CN107986403A - 双层旋流电化学装置 - Google Patents

Abstract

本发明的双层旋流电化学装置，内层阳极筒和外层阴极筒同轴套设、且分别和上密封盖与下密封盖紧固连接，中心阴极柱套设在内层阳极筒的轴线处，中心阴极柱的底端与下密封盖紧固连接、顶端伸出至上密封盖外部，阳极接电组件一端与内层阳极筒底部连接、另一端伸出至下密封盖外部，内层阳极筒和外层阴极筒之间形成外层电解室，内层阳极筒与中心阴极柱之间形成内层电解室，下密封盖开设有外切向进液口和内切向进液口，上密封盖开设有外切向出液口和内切向出液口，外切向出液口与内切向进液口之间连接有导流管。本发明具有处理能力强、处理效果好、劳动强度小、占地面积小、可减少单体使用数量、能充分利用空间及材料的优点。

Description

双层旋流电化学装置

技术领域

本发明主要涉及废水处理领域，尤其涉及一种双层旋流电化学装置。

背景技术

目前的旋流电化学主要用于旋流电解，其处理过程中被处理物浓度的降低引起处理效果下降，为获得更好的电化学处理效果和处理能力，常根据处理对象设计2级或2级以上旋流电化学的串联工艺装置。电化学工艺的旋流电化学反应级数的增多，在实际应用中存在不足：首先，单级旋流电化学阳极只利用一面，浪费材料；其次占地和设备数量增大，设备投资增大、定期清理极板劳动强度大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种处理能力强、处理效果好、劳动强度小、占地面积小、可减少单体使用数量、能充分利用空间及材料的双层旋流电化学装置

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种双层旋流电化学装置，包括中心阴极柱、内层阳极筒、外层阴极筒、上密封盖、下密封盖和阳极接电组件，所述内层阳极筒和外层阴极筒相互同轴套设、且内层阳极筒与外层阴极筒的顶底两端分别和上密封盖与下密封盖紧固连接，所述中心阴极柱套设在内层阳极筒的轴线处，中心阴极柱的底端与下密封盖紧固连接、顶端伸出至上密封盖外部，所述阳极接电组件一端穿过下密封盖与内层阳极筒底部连接、另一端伸出至下密封盖外部，所述内层阳极筒和外层阴极筒之间形成外层电解室，所述内层阳极筒与中心阴极柱之间形成内层电解室，所述下密封盖沿切向方向开设有与外层电解室相通的外切向进液口，所述上密封盖沿切向方向开设有与外层电解室相通的外切向出液口，所述下密封盖沿切向还开设有与内层电解室相通的内切向进液口，所述外切向出液口与内切向进液口之间连接有导流管，所述上密封盖沿切向方向还开设有与内层电解室相通的内切向出液口。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述上密封盖的底部和下密封盖的底部均开设有环槽，所述内层阳极筒的顶底两端分别卡设在相应的环槽内。

所述外层阴极筒的顶底两端分别通过螺栓与上密封盖和下密封盖形成法兰式紧配。

所述阳极接电组件包括阳极接电棒和连接件，所述连接件一端伸至环槽内与内层阳极筒底部连接、另一端伸出至下密封盖外部，所述阳极接电棒与连接件伸出外部的部分连接。

所述连接件顶部设有导电刷片环带，所述导电刷片环带卡于环槽内并与内层阳极筒底部连接。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的双层旋流电化学装置，使用时，废水从外切向进液口进入，形成了废水自带的切向进入方式，配合外层电解室的环状约束，在外层电解室内形成自下而上的旋流力，即废水在外层电解室内旋流而上并进行一级电化学反应，而后水流经顶部的外切向出液口流出通过导流管导流至底部，在底部从内切向进液口进入，再一次形成了水流自带的切向进入方式，配合内层电解室的环状约束，在的内层电解室形成自下而上的旋流力，即在内层电解室内旋流而上并进行二级电化学反应，最后，处理后的水从内切向出液口排出。较传统结构而言，本发明通过同轴套装的结构在一个装置内实现二级电化学反应的串联系统，可以充分利用阳极材料的两面，使阳极材料使用的最大化利用；二级电串联的结构可以更大程度的消除浓差，提高整体处理效果；同轴套装串联的结构使得结构简单紧凑，能减少占地面积、降低原材料的使用、降低了人工操作强度，还可有效降低电源系统配备的成本；旋流的方式极板的钝化有一定冲刷清洗效果；由外向内的导流结构，即大体积变小体积产生自然压缩力，带动内层水流旋转，减少动力消耗。

附图说明

图1是本发明的主视结构示意图。

图2是本发明的仰视结构示意图。

图中各标号表示：

1、中心阴极柱；2、内层阳极筒；3、外层阴极筒；4、上密封盖；41、外切向出液口；42、内切向出液口；5、下密封盖；51、外切向进液口；52、内切向进液口；6、阳极接电组件；61、阳极接电棒；62、连接件；621、导电刷片环带；7、外层电解室；8、内层电解室；9、导流管。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1和图2所示，本发明双层旋流电化学装置的一种实施例，包括中心阴极柱1、内层阳极筒2、外层阴极筒3、上密封盖4、下密封盖5和阳极接电组件6，内层阳极筒2和外层阴极筒3相互同轴套设、且内层阳极筒2与外层阴极筒3的顶底两端分别和上密封盖4与下密封盖5紧固连接，中心阴极柱1套设在内层阳极筒2的轴线处，中心阴极柱1的底端与下密封盖5紧固连接、顶端伸出至上密封盖4外部，阳极接电组件6一端穿过下密封盖5与内层阳极筒2底部连接、另一端伸出至下密封盖5外部，内层阳极筒2和外层阴极筒3之间形成外层电解室7，内层阳极筒2与中心阴极柱1之间形成内层电解室8，下密封盖5沿切向方向开设有与外层电解室7相通的外切向进液口51，上密封盖4沿切向方向开设有与外层电解室7相通的外切向出液口41，下密封盖5沿切向还开设有与内层电解室8相通的内切向进液口52，外切向出液口41与内切向进液口52之间连接有导流管9，上密封盖4沿切向方向还开设有与内层电解室8相通的内切向出液口42。使用时，废水从外切向进液口51进入，形成了废水自带的切向进入方式，配合外层电解室7的环状约束，在外层电解室7内形成自下而上的旋流力，即废水在外层电解室7内旋流而上并进行一级电化学反应，而后水流经顶部的外切向出液口41流出通过导流管9导流至底部，在底部从内切向进液口52进入，再一次形成了水流自带的切向进入方式，配合内层电解室8的环状约束，在的内层电解室8形成自下而上的旋流力，即在内层电解室8内旋流而上并进行二级电化学反应，最后，处理后的水从内切向出液口42排出。较传统结构而言，本发明通过同轴套装的结构在一个装置内实现二级电化学反应的串联系统，可以充分利用阳极材料的两面，使阳极材料使用的最大化利用；二级电串联的结构可以更大程度的消除浓差，提高整体处理效果；同轴套装串联的结构使得结构简单紧凑，能减少占地面积、降低原材料的使用、降低了人工操作强度，还可有效降低电源系统配备的成本；旋流的方式极板的钝化有一定冲刷清洗效果；由外向内的导流结构，即大体积变小体积产生自然压缩力，带动内层水流旋转，减少动力消耗。

本实施例中，上密封盖4的底部和下密封盖5的底部均开设有环槽，内层阳极筒2的顶底两端分别卡设在相应的环槽内。该结构中通过这种与环槽的卡配形式大大提高了连接位置的密封性能，防止漏液现象，在环槽内可进一步设置密封圈。

本实施例中，外层阴极筒3的顶底两端分别通过螺栓与上密封盖4和下密封盖5形成法兰式紧配。该结构中通过螺栓形成兰式紧配，一方面方便定位安装，另一方面可以进行拆卸，通过更换不同的阳极材料达到处理不同废水和不同电化学应用的目的，在外层阴极筒3与上密封盖4以及下密封盖5之间同样可进一步设置密封圈。

本实施例中，阳极接电组件6包括阳极接电棒61和连接件62，连接件62一端伸至环槽内与内层阳极筒2底部连接、另一端伸出至下密封盖5外部，阳极接电棒61与连接件62伸出外部的部分连接。通过阳极接电棒61和连接件62使得内层阳极筒2与外部接电的方便性。

本实施例中，连接件62顶部设有导电刷片环带621，导电刷片环带621卡于环槽内并与内层阳极筒2底部连接。导电刷片环带621位于环槽内，一方面起到防止连接件62脱落的作用，另一方面能将电导入内层阳极筒2，保证电化学反应的正常进行。

应用实施例1：

中心阴极柱1材料采用钛棒，内层阳极筒2采用钛基金属氧化物催化层的材料，外层阴极筒3材料采用钛。按双层旋流电化学装置的示意图进行加工制作并进行如下实验。

方式一（单层旋流电化学系统）：将COD为280mg/L、色度为500倍的焦化废水生化出水进入一种双层旋流电化学装置中，外层阴极筒3不接入电源，开启的电源系统及进水泵，启动反应装置，经过此装置处理后，关闭电源系统，出水从本装置中排出。

方式二（双层旋流电化学系统）：将COD为280mg/L、色度为500倍的焦化废水生化出水进入一种双层旋流电化学装置中，开启的电源系统及进水泵，启动反应装置，经过此装置处理后，关闭电源系统，出水从本装置中排出。

表1 不同的电化学系统对COD和色度的去除效果

方法	COD去除率（%）	色度去除率（%）
			单层旋流电化学系统	56	70
双层旋流电化学系统	81	90

应用实施例2：

中心阴极柱1材料采用钛，内层阳极筒2采用钛基金属氧化物催化层的材料，外层阴极筒3材料采用钛。按双层旋流电化学装置的示意图进行加工制作并进行如下实验。

方式一（单层旋流电化学系统）：将某含氮废水，氨氮300mg/L，进入一种双层旋流电化学装置中，，外层阴极筒3不接入电源，开启的电源系统及进水泵，启动反应装置，经过此装置处理后，关闭电源系统，出水从本装置中排出。

方式二（双层旋流电化学系统）：将某含氮废水，氨氮300mg/L，进入一种双层旋流电化学装置中，开启的电源系统及进水泵，启动反应装置，经过此装置处理后，关闭电源系统，出水从本装置中排出。

表2 不同的电化学系统对氨氮的去除效果

方法	氨氮去除率（%）
		单层旋流电化学系统	53
双层旋流电化学系统	75

应用实施例3：

3个电极材料均采用铁材料。按双层旋流电化学装置的示意图进行加工制作并进行如下实验。

方式一（单层旋流电化学系统）：将某重金属废水含砷为15mg/L，进入一种双层旋流电化学装置中，，外层阴极筒3不接入电源，开启的电源系统及进水泵，启动反应装置，经过此装置处理后，关闭电源系统，出水从本装置中排出。

方式二（双层旋流电化学系统）：将某重金属废水含砷为15mg/L，进入一种双层旋流电化学装置中，开启的电源系统及进水泵，启动反应装置，经过此装置处理后，关闭电源系统，出水从本装置中排出。

表3 不同的电化学系统对含重金属废水的去除效果

方法	砷去除率（%）
		单层旋流电化学系统	90
双层旋流电化学系统	＞99

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (5)

1.一种双层旋流电化学装置，其特征在于：包括中心阴极柱（1）、内层阳极筒（2）、外层阴极筒（3）、上密封盖（4）、下密封盖（5）和阳极接电组件（6），所述内层阳极筒（2）和外层阴极筒（3）相互同轴套设、且内层阳极筒（2）与外层阴极筒（3）的顶底两端分别和上密封盖（4）与下密封盖（5）紧固连接，所述中心阴极柱（1）套设在内层阳极筒（2）的轴线处，中心阴极柱（1）的底端与下密封盖（5）紧固连接、顶端伸出至上密封盖（4）外部，所述阳极接电组件（6）一端穿过下密封盖（5）与内层阳极筒（2）底部连接、另一端伸出至下密封盖（5）外部，所述内层阳极筒（2）和外层阴极筒（3）之间形成外层电解室（7），所述内层阳极筒（2）与中心阴极柱（1）之间形成内层电解室（8），所述下密封盖（5）沿切向方向开设有与外层电解室（7）相通的外切向进液口（51），所述上密封盖（4）沿切向方向开设有与外层电解室（7）相通的外切向出液口（41），所述下密封盖（5）沿切向还开设有与内层电解室（8）相通的内切向进液口（52），所述外切向出液口（41）与内切向进液口（52）之间连接有导流管（9），所述上密封盖（4）沿切向方向还开设有与内层电解室（8）相通的内切向出液口（42）。

2.根据权利要求1所述的双层旋流电化学装置，其特征在于：所述上密封盖（4）的底部和下密封盖（5）的底部均开设有环槽，所述内层阳极筒（2）的顶底两端分别卡设在相应的环槽内。

3.根据权利要求2所述的双层旋流电化学装置，其特征在于：所述外层阴极筒（3）的顶底两端分别通过螺栓与上密封盖（4）和下密封盖（5）形成法兰式紧配。

4.根据权利要求2或3所述的双层旋流电化学装置，其特征在于：所述阳极接电组件（6）包括阳极接电棒（61）和连接件（62），所述连接件（62）一端伸至环槽内与内层阳极筒（2）底部连接、另一端伸出至下密封盖（5）外部，所述阳极接电棒（61）与连接件（62）伸出外部的部分连接。

5.根据权利要求4所述的双层旋流电化学装置，其特征在于：所述连接件（62）顶部设有导电刷片环带（621），所述导电刷片环带（621）卡于环槽内并与内层阳极筒（2）底部连接。