CN105601001A - 一种应用于富营养化水处理的箱式装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种应用于富营养化水处理的箱式装置，目的是为了解决现阶段形势严峻的水体富营养化导致的水华污染。它是由太阳能板、交流电源、逆变器、电化学反应器四部分组成。首先判定太阳能板是否可提供工作要求的电流值，若满足则采用太阳能板作为电源，若不满足则转换到交流电源，通过逆变器，调节电压和电流至工作要求值来维持电催化反应的连续运行。电化学反应器内发生电解反应，电解反应过程中产生的气体会在水中形成微小气泡，造成反应箱体内外产生液体密度差，使污水自动进入反应箱体；随着水流的上涌，经过反应箱体处理的净水从反应箱体上部的孔口流出，在内外压力差作用下，推动水处理过程的持续进行，不会形成二次污染，且易于应用。

Description

一种应用于富营养化水处理的箱式装置

技术领域

本发明涉及一种电催化法处理富营养水体的反应容器，特别涉及一种应用于富营养化水处理的箱式装置。

背景技术

我国的淡水资源原本就非常短缺，肆虐的藻华(水华)暴发，又使这种短缺现象雪上加霜。如何有效地控制藻华的暴发，让人们享有安全的淡水资源和健康的生态环境，是国内外的重大需求。近些年来，由于许多自然和人为因素的影响，排入湖库的氮、磷等营养物质不断增加，致使水体富营养化状况加剧，进而导致各地水体藻华的暴发越来越频繁，规模也越来越大。严重的水华会覆盖水面，阻止水体中的光合作用及其与大气的交换，使水中的溶解氧浓度迅速降低，造成水生动植物的死亡以及生态和周边环境的破坏(景观和恶臭)。这些影响又进一步对周边城市的政治经济(如投资业、水产业、旅游业)产生严重破坏。同时，藻华常使水体中的藻毒素含量严重超标，这些藻毒素也是肝脏肿瘤的强诱发剂，严重威胁着人体健康和饮用水安全。

在目前研究降解有机物的技术中，电化学方法处理有机废水以其无需添加化学药品，不会造成二次污染，同时具有降解强度大、处理彻底等优点，从而使得它成为处理有机废水的重要方法之一。但是，现有的电化学处理装置一般只局限于在实验使用，不便于投放，且需提供电源，因此，并不适合常规作业使用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，本发明提供一种应用于富营养化水处理的箱式装置，成本低，效率高，易于应用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种应用于富营养化水处理的箱式装置，包括反应箱体，所述反应箱体内设置有用于电解的电极板，所述电极板的电源线从所述反应箱体的顶部引出；所述反应箱体底部连接有管道，所述管道与反应箱体的内部连通，所述反应箱体的上部开设有孔口。由于电极板通电后发生电解反应，而电解反应过程中会有气体产生。在气浮的作用下，反应过程中产生的气体会在水中形成微小气泡，造成反应箱体内外产生液体密度差，使富营养化水体自动进入反应箱体而无需外加推动力。随着水流的上涌，通过合理的浮力设置，经过反应箱体处理的净水从反应箱体上部的孔口自流之反应箱体外，在内外压力差作用下，推动水处理过程的持续进行。

所述反应箱体的外表面粘合有泡沫。由粘合的泡沫决定整个箱式装置在水体中悬浮的高度。

所述反应箱体的底部连接有一固定锚，以保证整个箱式装置不会在水流产生波动的情况下位置发生偏移。

所述电极板呈格栅状均匀分布在所述反应箱体内。

所述电极板的阴极板和阳极板之间的间距为3cm，且阴极板和阳极板之间具有绝缘柱，所述绝缘柱为PVC空心绝缘柱，所述绝缘柱通过硬质复合材料杆与所述阴极板和阳极板固定。

所述电极板的阳极板为表面具有复合涂层的钛板，所述复合涂层为钴锡锑钽钌铱复合涂层，所述电极板的阴极板为钛板。钛电极是一种具有高催化性能，无损耗的稳定电极，与常规用的石墨、铁、不锈钢等消耗性电极相比，具有电极本身不带来二次污染，效率高的优良性能。

还包括交流电源和若干并联的太阳能电池板，所述电极板的电源线从所述反应箱体顶部引出后连接一跳转开关的不动端，所述跳转开关具有两个动端，且两个动端分别连接太阳能电池板和交流电源，所述交流电源通过一逆变器与其中一个动端连接。可以采用以太阳能为主，辅以交流供电的二者结合方式，当太阳能板提供电流可达到电解工作要求值时则采用太阳能板供能，否则采用交流电源供能。

每块太阳能电池板由三组多晶硅片组并联组成，每组多晶硅片组由24个多晶硅片串联组成，每块太阳能电池板的电压输出为1V，最大电流输出为25A，最大输出功率为300W。每块太阳能电池板可满足电极板的阳极总面积达1平米的工作面积。太阳能电池板的设置可以实现大电流输出，并且可以使电极板直接利用由太阳能电池板产生的电能，省去逆变和蓄电装置。按功率转换效率的一般损失量每一次转换10％的损耗量计算，可节约能耗20％以上；大大降低了能耗，提高了使用效率，大大降低了装置的制造成本，节约空间。

所述反应箱体的相对的两个侧面上设有所述孔口，所述孔口为椭圆形，且孔口距离所述反应箱体的顶部3cm～8cm。

所述管道远离反应箱体的一端进口处设置有网罩，可以先过滤一部分杂物，防止杂物进入反应箱体。

本发明的有益效果是，本发明的一种应用于富营养化水处理的箱式装置，电极板通电后发生电解反应，而电解反应过程中会有气体产生，在气浮的作用下，反应过程中产生的气体会在水中形成微小气泡，造成反应箱体内外产生液体密度差，使富营养化水体自动进入反应箱体而无需外加推动力；随着水流的上涌，通过合理的浮力设置，经过反应箱体处理的净水从反应箱体上部的孔口自流之反应箱体外，在内外压力差作用下，推动水处理过程的持续进行；成本低，效率高，易于应用；不产生二次污染，能高效节能地处理富营养化水体，在反应的推动下持续降解有机物。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的箱式装置最优实施例的结构示意图。

图2是本发明的箱式装置中的太阳能电池板的电路结构示意图。

图中1、交流电源，2、太阳能电池板，21、多晶硅片，3、跳转开关，4、逆变器，5、电极板，6、反应箱体，7、管道，8、固定锚，9、孔口，10、泡沫。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示，一种应用于富营养化水处理的箱式装置，包括反应箱体6，所述反应箱体6内设置有用于电解的电极板5，所述电极板5呈格栅状均匀分布在所述反应箱体6内，所述电极板5的电源线从所述反应箱体6的顶部引出；所述反应箱体6底部连接有管道7，所述管道7与反应箱体6的内部连通。

所述电极板5的阴极板和阳极板之间的间距为3cm，通过实验发现，在一般的南方自然水体中，3cm的阴阳极板间距，具有最优处理效果，可达到低能耗，高效率的处理效果。阴极板和阳极板之间具有绝缘柱，所述绝缘柱为PVC空心绝缘柱，所述绝缘柱通过硬质复合材料杆与所述阴极板和阳极板固定。绝缘柱采用中间钻孔的空心绝缘柱，在实现绝缘的同时可以达到轻质有效的作用。

所述电极板5的阳极板为表面具有复合涂层的钛板，所述复合涂层为钴锡锑钽钌铱复合涂层，所述电极板5的阴极板为钛板。钴锡锑钽钌铱复合涂层钛电极是一种具有高催化性能，无损耗的稳定电极，属于一种不溶性电极，而石墨、铁、不锈钢等可溶性电极最多反应不超过48小时即消耗殆尽，不仅引入了新污染物，还对设备的正常运行带来了很大不便，要频繁的更换电极。钴锡锑钽钌铱复合钛电极具有性能稳定，不易脱落，强化实验使用寿命可达5年以上，而普通的钛基DSA电极的使用寿命最长不超过2年。钴锡锑钽钌铱复合钛电极的电催化效果好，优于钌铱钛DSA电极20％以上的催化性能，且成本降低35％，电极本身不带来二次污染，催化效率高。

所述反应箱体6的相对的两个侧面的上部设有所述孔口9，所述孔口9为椭圆形，且孔口9距离所述反应箱体6的顶部5cm。

所述反应箱体6的外表面粘合有泡沫10，所述反应箱体6的底部连接有一固定锚8。

还包括交流电源1和若干并联的太阳能电池板2，所述电极板5的电源线从所述反应箱体6顶部引出后连接一跳转开关3的不动端，所述跳转开关3具有两个动端，且两个动端分别连接太阳能电池板2和交流电源1，所述交流电源1通过一逆变器4与其中一个动端连接。如图2所示，每块太阳能电池板2由三组多晶硅片组并联组成，每组多晶硅片组由24个多晶硅片21串联组成，图2中，三组多晶硅片组并联后引出A端和B端。每块太阳能电池板2的电压输出为1V，最大电流输出为25A，最大输出功率为300W。

首先，将太阳能电池板2固定在平屋顶并接出优先选择将其作为电源，若太阳能电池板2产生的电流小于电解工作要求值，则选用交流电源1，通过逆变器4，调节电压和电流至电解工作要求的稳定值来维持电解的稳定。装置中的反应箱体6通过粘合泡沫10可以将整个箱式装置浮在水中，水会从反应箱体6下的管道7向上进入反应箱体6内部，然后从反应箱体6两侧的椭圆孔口9排出。所述管道7可以是在管道的远离反应箱体6的一端进口设置网罩形成带网管道，以先过滤一部分杂物，防止杂物进入反应箱体6。同时，整个箱式装置在固定锚8的作用下在水体中位置稳定，通过以上设计达到循环处理水体的效果。

富营养化水体通过管道7过滤进入反应箱体6，接通电源后电极板5在反应箱体6内进行电解反应以达到处理富营养化水体的目的。反应中会产生大量的气泡，由于气浮的作用反应过程中的悬浮物会随气泡上升，使富营养化水自动进入反应箱体6而无需外加推动力，在整个箱式装置底部连接有固定用的锚，以保证在水体产生波动的情况下装置的位置不会发生偏移。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种应用于富营养化水处理的箱式装置，其特征在于：包括反应箱体(6)，所述反应箱体(6)内设置有用于电解的电极板(5)，所述电极板(5)的电源线从所述反应箱体(6)的顶部引出；所述反应箱体(6)底部连接有管道(7)，所述管道(7)与反应箱体(6)的内部连通，所述反应箱体(6)的上部开设有孔口(9)。

2.如权利要求1所述的应用于富营养化水处理的箱式装置，其特征在于：所述反应箱体(6)的外表面粘合有泡沫(10)。

3.如权利要求1或2所述的应用于富营养化水处理的箱式装置，其特征在于：所述反应箱体(6)的底部连接有一固定锚(8)。

4.如权利要求1所述的应用于富营养化水处理的箱式装置，其特征在于：所述电极板(5)呈格栅状均匀分布在所述反应箱体(6)内。

5.如权利要求4所述的应用于富营养化水处理的箱式装置，其特征在于：所述电极板(5)的阴极板和阳极板之间的间距为3cm，且阴极板和阳极板之间具有绝缘柱，所述绝缘柱为PVC空心绝缘柱，所述绝缘柱通过硬质复合材料杆与所述阴极板和阳极板固定。

6.如权利要求4所述的应用于富营养化水处理的箱式装置，其特征在于：所述电极板(5)的阳极板为表面具有复合涂层的钛板，所述复合涂层为钴锡锑钽钌铱复合涂层，所述电极板(5)的阴极板为钛板。

7.如权利要求1所述的应用于富营养化水处理的箱式装置，其特征在于：还包括交流电源(1)和若干并联的太阳能电池板(2)，所述电极板(5)的电源线从所述反应箱体(6)顶部引出后连接一跳转开关(3)的不动端，所述跳转开关(3)具有两个动端，且两个动端分别连接太阳能电池板(2)和交流电源(1)，所述交流电源(1)通过一逆变器(4)与其中一个动端连接。

8.如权利要求7所述的应用于富营养化水处理的箱式装置，其特征在于：每块太阳能电池板(2)由三组多晶硅片组并联组成，每组多晶硅片组由24个多晶硅片(21)串联组成，每块太阳能电池板(2)的电压输出为1V，最大电流输出为25A，最大输出功率为300W。

9.如权利要求1所述的应用于富营养化水处理的箱式装置，其特征在于：所述反应箱体(6)的相对的两个侧面上设有所述孔口(9)，所述孔口(9)为椭圆形，且孔口(9)距离所述反应箱体(6)的顶部3cm～8cm。

10.如权利要求1所述的应用于富营养化水处理的箱式装置，其特征在于：所述管道(7)远离反应箱体(6)的一端进口处设置有网罩。