口10，因电解水的作用，在阳极产生氢气和氧气，能对废水中污染物起化学还原和氧化作用，并能产生细小的气泡，使絮凝物或油分附在气泡上浮升至废渣区7，形成浮升至液面的有色的金属氧化物，通过集渣装置将其扫略至废渣出口10后排出。

池体1内设置有二十个极板2，池体1底面与极板2间的夹角为80°，二十个极板2的间距为3mm，即电解通道的宽度为3mm，极板2的厚度为2mm，极板2与池体1底部的间距均为100mm，二十个极板2均与具有固定换向周期的脉冲电源3相连，形成十九个电解通道。通过具有固定换向周期的脉冲电源3的脉冲，固定时间间隔地切换一次电流正负极方向；净水出口9上方设置有撇渣器13，具有固定换向周期的脉冲电源3的频率为17kHz，具有固定换向周期的脉冲电源3为600V，占空比为90%，通过极板2单位面积的脉冲的平均电流是1A/dm²，处理后水质指标如下：

序号	对比项目	原污水	原方案	本实施例
					1	COD，mg/L	270.1	＞100	＜80
2	SS， mg/L	1550	50	<10
					3	PH	7.0	7.2	6.8-7.2

其中所检测的COD指标是指化学需氧量，利用化学氧化剂把水中的还原性物质氧化分解所消耗的氧量。SS是指悬浮物，通常悬浮物的大小都大于0.1微米，SS的组成一般包括原生动物、澡类、细菌等等，工业污水的悬浮物中，还包括金属氧化物的悬浮物。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims

1.一种污水处理电解池包括池体，池体内设置有至少两个极板，所述极板与电源相连，其特征在于：所述极板安装于池体中部，所述极板底端与池体底部内壁之间留有间距，所述池体内极板所在区域形成电解区，所述池体内位于电解区下方的间距区域为污水区，所述池体内位于电解区上方的区域为净水区。

2.根据权利要求1所述的污水处理电解池，其特征在于：所述池体内位于净水区上方的区域为废渣区。

3.根据权利要求1所述的污水处理电解池，其特征在于：所述极板与池体底面的夹角为45°～135°。

4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的污水处理电解池，其特征在于：所述极板之间相互平行，所述极板厚度为1.5mm～10mm。

5.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的污水处理电解池，其特征在于：所述相邻两极板的间距为3mm～20mm。

6.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的污水处理电解池，其特征在于：所述极板为铁制极板。

7.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的污水处理电解池，其特征在于：所述极板与池体内侧可拆装连接。

8.根据权利要求7所述的污水处理电解池，其特征在于：所述可拆卸连接的装置为在池体内壁相对设置的至少一对极板卡槽，所述极板卡槽的数量与所述极板相适配。

9.根据权利要求1所述的污水处理电解池，其特征在于：所述污水区连通有进水口。

10.根据权利要求1或权利要求9所述的污水处理电解池，其特征在于：所述净水区连通有净水出口。

11.根据权利要求2所述的污水处理电解池，其特征在于：所述废渣区连通有废渣出口。

12.根据权利要求1所述的污水处理电解池，其特征在于：所述电源为脉冲电源。

13.根据权利要求12所述的污水处理电解池，其特征在于：所述脉冲电源为换向脉冲电源。

14.根据权利要求12或权利要求13所述的污水处理电解池，其特征在于：所述脉冲电源的频率为3kHz～30kHz。

15.根据权利要求12或权利要求13中任一权利要求所述的污水处理电解池，其特征在于：所述脉冲电源的电压为50V～600V，所述脉冲电源的占空比为10%～90%。

16.根据权利要求1所述的污水处理电解池，其特征在于：所述池体内层为绝缘层。