CN102642899A

CN102642899A - 污水处理的催化电解装置

Info

Publication number: CN102642899A
Application number: CN2012101171520A
Authority: CN
Inventors: 黄援中
Original assignee: 黄援中
Current assignee: Chengdu Dyna Power Technology Co., Ltd.
Priority date: 2012-04-20
Filing date: 2012-04-20
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2032-04-20
Also published as: CN102642899B

Abstract

本发明为污水处理的催化电解装置，解决已有装置结构复杂，安装和维护不便，成本高，耗能高，使用寿命短的问题。上盖(1)与下盖(13)之间有上、下叠合排列的多个阴极板座(3)和阳极板座(2)，阴极板座(3)上有阴极板(9)，阳极板座(2)上有阳极板(11)，上、下盖，阴极板座和阳极板座通过连接锁件(5)连为柱体，柱体的轴心有驱动轴(6)穿过阴、阳极板与驱动装置(18)连接，相邻阴、阳极板之间的电解单元内的驱动轴上固连有至少一片叶片(10)，叶片的上、下表面与驱动轴(6)的一个夹角α：0°＜α＜90°，叶片上、下边与极板有间隙，阴、阳极板上分别有一个不同轴的通孔(30)，上盖(1)有出水管(8)，下盖(13)上有进水管(14)，极板座与极板，上盖、下盖连接处有密封装置(4)。

Description

污水处理的催化电解装置

技术领域：

本发明与用于工业污水处理的电解装置有关。

背景技术：

已有的污水电解装置，包括若干重叠连接的由阴极和阳极构成的电解单元。

已有电解装置存在的问题如下：

电解处理污水过程中，时时刻刻都会有污渣、污垢附着在极板表面。其中被处理污水中的钙、镁离子生成的不容盐类在极板表面的附着影响最大。夹带着其它污物在极板上的附着物是极板失去活性的最重要原因。

板板失去活性将使能耗上升，污水处理效果差。

正常情况下，电解处理污水时极板析出的H₂和O₂的微气泡附在在极板表面后并合长大，形成气帘。形成的气帘令电阻上升，附在阳极表面的O₂和极板金属元素生成金属氧化物，这是正常状况下令极板表面钝化、失去活性的主要原因。

正常电解时，极板表面生成的活性物不能及时扩散到水体中，而这些活性生成物又恰是去除高毒污染的强氧化剂，如不能及时利用，它会迅速消失，例如产生的湿性臭氧、羟基自由基OH，以及过氧化氢H₂O₂等。

由上述分析可知，这些问题不解决，电解污水处理的持续高效、低能耗就难以实现。催化电解装置也同样面临这些问题而失去催化极板的催化活性。

已有的电解装置在电解单元的阴、阳极板之间转轴上安装旋转臂，旋转臂上有嵌缝，嵌缝中装有弹性金属片除去极板上的结垢，或者在旋转臂上安装含有上、下刃面的刮刀除去极板上的结垢。这种刮垢装置有如下不足之处：

结构复杂，安装不方便，制造成本高，使用寿命短，维护成本高。

除垢功能连续性差，效果差。对极板的使用寿命有影响。

不能持续消除极板上形成的气帘。

发明内容：

本发明的目的是提供一种结构简单，成本低廉，安装方便，不需经常维护，使用方便，极板除垢除气帘效果好，极板活性高，持续处理污水效果好，耗能少，使用寿命长的污水处理的催化电解装置。

本发明是这样实现的：

本发明污水处理的催化电解装置，上盖1与下盖13之间有上、下叠合排列的多个阴极板座3和阳极板座2，阴极板座3上有阴极板9，阳极板座2上有阳极板11，上、下盖，阴极板座和阳极板座通过连接锁件5连为柱体，柱体的轴心有驱动轴6穿过阴、阳极板与驱动装置18连接，相邻阴、阳极板之间的电解单元内的驱动轴上固连有至少一片叶片10，叶片的上、下表面与驱动轴6的一个夹角α：0°＜α＜90°，叶片上、下边与极板有间隙，阴、阳极板上分别有一个不同轴的通孔30，上盖1有出水管8，下盖13上有进水管14，极板座与极板、上盖、下盖连接处有密封装置4。

每个电解单元内的叶片10为两片，分别位于驱动轴的相对两侧，两叶片10与驱动轴的夹角大小相等，方向相反。

驱动轴6为横断面为矩形的方轴，方轴与阴、阳极板的中心孔壁有间隙，叶片10与叶片轴15连接，极板与叶片轴上、下表面连接。

阴极板座和阳极板座为矩形框，极板为矩形板，矩形板上有凸块27通过极板座矩形框的凸缘的缺口分别与阴极铜排17和阳极铜排16连接。

阴极板或/和阳极板的基体表面涂覆有具有催化作用的金属氧化物。

本发明有如下优点：

本发明立式外形，全封闭结构便于极板生成的活性物质处理污水。

被处理污水在装置内连续进、出，不间断流动，不允许在装置内存在任何容气空间。亦即电解污水中产的H₂，O₂甚至是Cl₂都必须让其释入被处理水体，让其为去除污染物服务，直至被处理污水排出装置，这些气体仍然要为分离污渣做出贡献。

催化电解单元构造简单，便于安装，不需经常维护。

催化电解单元阳极是催化阳极板，阴极可以是催化阴极板，也可以是非催化阴极板。电解单元的阴、阳极极都是单极性的，即是一块极板的两表面都是同一极性。这就意味着各电解单元是以并联电路联在一起的。

每个催化电解单元内都设置叶片构成的三维扰动装置。电解单元内的被处理污水在电解单元内作三维流动。即污水在叶片的扰动作用下，在电解单元内作水平方向流动和上、下方向流动。

三维扰动装置以不锈钢驱动轴穿过每个电解单元，在每个电解单元的腔体内驱动轴上套装叶片。当三维流动装置运转时，电解单元内的被处理污水作圆周运动的同时，由于叶片旋转产生的垂直方向分力，被处理污水在电解单元内还有向上/向下的运动，从而为电解单元提供了有别于已有电解装置所没有的优点：

①极板的活性持久性显著提高；

②极板表面持久清洁，处理污水的能耗长期稳定在较低水平；

③电化学/催化电化学产生的强烈去污活性物源源不断产生，又源源不断被地释放于被处理污水，完成污物的快速去除；

④产生的H₂和O₂微气泡不再长时间附着在极板表面，而是被被三维扰动装置驱入被处理水体去完成对污染物的氧化并起到气浮分离污染物絮体的作用，并且气帘电阻随之消失。极板表面不会生成金属氧化物而钝化。

综上所述，本发明结构简单，制造成本低廉，安装方便，不需经常维护，使用方便，极板活性高，耗能少，污水处理效果好，使用寿命长。

附图说明：

图1为本发明的剖视结构图。

图2为本发明的外观结构图。

图3为阴极板座结构图。

图4为图3的A-A剖视图。

图5为图3的B-B剖视图局部。

图6为图3的C-C剖视图。

图7为阳极板结构图。

图8为阴极板结构图。

图9为叶片与驱动轴连接结构图。

图10为本发明的系统图。

具体实施方式：

本发明由如下零部件构成直立式装置

电机减速机支架以螺接固定在上盖1上，供安装电机减速机18。

上盖：工程塑料件，上设出水孔，安装出水管8(标准件)。上盖中心有圆孔，供驱动轴6通过。驱动轴在上盖中心孔处有轴承28支持。

电解单元：是装置的主体，催化电解单元是由极板座和相邻阴、阳极板组成的污水处理空间。

极板座：是塑料机架件。整机包含数十个极板座。

极板：阳极板和阴极板均为矩形板。

极板和极板座间有密封胶条4。

下盖1、下盖13上开有进出水孔，供安装进出水管。下盖为工程塑料件。

底座：矩形环形钢制件。下方焊有支承腿。

驱动轴6：不锈钢机架件。驱动轴由上盖中心孔插入，向下通过每个电解单元直至下盖之上由下盖中心处平面轴承29支持。

叶片10：工程塑料件。数量等同于电解单元数。套装在驱动轴上。

长螺杆5，钢制件或不锈钢制件。数量按装置中极板座周长情况而定。长螺杆从电机减速机支架螺孔开始穿入，经每个极板座螺孔、下盖螺孔和底座螺孔伸出装置。螺母锁紧螺杆5并压紧各层密封胶条4，完成装置装配。

极板：阴阳极都是催化极板，或者阳极是催化极板，阴极为非催化极板。

极板开有中心孔，供驱动轴穿过，极板开有过水孔，供被处理污水从一个电解单元流入另一个电解单元，极板设置了凸块27，供接取直流电。其中通孔30，接电处的位置，对于阴、阳极板来说是关于纵轴为对称的。

扰动装置由驱动轴6套装在其上的叶片10组成。叶片表面与驱动轴6的夹角为45°。

催化极板的选择。

催化极板的确选择仅针对催化阳极而言。这是催化电解装置的最常考虑的问题。

催化阳极的选择原则和催化材料范围

催化特性和经济性相结合

催化性好而稳定、价格低、工艺制造简单是第一原则。一般不去选取铂系贵金属。而是选取以某些常用金属作催化阳极板的基体，基体表面经适当工艺处理后涂覆合适的具有催化作用的金属氧化物。例如氧化铅、氧化锡等。具体采用何种涂层要视被处理污水中，那些须消除的高污染物的需要而定，一般都会作针对性选择涂层或镀层，以求经济合理。

非金属材料中的石墨及其纤维、金刚石等都可作催化阳极的基体。

由催化装置的倾向性用途确定催化阳极材料。

例如催化装置用作电絮凝、电气浮等倾向性用途，对催化阳极要求就不会苛刻，而且可向被处理污水中投加特定的且是低价格的支持电解质以阻电化学中氧化还原反应和共凝聚反应高效进行，实现大幅度地快速去除污水中的COD，BOD和SS，并有优异的脱色、除臭和消毒作用。

当被处理的污水水质明确后，装置上的催化极板便可选定。

通常电化学反应目的下，例如针对常见污染物COD(化学需氧量)、BOD(生化需氧墨)、SS(悬浮物)等，可采用非金属类催化极板，并在污水中投加适当的支持电解质，以助水处理过程高效、低能耗完成电化学中的氧化还原反应、凝聚反应和电气浮去污，实现污染物的快速高去除率。这是催化电化学最突出之处。

对高浓度油污(浮油、乳水油和溶解油)的快速高效处理时，催化极板选择同上。重金属(多种)含有氰电镀污水，也可照此选定催化极板，多种重金属的去除可达99％或更高。

当催化电解污水处理仅针对高度浓度污水提升可生化性指标(BOD/COD比值)时，例如垃圾渗滤液生化处理的预处理时，选择上述催化极板会有理想效果。

对高毒性的污水，生化处理难以达到目的但必须以生化处理手段完成处理的污水，这时对催化极板应选择必须是覆盖以催化镀/涂层的催化极板，以有效破坏高毒污染分子结构，为生化处理创造微生物存活代谢环境，而非以一般污染物的去除率作衡量。

电解装置的出水管8接固液分离槽31的固液分离室32的下部，水通过隔板35下的滤水孔36进入排放水池33。排放水池33与污渣池34之间有隔板37。污渣池排出的污渣经脱水干化后回收利用，排放水池33的排放水可直接回收利用。

Claims

1.污水处理的催化电解装置，上盖(1)与下盖(13)之间有上、下叠合排列的多个阴极板座(3)和阳极板座(2)，阴极板座(3)上有阴极板(9)，阳极板座(2)上有阳极板(11)，上、下盖，阴极板座和阳极板座通过连接锁件(5)连为柱体，柱体的轴心有驱动轴(6)穿过阴、阳极板与驱动装置(18)连接，相邻阴、阳极板之间的电解单元内的驱动轴上固连有至少一片叶片(10)，叶片的上、下表面与驱动轴(6)的一个夹角α：0°＜α＜90°，叶片上、下边与极板有间隙，阴、阳极板上分别有一个不同轴的通孔(30)，上盖(1)有出水管(8)，下盖(13)上有进水管(14)，极板座与极板，极板座与上盖、下盖连接处有密封装置(4)。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于每个电解单元内的叶片(10)为两片，分别位于驱动轴的相对两侧，两叶片(10)与驱动轴的夹角大小相等，方向相反。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于驱动轴(6)为横断面为矩形的方轴，方轴与阴、阳极板的中心孔壁有间隙，叶片(10)与叶片轴(15)连接，极板与叶片轴上、下表面连接。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于阴极板座和阳极板座为矩形框，极板为矩形板，矩形板上有凸块(27)通过极板座矩形框的凸缘的缺口分别与阴极铜排(17)和阳极铜排(16)连接。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于阴极板或/和阳极板的基体表面涂覆有具有催化作用的金属氧化物。