CN107244718B - 一种电化学水处理装置 - Google Patents

Abstract

一种电化学水处理装置，主体结构为竖直方向串接的两组以上柱状阳极‑阴极组，所述柱状阳极‑阴极组分为R型电极组和FR型电极组，相应的，所述电化学水处理装置分为R型反应器、FR型反应器和FR‑R型反应器；本发明通过将阴极和阳极间的电场作用于污水中，在电极上发生氧化还原反应，实现电絮凝、电解和电气浮功能；解决了传统技术的电极钝化、电极极板间距变化不恒定和浓差极化等引起的处理效果持续下降的问题，为工业化应用提供了创新性思路和实现手段。

Description

一种电化学水处理装置

技术领域

本发明属于电化学水处理技术领域，特别涉及一种电化学水处理装置。

背景技术

废水处理中常用的电化学方法有电絮凝法和电气浮法。电絮凝也称为电凝聚，是在外加电场作用下，选用铝制或铁质等可溶性阳极，在电解过程中生成一些金属氢氧化物等对污染物进行凝聚沉淀。此外，电絮凝还会发生阳极氧化阴极还原以及气浮作用。电气浮工艺是一种运用电化学方法去除固态颗粒、油污的废水处理单元操作方法。其上浮原理是通过电解水产生氢气、氧气和氯气(有氯离子时)携带废水中的胶体颗粒、油污共同上浮，达到分离净化的目的。

电絮凝存在高能耗、高成本、电极表面易钝化、易发生浓差极化和电化学极化等问题，电极表面钝化降低了废水的处理效率以及电能的利用率。电极钝化主要由阳极溶出产生的金属离子氧化成膜并附着于阳极引起。电解极化则包括浓差极化、电化学极化和金属阳极表面极化。传统电絮凝反应器通常是间歇的平板式反应器，这给每次反应后电解槽以及电极板的清洗带来了很大不便，同时由于电解过程中所涉及到的传质过程要求电解液中的离子运动速度比较快，以防止出现浓差极化以及电化学极化等不利现象，因此可将优化电絮凝过程的反应器结构作为提高废水处理效率的方法之一。

目前电絮凝法技术广泛推广应用需要解决高能耗、高成本、极板间距不恒定和极板钝化等问题，主要的研究发展方向和趋势有以下几个方面：

(1)从供电方式上解决极板钝化和提高电流效率是当前的研究方向之一。交流的极性经常变化、脉冲式、高电压小电流、间歇式等供电方式可以较有效解决电极的钝化问题。脉冲信号使反应时断时续，有利于扩散，降低浓度两端差异。交流信号在两极可溶的情况下，两极均产生阳离子，释放更多的金属离子与胶体相互作用。溶液若添加活性阴离子也可有效减少电极钝化，提高介质流速与机械去膜，电化学清洗法溶解钝化膜，提高凝聚反应系统的温度，将电极反极消除氧化膜都会缓解电极钝化。

(2)研究新型电极材料，用新型电极材料具有耐腐烛、不易钝化、导电性能好、寿命长，不需更换等优点来弥补现有可溶性阳极的缺点。三维电极的表面体积比大，促进电解池的电子传递和传值的效率，离子间距小，传质效率高。

(3)电解槽构型的改进，增加其流体传质，使液体充分湍动。提高传质效率，将电解槽的阴阳极产生相当于导流桶的作用，在较低速时即可使槽内液体充分湍动，减少极化。

(4)电絮凝法与其他方法的结合技术是目前的研究热点，如与离子交换-电解、吸附-电解、络合超滤-电解、共沉淀-电解法的联合使用。

现有技术主要有如下三种：

(1)传统平行板电化学水处理技术：阳极和阴极矩形板竖直平行安装在电解槽内，多个阴极和阳极间隔开布置。该种技术主要存在以下四个主要问题，影响了该种技术的稳定运行和市场推广：

①极板间没有污物清理装置，宜堵塞；

②静态电解易产生极板钝化、浓差极化和电化学极化，电解效率逐步降低；

③如果采用溶解性阳极，阴极和阳极之间极板间距随着阳极的溶出而变大，产生极板钝化，处理效果随之下降；

④电解槽结构不利于极板更换和清洗。

(2)转盘电絮凝水处理装置

朱云庆等发明的转盘电絮凝水处理装置(实用新型专利201520913565.9)通过转动电机带动水平方向转轴和与转轴相连的阴极板转动，实现柱状阳极的均匀消耗，提高反应效率，阴极板内侧安装导流斜板，在阴极转动过程中，带动液体搅动，使反应过程称混合均匀。

该技术增加了流体传质，提高了传质效率，使液体充分湍动，较好解决了极化问题，但是由于水流道没有极板间清洗装置，易造成堵塞，且没有解决电极钝化、阴阳极间距随阳极溶出而变化、不易清理和拆卸等问题，影响电解效果。

(3)阴极和阳极间设置搅拌叶轮的电絮凝装置

凌清成发明的高效自控电絮凝除污装置(发明专利CN105836856A)是在垂直方向设旋转中心轴，中心轴底端连接PE搅拌叶轮。搅拌叶轮旋转防止结垢，污水在叶轮带动下产生涡流以及紊流，从而变相增加了电絮凝反应的比表面积。通过紊流从而使污水中的悬浮物以及可絮凝部分更均匀的携带电荷，以备后续澄清器中更好的与混凝剂与絮凝剂混合发生絮凝沉淀。中心轴外套不锈钢阴极板，通过调节螺杆调节阴极板的高度，改变阴极和阳极极板之间的间距从而改善电流密度，提高电子的利用率。该技术的缺点是没有较好解决溶解阳极表面的阳极钝化问题，且透明反应器容易被污水中污物附着，影响对极板间距的观察，无法及时调节阴极和阳极极板间距，电化学处理效率逐渐降低。安路阳等发明的基于电化学原理的废水处理装置及方法(专利CN 106430454 A)的原理类似，也有类似的问题。

因此，电化学反应器要同时解决的问题主要包括保持阴极阳极极板间距恒定不变、刮除极板上污物防止堵塞、刮除溶解阳极表面金属氧化膜防止电极钝化、加强水流紊流防止极化和易于拆卸维护，现有技术只解决了其中的一部分问题，使处理效果不稳定，无法进行稳定高效的工程化应用。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种电化学水处理装置，通过将阴极和阳极间的电场作用于污水中，在电极上发生氧化还原反应，实现电絮凝、电解和电气浮功能；解决了传统技术的电极钝化、电极极板间距变化不恒定和浓差极化等引起的处理效果持续下降的问题，为工业化应用提供了创新性思路和实现手段。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电化学水处理装置，主体结构为竖直方向串接的两组以上柱状阳极-阴极组，所述柱状阳极-阴极组分为R型电极组和FR型电极组，相应的，所述电化学水处理装置分为R型反应器、FR型反应器和FR-R型反应器；

所述R型电极组为溶解性阳极：阳极为高纯金属，阴极为不锈钢；其中第一组R型电极组的阳极为第一中空柱状溶解阳极4，竖直方向固定，第一中空柱状溶解阳极4下方安装外径相同的第一柱状阴极7，第一柱状阴极7嵌在固定的阴极槽内，第一柱状阴极7与阴极槽为同心圆形，顶面相平，阴极槽开孔接入电刷与第一柱状阴极7相连，电刷数量大于1，第一柱状阴极7在阴极槽内旋转，阴极槽不动；第一柱状阴极7上表面设置卡槽，卡槽内固定有第一绝缘隔离片6，或根据需要，第一绝缘隔离片6上固定第一耐磨刮磨片5；第一中空柱状阳极4压在第一绝缘隔离片6和/或第一耐磨刮磨片5上，若有第一耐磨刮磨片5，第一柱状阴极7带动表面固定的第一绝缘隔离片6和第一耐磨刮磨片5一起转动，刮除第一中空柱状溶解阳极4表面的氧化膜和污物，保证第一柱状阴极7和第一中空柱状溶解阳极4的表面电化学反应正常进行；第一绝缘隔离片6和第一耐磨刮磨片5的厚度之和为第一中空柱状溶解阳极4和第一柱状阴极7的间隙距离，整个反应过程中保持该距离不变；第二组R型电极组或更多组R型电极组的结构同第一组R型电极组；

相应的，所述R型反应器包括两组以上所述R型电极组，还包括设置在第一组R型电极组中第一中空柱状溶解阳极4空腔底部、第一柱状阴极7上方的圆形穿孔布水管17，圆形穿孔布水管17连接污水进水管14，柱状阴极7中心通过轴套与竖直方向安装的减速电机1驱动的转轴3相连，柱状阴极7能够旋转；第一中空柱状溶解阳极4不动，当第一柱状阴极7转动时，即使第一中空柱状溶解阳极4溶解，也能保证阴极和阳极间隙距离恒定，第一中空柱状阳极4表面污物和金属氧化膜也能被及时刮除干净；还包括与通过支架18与转轴3相连位于第一柱状阴极7下部的第一汇水斗8；第一汇水斗8底部连接第二组R型电极组中第二中空柱状阳极9空腔底部、第二柱状阴极12上方；第二组R型电极组或更多组R型电极组上设置的其它部件同第一组R型电极组；

所述FR型电极组为非溶解性阳极：阳极为钛镀贵金属，阴极为不锈钢；其中第一组FR型电极组的阳极为第一中空柱状不溶解阳极19，竖直方向固定，第一中空柱状不溶解阳极19下方安装外径相同的第一柱状阴极7，第一柱状阴极7嵌在固定的阴极槽内，第一柱状阴极7与阴极槽为同心圆形，顶面相平，第一柱状阴极7有中空腔留出转轴3空间，不与转轴3连接，第一柱状阴极7和第一中空柱状不溶解阳极19在工作中静止不动；阴极槽开孔接入电刷与第一柱状阴极7相连，电刷数量大于1，第一柱状阴极7和第一中空柱状不溶解阳极19之间安装耐磨刮膜片5、第一绝缘隔离片6和旋转叶片15，耐磨刮磨片5有两个，分别用于刮除第一柱状阴极7和第一中空柱状不溶解阳极19表面污物，旋转叶片15通过轴套与竖直方向安装的减速电机1驱动的转轴3相连，转轴3带动旋转叶片15旋转，旋转叶片15转动时其上下固定的耐磨刮膜片5和第一绝缘隔离片6一起旋转，刮除第一柱状阴极7和第一中空柱状不溶解阳极19表面污物；阴极槽不动；耐磨刮磨片5、第一绝缘隔离片6和旋转叶片15的厚度之和为第一中空柱状不溶解阳极19和第一柱状阴极7的间隙距离，整个反应过程中保持该距离不变；第二组FR型电极组或更多组FR型电极组的结构同第一组FR型电极组；

相应的，所述FR型反应器包括两组以上所述FR型电极组，还包括设置在第一组FR型电极组中第一中空柱状不溶解阳极19空腔底部、第一柱状阴极7上方的圆形穿孔布水管17，圆形穿孔布水管17连接污水进水管14；旋转叶片15通过轴套与竖直方向安装的减速电机1驱动的转轴3相连，转轴3带动旋转叶片旋转；旋转叶片旋转时其上下固定的第第一绝缘隔离片6和耐磨刮磨片5一起旋转，刮除第一柱状阴极7和第一中空柱状不溶解阳极19表面污物；还包括与通过支架18与转轴3相连位于第一柱状阴极7下部的第一汇水斗8；第一汇水斗8底部连接到第二组FR型电极组中第二中空柱状不溶解阳极20空腔底部、第二柱状阴极12上方；第二组FR型电极组或更多组FR型电极组上设置的其它部件同第一组FR型电极组；

所述FR-R型反应器包括任意搭配串联的R型反应器和FR型反应器。

优选的，所述R型电极组中第一柱状阴极7上表面设置的卡槽，其宽度不超过40mm，长度方向布置在第一柱状阴极7上表面直径方向。

优选的，所述R型电极组和FR型电极组，针对不同废水的特点、电导率、电流电压参数和去除率要求，选择厚度为0.5cm，1.0cm，1.2cm，1.5cm，2.0cm，2.5cm，3.0cm，3.5cm或4.0cm的绝缘隔离片6。

优选的，所述圆形穿孔布水管17与第一中空柱状溶解阳极4和第一中空柱状不溶解阳极19竖直方向轴线重合。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明通过将阴极和阳极间的电场作用于污水中，在电极上发生氧化还原反应，实现电絮凝、电解和电气浮功能，该装置能同时实现以下功能：

(1)利用柱状电极，根据不同电导率的污水可预先调整并设定阴极和阳极之间的间隙距离；

(2)运行中自动保持恒定阴极和阳极间隙间距，即使对于阳极溶出的反应装置，也可实现极板间隙距离恒定到设定值；

(3)设电极表面刮磨装置，在反应中及时自动清理电极表面污物和氧化膜，防止电极钝化；

(4)通过特殊的流道设计和旋转装置，加强水流紊流，增加了反应比表面积和布水均匀性，防止电极极化和浓差极化，延长电解反应时间，节约能耗；

(5)易于维护、拆卸和清理，防止堵塞，方便更换电极。

本发明解决了传统技术的电极钝化、电极极板间距变化不恒定和浓差极化等引起的处理效果持续下降的问题，为工业化应用提供了创新性思路和实现手段；本发明可应用于电镀、医疗、机械加工、钢铁、金属加工、食品、油脂、皮革、印染、造纸、涂料、油漆、焦化、石油化工、日化和酿造发酵等难降解工业废水处理，也可用于城市综合污水、工业冷却水、工业循环水、被污染的饮用水和湖泊水处理。

附图说明

图1为本发明R型反应器结构示意图。

图2为本发明FR型反应器结构示意图。

图3为本发明FR-R型反应器结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步详细说明。

本发明一种电化学水处理装置，主体结构为竖直方向串接的两组以上柱状阳极-阴极组，所述柱状阳极-阴极组分为R型电极组和FR型电极组，相应的，所述电化学水处理装置分为R型反应器、FR型反应器和FR-R型反应器；

如图1所示，所述R型电极组为溶解性阳极：阳极为高纯金属，如铝、铁等纯度高的金属，阴极为不锈钢；其中第一组R型电极组的阳极为第一中空柱状溶解阳极4，竖直方向固定，第一中空柱状溶解阳极4下方安装外径相同的第一柱状阴极7，第一柱状阴极7嵌在固定的阴极槽内，第一柱状阴极7与阴极槽为同心圆形，顶面相平，阴极槽开孔接入电刷与第一柱状阴极7相连，电刷数量大于1，第一柱状阴极7在阴极槽内旋转，阴极槽不动；第一柱状阴极7上表面设置卡槽，其宽度不超过40mm，长度方向布置在第一柱状阴极7上表面直径方向，卡槽内固定有第一绝缘隔离片6，或根据需要，第一绝缘隔离片6上固定第一耐磨刮磨片5；第一中空柱状阳极4压在第一绝缘隔离片6和/或第一耐磨刮磨片5上，若有第一耐磨刮磨片(5)，第一柱状阴极7带动表面固定的第一绝缘隔离片6和第一耐磨刮磨片5一起转动，刮除第一中空柱状溶解阳极4表面的氧化膜和污物，保证第一柱状阴极7和第一中空柱状溶解阳极4的表面电化学反应正常进行；第一绝缘隔离片6和第一耐磨刮磨片5的厚度之和为第一中空柱状溶解阳极4和第一柱状阴极7的间隙距离，整个反应过程中保持该距离不变；针对不同废水的特点、电导率、电流电压参数和去除率等等要求，需要选择不同厚度的绝缘片0.5cm，1.0cm，1.2cm，1.5cm，2.0cm，2.5cm，3.0cm，3.5cm或4.0cm。第二组R型电极组或更多组R型电极组的结构同第一组R型电极组，由第二中空柱状溶解阳极9、第二柱状阴极12、固定于第二柱状阴极12表面卡槽内的第二绝缘隔离片11和第二耐磨刮磨片10组成，第二柱状阴极12与转轴3相连。

如图1所示，相应的，所述R型反应器包括两组以上所述R型电极组，还包括设置在第一组R型电极组中第一中空柱状溶解阳极4空腔底部、第一柱状阴极7上方的圆形穿孔布水管17，圆形穿孔布水管17连接污水进水管14，所述圆形穿孔布水管17与第一中空柱状溶解阳极4竖直方向轴线重合。柱状阴极7中心通过轴套与竖直方向安装的减速电机1驱动的转轴3相连，柱状阴极7能够旋转；第一中空柱状溶解阳极4不动，当第一柱状阴极7转动时，即使第一中空柱状溶解阳极4溶解，第一中空柱状阳极4表面污物也能被及时刮除干净；还包括与通过支架18与转轴3相连位于第一柱状阴极7下部的第一汇水斗8；第一汇水斗8底部连接第二组R型电极组中第二中空柱状阳极9空腔底部、第二柱状阴极12上方；第二组R型电极组或更多组R型电极组上设置的其它部件同第一组R型电极组。

第二级R型电极组由第二中空柱状溶解阳极9、第二柱状阴极12、固定于第二柱状阴极12表面卡槽内的第二绝缘隔离片11和第二阳极刮磨片10组成，第二柱状阴极12与转轴3相连。

所述R型反应器的工作原理为：污水通过污水进水管14和圆形穿孔布水管17进入第一中空柱状溶解阳极4中心空腔内，均匀流入第一中空柱状溶解阳极4和第一柱状阴极7的间隙，发生电化学反应，第一中空柱状阳极4压在第一绝缘隔离片6和第一耐磨刮磨片5上，保证阴阳极间距恒定。第一柱状阴极7带动表面固定的第一绝缘隔离片6和/或第一耐磨刮磨片5一起转动，刮除第一中空柱状溶解阳极4表面的氧化膜和污物，保证第一柱状阴极7和第一中空柱状溶解阳极4的表面电化学反应正常进行。阴阳极表面发生氧化还原反应，污染物得到降解。出水汇入第一汇水斗8，第一汇水斗8通过支架18与转轴3相连，旋转，达到均匀布水的目的。出水通过第一汇水斗8收集汇入第二柱状阴极12和第二中空柱状溶解阳极9之间继续进行电化学反应，进一步降解污染物。出水被第二汇水斗13收集，通过出水口16排入固液分离池(此时第二汇水斗13无需连接转轴3)或进入第三组电极组(此时第二汇水斗13需要与转轴3连接以旋转)。

如图2所示，所述FR型电极组为非溶解性阳极：阳极为钛镀贵金属，阴极为不锈钢；其中第一组FR型电极组的阳极为第一中空柱状不溶解阳极19，竖直方向固定，第一中空柱状不溶解阳极19下方安装外径相同的第一柱状阴极7，第一柱状阴极7嵌在固定的阴极槽内，第一柱状阴极7与阴极槽为同心圆形，顶面相平，第一柱状阴极7有中空腔留出转轴3空间，不与转轴3连接，第一柱状阴极7和第一中空柱状不溶解阳极19在工作中静止不动；阴极槽开孔接入电刷与第一柱状阴极7相连，电刷数量大于1，阴极和阳极之间安装耐磨刮膜片5、第一绝缘隔离片6和旋转叶片15，耐磨刮磨片5有两个，分别用于刮除阴极和阳极表面污物，旋转叶片15转动时其上下固定的耐磨刮膜片5和第一绝缘隔离片6一起旋转，刮除阳极和阴极表面污物。，针对不同废水的特点、电导率、电流电压参数和去除率等等要求，需要选择不同厚度的第一绝缘隔离片0.5cm，1.0cm，1.2cm，1.5cm，2.0cm，2.5cm，3.0cm，3.5cm或4.0cm。耐磨刮磨片5、绝缘隔离片6和旋转叶片15的厚度之和为第一中空柱状不溶解阳极19和第一柱状阴极7的间隙距离，整个反应过程中保持该距离不变；第二组FR型电极组或更多组FR型电极组的结构同第一组FR型电极组。

如图2所示，相应的，所述FR型反应器包括两组以上所述FR型电极组，还包括设置在第一组FR型电极组中第一中空柱状不溶解阳极19空腔底部、第一柱状阴极7上方的圆形穿孔布水管17，圆形穿孔布水管17连接污水进水管14，所述圆形穿孔布水管17与第一中空柱状不溶解阳极19竖直方向轴线重合。旋转叶片通过轴套与竖直方向安装的减速电机1驱动的转轴3相连，转轴3带动旋转叶片旋转；旋转叶片15旋转时其上下固定的第一绝缘隔离片6和耐磨刮磨片5一起旋转，刮除阳极和阴极表面污物；还包括与通过支架18与转轴3相连位于第一柱状阴极7下部的第一汇水斗8；第一汇水斗8底部连接到第二组FR型电极组中第二中空柱状不溶解阳极20空腔底部、第二柱状阴极12上方；第二组FR型电极组或更多组FR型电极组上设置的其它部件同第一组FR型电极组。

第二级FR型电极组由第二中空柱状不溶解阳极20、第二柱状阴极12、固定于旋转叶片15上的第二绝缘隔离片11和两个第二阳极刮磨片10组成，旋转叶片15与转轴3相连。

所述FR型反应器的工作原理为：污水通过污水进水管14和圆形穿孔布水管17进入第一中空柱状不溶解阳极19中心空腔内，均匀流入第一中空柱状不溶解阳极19和第一柱状阴极7的间隙，发生电化学反应，旋转叶片通过轴套与竖直方向安装的减速电机1驱动的转轴3相连，转轴3带动旋转叶片旋转；旋转叶片旋转时其上下固定的耐磨刮磨片5和第一绝缘隔离片6一起旋转，刮除阳极和阴极表面污物，保证第一柱状阴极7和第一中空柱状不溶解阳极19的表面电化学反应正常进行。阴阳极表面发生氧化还原反应，污染物得到降解。出水汇入第一汇水斗8，第一汇水斗8通过支架18与转轴3相连，旋转，达到均匀布水的目的。出水通过第一汇水斗8收集汇入第二柱状阴极12和第二中空柱状不溶解阳极20之间间隙继续进行电化学反应，进一步降解污染物。出水被第二汇水斗13收集，通过出水口16排入固液分离池(此时第二汇水斗13无需连接转轴3)或进入第三组电极组(此时第二汇水斗13需要与转轴3连接以旋转)。

如图3所示，所述FR-R型反应器包括任意搭配串联的R型反应器和FR型反应器。首先，污水被引入污水进水管14，进入第一级FR型电极组进行处理。污水进水管14伸入第一中空柱状不溶解阳极19的空腔内，污水进水管14连接圆形穿孔布水管17，圆形穿孔布水管17与第一中空柱状不溶解阳极19竖直方向轴线相同，圆形布水管上根据流速计算开孔尺寸和位置。减速机1安装在支座2上，减速机连接转轴3带动旋转叶片15旋转。旋转叶片15转动时其上下固定的耐磨刮膜片5和第一绝缘隔离片6一起旋转，刮除阳极和阴极表面污物。绝缘隔离片6的厚度为0.5cm，1.0cm，1.2cm，1.5cm，2.0cm，2.5cm，3.0cm，3.5cm和4.0cm。第一绝缘隔离片6与耐磨刮磨片5和旋转叶片15的厚度之和为阳极和阴极的间隙距离，整个反应过程中保持该距离不变。针对不同废水的特点、电导率、电流电压参数和去除率等等要求，需要选择不同厚度的第一绝缘隔离片6。第一中空柱状不溶解阳极19压在耐磨刮磨片5和第一绝缘隔离片6上，电极表面污物被及时刮除干净，同时保持阳极与阴极的间距恒定不变。

污水均匀流入第一中空柱状不溶解阳极19和第一柱状阴极7的间隙，在FR型电极组发生电化学反应，阴阳极表面发生氧化还原反应，污染物得到降解。出水汇入第一汇水斗8，第一汇水斗8通过支架18与转轴3相连，旋转，达到均匀布水的目的。第一汇水斗8的出水进入第二级R型电极组。

第二级R型电极组由第二中空柱状溶解阳极9、第二柱状阴极12、固定于第二柱状阴极12表面卡槽内的第二绝缘隔离片11和第二阳极刮磨片10组成，第二柱状阴极12与转轴3相连。污水进入第二柱状阴极12和第二中空柱状溶解阳极9之间进行第二级电化学反应，进一步降解污染物。出水被第二汇水斗13收集，通过出水口16进入第三组电极组(此时第二汇水斗13需要与转轴3连接以旋转)或者排入固液分离池(此时第二汇水斗13无需连接转轴3)，固液分离池池内配刮泥刮渣机，将沉淀的污泥和上浮的渣去除，清水从池中部排出，达到预期出水水质要求。

针对不同废水的特点、电导率、电流电压参数和去除率等等要求，采用多组R型电极组串接可组成R型反应器，采用多组FR型电极组串接可组成FR型反应器，采用多组FR-R型电极组串接可组成FR-R型反应器。串接数量最少为一个。本发明针对不同废水和工程条件可进行模块化设计，安装维护方便灵活，可简化设计，易于模块化组装，缩短施工工期。

电极组的设置个数根据水质、占地大小等因素进行调整。配套变压器-整流器组控制反应器运行。

整个电化学反应装置的出水排入固液分离池，池内配刮泥刮渣机，将沉淀的污泥和上浮的渣去除，清水从池中部排出，达到预期出水水质要求。

本发明已在油田回注水、有机硅废水和焦化废水的小试中取得满意的处理效果。

对于焦化废水的生化池出水小试，COD降解率达到60％以上，挥发酚去除率达到74％，硫化物57％，氰化物52.6％。

对于油田回注水，联合站水样的水质为COD 2780mg/L，油38.5mg/L，硫化物42.31mg/L，SS 178mg/L，因为油田采出水回注对COD指标没有要求，因此仅采用1级电化学反应器，处理后COD 213mg/L，油0.12mg/L，硫化物和SS未检出，达到回注水指标要求。如果采用第2级电化学反应，处理效果则更佳。

因此，对于难降解的污水，本发明具有高效的处理效果，无需添加化学药剂，操作简单方便，本发明克服了传统技术的效率逐步降低、能耗高的局限，为工业化应用打下了基础。

Claims (2)

1.一种电化学水处理装置，其特征在于：主体结构为竖直方向串接的两组以上柱状阳极-阴极组，所述柱状阳极-阴极组分为R型电极组和FR型电极组，相应的，所述电化学水处理装置分为R型反应器、FR型反应器和FR-R型反应器；

所述R型电极组为溶解性阳极：阳极为高纯金属，阴极为不锈钢；其中第一组R型电极组的阳极为第一中空柱状溶解阳极(4)，竖直方向固定，第一中空柱状溶解阳极(4)下方安装外径相同的第一柱状阴极(7)，第一柱状阴极(7)嵌在固定的阴极槽内，第一柱状阴极(7)与阴极槽为同心圆形，顶面相平，阴极槽开孔接入电刷与第一柱状阴极(7)相连，电刷数量大于1，第一柱状阴极(7)在阴极槽内旋转，阴极槽不动；第一柱状阴极(7)上表面设置卡槽，卡槽内固定有第一绝缘隔离片(6)，或根据需要，第一绝缘隔离片(6)上固定第一耐磨刮磨片(5)；第一中空柱状溶解阳极(4)压在第一绝缘隔离片(6)和/或第一耐磨刮磨片(5)上，若有第一耐磨刮磨片(5)，第一柱状阴极(7)带动表面固定的第一绝缘隔离片(6)和第一耐磨刮磨片(5)一起转动，刮除第一中空柱状溶解阳极(4)表面的氧化膜和污物，保证第一柱状阴极(7)和第一中空柱状溶解阳极(4)的表面电化学反应正常进行；第一绝缘隔离片(6)和第一耐磨刮磨片(5)的厚度之和为第一中空柱状溶解阳极(4)和第一柱状阴极(7)的间隙距离，整个反应过程中保持该距离不变；第二组R型电极组或更多组R型电极组的结构同第一组R型电极组；

相应的，所述R型反应器包括两组以上所述R型电极组，还包括设置在第一组R型电极组中第一中空柱状溶解阳极(4)空腔底部、第一柱状阴极(7)上方的圆形穿孔布水管(17)，圆形穿孔布水管(17)连接污水进水管(14)，第一柱状阴极(7)中心通过轴套与竖直方向安装的减速电机(1)驱动的转轴(3)相连，第一柱状阴极(7)能够旋转；第一中空柱状溶解阳极(4)不动，当第一柱状阴极(7)转动时，即使第一中空柱状溶解阳极(4)溶解，也能保证阴极和阳极之间间隙距离恒定，第一中空柱状溶解阳极(4)表面污物和金属氧化膜也能被及时刮除干净；还包括与通过支架(18)与转轴(3)相连位于第一柱状阴极(7)下部的第一汇水斗(8)；第一汇水斗(8)底部连接第二组R型电极组中第二中空柱状阳极(9)空腔底部、第二柱状阴极(12)上方；第二组R型电极组或更多组R型电极组上设置的其它部件同第一组R型电极组；

所述FR型电极组为非溶解性阳极：阳极为钛镀贵金属，阴极为不锈钢；其中第一组FR型电极组的阳极为第一中空柱状不溶解阳极(19)，竖直方向固定，第一中空柱状不溶解阳极(19)下方安装外径相同的第一柱状阴极(7)，第一柱状阴极(7)嵌在固定的阴极槽内，第一柱状阴极(7)与阴极槽为同心圆形，顶面相平，第一柱状阴极(7)有中空腔留出转轴(3)空间，不与转轴(3)连接，第一柱状阴极(7)和第一中空柱状不溶解阳极(19)在工作中静止不动；阴极槽开孔接入电刷与第一柱状阴极(7)相连，电刷数量大于1；第一柱状阴极(7)和第一中空柱状不溶解阳极(19)之间安装第一耐磨刮磨片(5)、第一绝缘隔离片(6)和旋转叶片(15)，第一耐磨刮磨片(5)有两个，分别用于刮除第一柱状阴极(7)和第一中空柱状不溶解阳极(19)表面污物，旋转叶片(15)通过轴套与竖直方向安装的减速电机(1)驱动的转轴(3)相连，转轴(3)带动旋转叶片(15)旋转，旋转叶片(15)转动时其上下固定的第一耐磨刮磨片(5)和第一绝缘隔离片(6)一起旋转，刮除第一柱状阴极(7)和第一中空柱状不溶解阳极(19)表面污物，阴极槽不动；第一耐磨刮磨片(5)、第一绝缘隔离片(6)和旋转叶片(15)的厚度之和为第一中空柱状不溶解阳极(19)和第一柱状阴极(7)的间隙距离，整个反应过程中保持该距离不变；第二组FR型电极组或更多组FR型电极组的结构同第一组FR型电极组；

相应的，所述FR型反应器包括两组以上所述FR型电极组，还包括设置在第一组FR型电极组中第一中空柱状不溶解阳极(19)空腔底部、第一柱状阴极(7)上方的圆形穿孔布水管(17)，圆形穿孔布水管(17)连接污水进水管(14)；旋转叶片(15)通过轴套与竖直方向安装的减速电机(1)驱动的转轴(3)相连，转轴(3)带动旋转叶片旋转；旋转叶片旋转时其上下固定的第一绝缘隔离片(6)和第一耐磨刮磨片(5)一起旋转，刮除第一柱状阴极(7)和第一中空柱状不溶解阳极(19)表面污物；还包括通过支架(18)与转轴(3)相连位于第一柱状阴极(7)下部的第一汇水斗(8)；第一汇水斗(8)底部连接到第二组FR型电极组中第二中空柱状不溶解阳极(20)空腔底部、第二柱状阴极(12)上方；第二组FR型电极组或更多组FR型电极组上设置的其它部件同第一组FR型电极组；

所述FR-R型反应器包括任意搭配串联的R型反应器和FR型反应器；

所述R型电极组中第一柱状阴极(7)上表面设置的卡槽，其宽度不超过40mm，长度方向布置在第一柱状阴极(7)上表面直径方向；

所述圆形穿孔布水管(17)与第一中空柱状溶解阳极(4)和第一中空柱状不溶解阳极(19)竖直方向轴线重合。

2.根据权利要求1所述的一种电化学水处理装置，其特征在于：所述R型电极组和FR型电极组，针对不同废水的特点、电导率、电流电压参数和去除率要求，选择厚度为0.5cm，1.0cm，1.2cm，1.5cm，2.0cm，2.5cm，3.0cm，3.5cm或4.0cm的第一绝缘隔离片(6)。

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