CN107098444B - 一种新型电絮凝装置及电絮凝方法 - Google Patents

一种新型电絮凝装置及电絮凝方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新型电絮凝装置，括电解槽槽体和电源，在电解槽槽体内两端设有与电源正、负极连接的正、负平板式电极，在正、负平板式电极之间填充有微电解填料，所述微电解填料由设置在电解槽槽体内的多孔支撑板承托，在所述多孔支撑板下面还设置有曝气装置。本发明的电絮凝装置通过采用微电解填料替代可溶性阳极作为电絮凝阳离子供体，避免了极板更换和极板不能全部利用的问题，同时将阳离子供体拓展到铁、铝、锌、铜填料及其复合体系，可根据废水的性质设计填料类型，拓展了电絮凝功能及其应用范围。

Description

一种新型电絮凝装置及电絮凝方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，尤其涉及一种不需要更换极板即可实现电絮凝功能的装置。
背景技术
电絮凝法是采用可溶性金属电极作为阳极，在电场作用下阳极溶解产生大量阳离子生成一系列多核羟基络合物和氢氧化物，对水中悬浮物及有机物进行吸附、凝聚等；同时阴阳极附近还可与污染物发生电化学氧化和还原反应；电解产生微气泡还可以与悬浮物接触上升到液面形成浮渣层，从而具有气浮功能。因此电絮凝法具有电凝聚、电氧化还原、电气浮等多种作用，可去除水中油类、乳化剂、胶体、悬浮颗粒、重金属和其他污染物，且处理过程中不需添加药剂，没有二次污染，设备简单，操作简便，便于自动化，目前已广泛应用于印染废水、含油废水、感光废水、食品工业、制糖工业高浓度有机废水、城市污水处理、旅馆废水、垃圾渗滤液、电镀废水、饮用水以及高浊度废水的处理，是一种具有很好应用前景的绿色水处理技术。
电絮凝法一般使用铁或铝板为极板提供阳离子，使用过程中铁或铝板溶解消耗，需经常更换极板，相应操作不方便，尤其是很多电絮凝设备为提高单位体积反应效率，极板间距设计小，极板更换工作量很大；更换下来的残极板不能有效利用，存在资源浪费问题；以铁或铝板为阳极在部分废水处理中还存在阳极钝化问题，性能不稳定，因此开发新型电絮凝方法和装置避免或消除以上问题对于拓展电絮凝技术的应用有较好意义。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种新型电絮凝装置，可以解决现有电絮凝处理技术中存在的更换极板增加工作量、极板不能完全使用及钝化的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种新型电絮凝装置，其特征在于：包括电解槽槽体和电源，在电解槽槽体内两端设有与电源正、负极连接的正、负平板式电极，在正、负平板式电极之间填充有微电解填料，所述微电解填料由设置在电解槽槽体内的多孔支撑板承托，在所述多孔支撑板下面设置有曝气装置。
所述电解槽槽体为长方体或圆柱体。
所述正、负平板式电极为为石墨、碳纤维、不锈钢板、钛板、形稳电极中的任意一种。
所述微电解填料以金属或金属氧化物的粉末、炭粉和粘结剂为主要原料，经高温焙烧工艺制备而成，其中粘结剂为醋酸纤维素或聚乙烯醇等粘结剂。
所述金属或金属氧化物至少含有铁、铝、锌、铜中一种或几种，金属或金属氧化物和碳粉的质量比例为3:7～9:1。
所述金属或金属氧化物含有铁、铝、锌、铜，以重量百分比计算，铁含量为0％～81％，铝含量为0％～81％，锌含量为0％～10％，铜含量为0％～10％。
所述微电解填料装填高度低于正、负平板式电极高度，所述电解槽内微电解填料装填长度为200～2000mm，装填高度为300～3000mm。
所述曝气装置由布气室、布气主干管、支管、曝气孔及连接件组成，所述布气室位于电解槽下部，所述布气主干管通过连接件连接有不少于一个支管，所述曝气孔设置在支管上。
在所述电解槽槽体底部设置进水口和排泥口，在电解槽槽体外侧设有溢流口。
所述电源为直流脉冲电源。
本发明还公开了利用上述电絮凝装置进行电絮凝的方法，具体为，在电解槽槽体底部进水，同时开启曝气装置，气水体积流量比在0.1:1～10:1，操作电压工作范围20～400V，废水停留时间为1～120min，完成电絮凝后，废水从电解槽槽体上部流出。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明的电絮凝装置中当微电解填料有所消耗时只需简单补充新填料即可恢复使用，无需更换电极板，解决了现有电絮凝技术电极板更换工作量大和电极板不能全部利用的问题。
(2)本发明的电絮凝装置可以使电絮凝反应从极板表面拓展到填料内部，反应位点从二维平面拓展到三维空间，再加上填料自身微电解效应，废水中污染物有更充分的接触面积和反应时间，反应位点多，电流效率高，电化学反应速度快，单位体积设备废水处理效率显著提高。
(3)本发明的电絮凝装置中电絮凝反应阳离子供体从常规的铁板或铝板拓展到铁、铝、锌、铜填料及其复合体系，可根据废水的性质设计填料类型，拓展了电絮凝功能及其应用范围。
(4)本发明的电絮凝装置结构简单，运行稳定，操作可控性强，占地面积小。
附图说明
图1是本发明新型电絮凝装置结构示意图；
图2是图1中的曝气装置俯视结构示意图。
具体实施方式
本发明的新型电絮凝装置结构见附图1，包括电解槽槽体1和电源2，在电解槽槽体内两端设有与电源正、负极连接的正、负平板式电极3、4，在正、负平板式电极3、4之间填充有微电解填料5，所述微电解填料5由设置在电解槽槽体内的多孔支撑板6承托，在所述多孔支撑板6下面设置有曝气装置7，见附图2，所述曝气装置7为微孔曝气，由布气室73、布气主干管71、支管72、曝气孔75及连接件74组成，所述布气室73位于电解槽槽体1下部，所述布气主干管71通过连接件74连接有不少于一个支管72，所述曝气孔75设置在支管72上。
在所述电解槽槽体1底部设置进水口和排泥口，在电解槽槽体外侧设有溢流口8。所述电解槽槽体为长方体或圆柱体。所述电解槽槽体1内微电解填料5装填长度为200～2000mm，装填高度为300～3000mm。所述微电解填料5装填高度低于正、负平板式3、4电极高度。所述电源2为直流脉冲电源，电絮凝装置设计工作电压在20-400V之间，设计处理水量在0.05-3.39m3/h。
利用上述电絮凝装置进行电絮凝的方法，具体流程为：在电解槽槽体1底部进水，同时开启曝气装置7，气水体积比在0.1:1～10:1，操作电压工作范围20～400V，废水停留时间为1～120min，完成电絮凝后，废水从电解槽槽体上部流出。
下面通过具体实施例对本发明及发明效果进行详细说明。
实施例1：处理化学镀含镍废水
以铁碳微电解填料床为阳离子供体，铁碳比为5:5，床层堆积方式为长方形，装填长度为800mm，高度为600mm，以石墨为极板，直流电源供电，电压为80V，微孔曝气，气水体积流量比在1:9，化学镀含镍废水处理时间为30min，处理后CODCr从1050mg/L降到300mg/L，Ni2 +从96.5mg/L降到10.3mg/L，总磷从580mg/L降到95.7mg/L，氨氮从175mg/L降到37.8mg/L。
实施例2：处理化学镀含镍废水
以铝碳微电解填料床为阳离子供体，铝碳比为6:5，床层堆积方式为长方形，装填长度为1000mm，高度为800mm，以石墨为极板，直流电源供电，电压为120V，微孔曝气，气水比在10：1，化学镀含镍废水处理时间为20min，处理后CODCr从1050mg/L降到160mg/L，Ni2+从96.5mg/L降到0.8mg/L，总磷从580mg/L降到10.1mg/L，氨氮从175mg/L降到20.3mg/L。
实施例3：处理化学镀含镍废水
以铁碳微电解填料床为阳离子供体，铁碳比为7:5，床层堆积方式为长方形，装填长度为600mm，高度为600mm，以石墨为极板，直流电源供电，电压为110V，微孔曝气，气水比在2:7，化学镀含镍废水处理时间为10min，处理后CODCr从1050mg/L降到100mg/L，Ni2+从96.5mg/L降到0.1mg/L，总磷从580mg/L降到1.1mg/L，氨氮从175mg/L降到17.9mg/L。
实施例4：处理化学镀含镍废水
以铁、铝、碳微电解填料床为阳离子供体，铁铝碳比为5：2：3，床层堆积方式为长方形，装填长度为600mm，高度为600mm，以钛涂层电极为极板，直流电源供电，电压为100V，微孔曝气，气水比在2:7，化学镀含镍废水处理时间为10min，处理后CODCr从1050mg/L降到80mg/L，Ni2+从96.5mg/L降到0.1mg/L，总磷从580mg/L降到0.5mg/L，氨氮从175mg/L降到6.7mg/L。
实施例5：处理化学镀含镍废水
以铁、铝、锌、铜、碳微电解填料床为阳离子供体，铁铝锌铜碳比为5：2：0.5：0.02：3，床层堆积方式为长方形，装填长度为600mm，高度为600mm，以钛涂层电极为极板，直流电源供电，电压为100V，微孔曝气，气水比在2:7，化学镀含镍废水处理时间为5min，处理后CODCr从1050mg/L降到80mg/L，Ni2+从96.5mg/L降到0.1mg/L，总磷从580mg/L降到0.3mg/L，氨氮从175mg/L降到2.2mg/L。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (6)

1.一种新型电絮凝装置，其特征在于：包括电解槽槽体和电源，在电解槽槽体内两端设有与电源正、负极连接的正、负平板式电极，在正、负平板式电极之间填充有微电解填料，所述微电解填料由设置在电解槽槽体内的多孔支撑板承托，在所述多孔支撑板下面还设置有曝气装置，所述微电解填料含有金属或金属氧化物的粉末、炭粉和粘结剂，经高温焙烧工艺制备而成，所述金属或金属氧化物含有铁、铝、锌、铜，以重量百分比计算，铁含量为0％～81％，铝含量为0％～81％，锌含量为0％～10％，铜含量为0％～10％，金属或金属氧化物和碳粉的重量比例为3:7～9:1，所述曝气装置由布气室、布气主干管、支管、曝气孔及连接件组成，所述布气室位于电解槽下部，所述布气主干管通过连接件连接有不少于一个支管，所述曝气孔设置在支管上。
2.如权利要求1所述新型电絮凝装置，其特征在于：所述正、负平板式电极为石墨、碳纤维、不锈钢板、钛板、形稳电极中的任意一种。
3.如权利要求1所述新型电絮凝装置，其特征在于：所述微电解填料装填高度低于正、负平板式电极高度，所述电解槽内微电解填料装填长度为200～2000mm，装填高度为300～3000mm。
4.如权利要求1所述新型电絮凝装置，其特征在于：在所述电解槽槽体底部设置进水口和排泥口，在电解槽槽体外侧设有溢流口。
5.如权利要求1所述新型电絮凝装置，其特征在于：所述电源为直流脉冲电源。
6.利用权利要求1所述电絮凝装置进行电絮凝的方法，其特征在于：在电解槽槽体底部进水，同时开启曝气装置，气水体积流量比在0.1:1～10:1，操作电压工作范围20～400V，废水停留时间为1～120min，完成电絮凝后，废水从电解槽槽体上部流出。
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