CN102642897A - 一种用于重金属废水处理的电化学处理设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于重金属废水处理的电化学处理设备，其结构包括反应槽体和设置于反应槽体内的极板，所述极板包括可溶性极板和惰性极板，可溶性极板由铁极板和铝极板组成，以石墨极板为惰性极板与电源连接。本发明采用多种材料的极板混合布置，解决了极板消耗快以及电能损耗大的问题。
Description
技术领域
本发明属于资源环境技术领域，具体涉及一种用于重金属废水处理的电化学处理设备。
背景技术
目前用于重金属废水处理的电化学处理设备所用到的极板材料一般为铁和铝，铁、铝极板均为可溶性极板。目前用于重金属废水处理电化学的极板一般是铁极板（由于价格便宜， 为了降低运行成本，一般都选择铁极板）。
采用单一的铁极板作为极板，电化学处理出水中的絮体沉降性能相对较好，但对重金属离子的处理效果不佳，为了保证处理效果需消耗更多的铁极板，但过多的铁极板消耗一方面使能耗增加，另一方面使出水产生泛黄和变黑，为了保证出水水质要求，需增加pH值调节等后续处理过程，增加运行成本。
采用单一的铝极板作为极板，对重金属离子的处理效果相对较好，但出水絮体的沉降性能不佳，为了保证沉降效果，一方面需消耗更多的极板，另一方面需在出水中添加絮凝剂保证出水，增加运行成本。
因此采用单一性铁、铝的极板，极板消耗量大有资料显示极板使用最短的只有7天，一般的情况下极板能使用15天，增加了运行成本同时缩短了极板使用寿命；另外，铜板与可溶性极板的连接处易生成氧化物，且易松动，从而导致连接处电阻增大，造成了较大的电能损耗，同时极板消耗的均匀性难以保证，导致了极板浪费。这在一定程度上限制了电化学设备的应用。
发明内容
本发明旨在解决上述设备在实际应用中存在的问题，提供一种结构更优的电化学处理设备。
为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
所述用于重金属废水处理的电化学处理设备，包括反应槽和安装于反应槽内的极板，所述极板包括可溶性极板和惰性极板，可溶性极板由铁极板和铝极板组成，惰性极板与电源连接；
其中，所述的惰性极板为石墨极板；
其中，所述铁极板与铝极板的数量设置比例为2：8至9：1，优选为7：3至9：1，更有选为8：2；
其中，所述惰性极板通过铜板与电源连接。
本研发的电化学设备主要的处理对象是含重金属废水，利用了电化学技术。
与本行业同等的电化学处理设备相比，本发明的有益效果是：
（1）采用铁铝混合极板，能将铁极板与铝极板的处理优势相结合，放大两种极板各自的优点，实现优势互补（该原理与复合絮凝剂相似），降低极板的消耗量，减小能耗。
（2）石墨极板是模块中的辅助极板部分，起连接作用，电源只与石墨极板连接，有效防止连接处形成氧化物及易松动的问题，从而保证良好连接，降低电能损耗，保证可溶性极板消耗的均匀性，避免极板浪费。
（3）石墨极板不用更换，属于固定极板，而需更换的可溶性的铁铝极板不用直接与电源连接，而是通过石墨极板及废水通电，只需要将极板装于反应槽中，而不需要繁琐的将每块可溶性的极板都与电源连接，因此在一定程度上简化了极板的更换难度，极大的缩短了极板的更换时间。
（4）本发明采用铁极板、铝极板及石墨极板等多种材料极板混合布置，针对不同水质的污水，通过调整铁铝极板的比例达到预期处理效果，扩大设备的处理应用范围。
（5）总之，本发明采用多种材料的极板混合布置，解决了极板消耗快、电能损耗高等问题。
附图说明
图1为本发明的电化学处理设备的结构示意图；
图2为本发明的电化学处理设备的俯视图。
图中：1、反应槽；2、惰性极板（石墨极板）；3、可溶性极板（铁、铝极板）；4、铜板；5、电源。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1：
如图1所示，本发明的电化学处理设备，包括反应槽体1和设置于反应槽内的惰性极板2及可溶性极板3，可溶性极板3由铁极板和铝极板组成，以石墨极板作为惰性极板2通过铜板4与电源5连接。
实施例2
采用模拟实验废水进行研究，就混合极板与单一性极板的处理效果，极板消耗进行了研究。
模拟实验废水主要重金属因子为Cu 、Zn及六价铬，配制的原水浓度见表1。
表1 模拟实验废水水质 （单位：mg/L）
通过本发明对模拟废水进行处理，主要研究了混合极板与单一极板两种工况下的极板消耗情况及处理效果。电化学处理设备的基本参数如下：极板间距3cm，电压及电流随着工况的不同而变化；处理过程如下：首先调节模拟废水pH值及电导率进行预处理，然后采用本发明对废水进行处理，对原水及处理出水采用原子吸收仪进行检测分析（六价铬采用分光光度法），处理出水（包括絮体）中铁铝含量的测定采用原子吸收仪进行检测分析。通过调节电流密度，可以实现不同的极板消耗及处理效果。在不同的极板比例条件下，采用相同的电流密度，以研究极板比例对处理效果的影响，数据见表2；通过调节电流密度以使不同极板材料比例的条件下得到相近的处理效果，以研究不同极板比例下电流密度的变化情况，从而间接体现极板的消耗量，相关数据见表3。
表2 相同的电流条件下的不同铁铝极板比的处理效果
电流密度稳定在141.3A/m2的条件下： （单位：mg/L）
由此可见，在相同的电流密度条件下，采用铁铝极板比例在7:3-9:1之间时，处理效果较其他范围好，采用铁铝极板为8：2时的处理效果相对更佳。
表3 相近的处理效果下不同铁铝极板比下的电流密度
其中以物质的量计量的极板消耗量下，铁铝混合极板的消耗量为铁铝极板的累加。
由此可见，在相同进水条件，出水水质相近的情况下，相对于单一铁、铝极板，采用铁铝混合极板需要电流密度相对要小，极板消耗量也较小，从而降低能耗，减少了极板的消耗量。
Claims (6)
1.一种用于重金属废水处理的电化学处理设备，包括反应槽体和设置于反应槽体内的极板，其特征在于，所述极板包括可溶性极板和惰性极板，可溶性极板由铁极板和铝极板组成，惰性极板与电源连接。
2.如权利要求1所述的电化学处理设备，其特征在于，所述惰性极板为石墨极板。
3.如权利要求1所述的电化学处理设备，其特征在于，所述铁极板与铝极板的数量设置比例为2：8至9：1。
4.如权利要求3所述的电化学处理设备，其特征在于，所述铁极板与铝极板的数量设置比例为7：3至9：1。
5.如权利要求4所述的电化学处理设备，其特征在于，所述铁极板与铝极板的数量设置比例为8：2。
6.如权利要求1或2所述的电化学处理设备，其特征在于，所述惰性极板通过铜板与电源连接。
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