CN110436580A - 水处理用电化学处理一体化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了水处理用电化学处理一体化装置，包括：槽体；电极板组，其包括间隔且交替布置的第一电极板和第二电极板，第一电极板和第二电极板上具有设有第一开孔；电解篮筐组，其包括第一电解篮筐和第二电解篮筐，第一电解篮筐和第二电解篮筐间隔且交替布置，第一电解篮筐和第二电解篮筐内部中空且填充电解物料，第一电解篮筐和第二电解篮筐上设有第二开孔；第一换向电源，其的正极周期性的与第一电极板和第二电极板中的一个电连接，其的负极周期性的与第一电极板和第二电极板中的另一个电连接；第二换向电源，其的正极周期性的与第一电解篮筐和第二电解篮筐中的一个电连接，其的负极周期性的与第一电解篮筐和第二电解篮筐中的另一个电连接。
Description
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种水处理用电化学处理一体化装置。
背景技术
目前有色行业废水末端通常采用电化学处理工艺，传统电化学处理一般采用开放式电解槽加铁板换向电解的方式，这种方式为常压式，设备简单，被广泛采用。但是，这种工艺设备占地面积大，电能效率较低，阳极利用率低，而且该种设备处理效果单一，无法同时实现废水中COD和重金属等杂质的去除。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种水处理用电化学处理一体化装置，采用该装置可以显著降低废水COD的同时去除废水中的重金属等杂质，并且有效降低槽电压，占地面积小且造价成本低。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种水处理用电化学处理一体化装置。根据本发明的实施例，所述装置包括：
槽体，所述槽体前端设有进水口，所述槽体的后端设有出水口；
电极板组，所述电极板组设在所述槽体内的上游，所述电极板组包括沿所述槽体内水流方向间隔且交替布置的第一电极板和第二电极板，并且所述第一电极板和所述第二电极板上具有设有第一开孔；
电解篮筐组，所述电解篮筐组设在所述槽体内且位于所述电极板组的下游，所述电解篮筐组包括第一电解篮筐和第二电解篮筐，所述第一电解篮筐和第二电解篮筐间隔且交替布置，并且所述第一电解篮筐和所述第二电解篮筐内部中空且填充电解物料，所述第一电解篮筐和所述第二电解篮筐上设有第二开孔；
第一换向电源，所述第一换向电源的正极周期性的与所述第一电极板和第二电极板中的一个电连接，所述第一换向电源的负极周期性的与所述第一电极板和第二电极板中的另一个电连接；
第二换向电源，所述第二换向电源的正极周期性的与所述第一电解篮筐和第二电解篮筐中的一个电连接，所述第二换向电源的负极周期性的与所述第一电解篮筐和第二电解篮筐中的另一个电连接。
根据本发明实施例的水处理用电化学处理一体化装置通过在槽体内的上游设置电极板组，电极板组包括间隔且交替布置的第一电极板和第二电极板，并且第一电极板和第二电极板上均设有第一开孔，即经进水口进入槽体的废水首先穿流电极板组，而废水在穿流第一电极板和第二电极板过程中发生电解催化氧化，从而有效去除废水中的COD，同时在电极板组下游设置电极篮筐组，电极篮筐组包括间隔且交替布置的第一电解篮筐和第二电解篮筐，第一电解篮筐和第二电解篮筐均内部中空且填充电解物料，并且第一电解篮筐和第二电解篮筐上设有开孔，即废水穿流电极板组后穿流电解篮筐，该电解篮筐在电源正极的作用下，其中的电解物料不断溶出与阴极产生的氢氧根结合生成吸附剂，该吸附剂可以有效吸附废水中的重金属等杂质，并且废水在穿流电解板组和电解篮筐组时及时带走反应产物，从而保持电极板组和电解篮筐组活性，另外电极板组和电解篮筐组分别采用换向电源，从而可以进一步保持电极板组和电解篮筐组的电解活性，从而在显著降低废水COD的同时去除废水中的重金属等杂质，并且有效降低槽电压，占地面积小且造价成本低。
另外，根据本发明上述实施例的水处理用电化学处理一体化装置还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述槽体为树脂槽体、PVC槽体或混凝土槽体。
在本发明的一些实施例中，所述第一电极板和所述第二电极板为网状或多孔状。由此，可以有效降低废水中的COD。
在本发明的一些实施例中，所述第一电极板和所述第二电极板为不锈钢、钛、铜、石墨或钛镀贵金属的材质制成或表面涂覆催化剂。由此，可以有效降低废水中的COD。
在本发明的一些实施例中，所述第一电解篮筐和所述第二电解篮筐为不锈钢、钛、钛合金、铜、石墨或钛镀贵金属材质制成。由此，可以有效去除废水中的重金属等杂质。
在本发明的一些实施例中，所述电解物料包括纯铝、纯铁、纯锌、碳钢和铁碳合金中的至少之一。由此，可以有效去除废水中的重金属等杂质。
在本发明的一些实施例中，所述电极板组包括多个所述第一电极板和多个所述第二电极板，所述多个第一电极板通过第一电路与所述第一换向电源电连接，所述多个第二电极板通过第二电路与所述第一换向电源电连接。由此，可以有效降低废水中的COD。
在本发明的一些实施例中，所述电解篮筐组包括多个所述第一电解篮筐和多个所述第二电解篮筐，所述多个第一电解篮筐通过第三电路与所述第二换向电源电连接，所述多个第二电解篮筐通过第四电路与所述第二换向电源电连接。由此，可以有效去除废水中的重金属等杂质。
在本发明的一些实施例中，所述第一电路、所述第二电路、所述第三电路和所述第四电路为纯铜导线。
在本发明的一些实施例中，在所述槽体的高度方向上，所述进水口设在所述出水口下方。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的水处理用电化学处理一体化装置俯视结构示意图；
图2是根据本发明一个实施例的水处理用电化学处理一体化装置纵截面结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明的一个方面，本发明公开了一种水处理用电化学处理一体化装置。根据本发明的实施例，参考图1和2，该装置包括：槽体100、电极板组200、电解篮筐组300、第一换向电源400和第二换向电源500。
根据本发明的实施例，槽体100前端设有进水口101，槽体100的后端设有出水口102，优选的，在槽体100的高度方向上，进水口101设在出水口102下方，即废水在槽体100内下进上出，使得废水经设在槽体100前段底部的进水口101进入槽体100内且依次穿流电极板组200和电解篮筐组300，然后经设在槽体100后端上端的出水口102排出槽体进入曝气装置曝气并吸附重金属等杂质。根据本发明的一个具体实施例，槽体100的材质并没有特殊要求，只要能实现绝缘效果即可，例如为树脂槽体、PVC槽体或混凝土槽体。
根据本发明的实施例，电极板组200设在槽体100内的上游，即该电极板组200靠近进水口101设置，电极板组200包括沿槽体100内水流方向间隔且交替布置的第一电极板21和第二电极板22，并且第一电极板21和第二电极板22上具有设有第一开孔(未示出)，即经进水口101进入槽体100的废水首先穿流电极板组200，而废水在穿流第一电极板21和第二电极板22过程中发生电解催化氧化，从而有效去除废水中的COD。根据本发明的一个具体实施例，电极板组200包括多个第一电极板21和多个第二电极板22，即多个第一电极板21和多个第二电极板22的开孔共同限定形成电极板组200内的穿流通道，并且第一电极板21和第二电极板22为网状或多孔状，第一电极板21和第二电极板22与槽体100的前端或后端均平行。
进一步的，第一电极板21和第二电极板22为不锈钢、钛、铜、石墨或钛镀贵金属的材质制成或表面涂覆催化剂。其中，催化剂可以为不参与反应的任何物质，例如为二氧化铅、氧化镍或氧化钛等。发明人发现，该类材质的电极板其本身并不发生化学反应，并且对废水有很好的适应性。
根据本发明的实施例，电解篮筐组300设在槽体100内且位于电极板组200的下游，电解篮筐组300包括第一电解篮筐31和第二电解篮筐32，第一电解篮筐31和第二电解篮筐32间隔且交替布置，并且第一电解篮筐31和第二电解篮筐32内部中空且填充电解物料，第一电解篮筐31和第二电解篮筐32上设有第二开孔(未示出)，即经穿流电极板组200的废水穿流经过电解篮筐组300，而废水在穿流第一电解篮筐31和第二电极篮筐32过程，与电源正极相连的电解篮筐在电源正极的作用下，其中的电解物料不断溶出与作为阴极的电解篮筐产生的氢氧根结合生成吸附剂，该吸附剂可以有效吸附废水中的重金属等杂质。由此，采用该装置可以显著降低废水COD的同时去除废水中的重金属等杂质。
根据本发明的一个具体实施例，电解篮筐组300包括多个第一电解篮筐31和多个第二电解篮筐32，即多个第一电解篮筐31和多个第二电解篮筐32的开孔共同限定形成电解篮筐组300内的穿流通道。具体的，第一电解篮筐31和第二电解篮筐32呈内部中空的方形结构，电解物料填充在其中空结构内，并且第一电解篮筐31和第二电解篮筐32均与第一电极板21和第二电极板22平行。
进一步的，第一电解篮筐31和第二电解篮筐32为不锈钢、钛、钛合金、铜、石墨或钛镀贵金属材质制成。发明人发现，该类材质的电解篮筐化学性质稳定不参与反应，并且成本较低。另外，第一电解篮筐31和第二电解篮筐32中的电解物料包括纯铝、纯铁、纯锌、碳钢和铁碳合金中的至少之一。由此，该类物质在电源正极的作用下，其中的电解物料不断溶出与阴极反应生成吸附剂，该吸附剂可以有效吸附废水中的重金属等杂质。
根据本发明的实施例，第一换向电源400的正极41周期性的与第一电极板21和第二电极板22中的一个电连接，第一换向电源400的负极42周期性的与第一电极板21和第二电极板22中的另一个电连接。具体的，该电源400为正负极换向的直流电源，电源400的正极41与第一电极板21电连接，电源400的负极42与第二电极板22电连接，电解过程中，与电源正极相连的第一电极板产生的氧气可对废水中的有机物进行氧化作用，生成水和二氧化碳，而与负极相连的第二电极板产生氢气，待需要换向时(具体可以根据废水水质不同调整，例如5～90min)，切换电源400的正极41和负极42，使得电源400的正极41与第二电极板22电连接，电源400的负极42与第一电极板21电连接，与电源负极相连的第一电极板产生氢气，这些气泡可以对粘附在第一极板上的有机物和其他杂质进行清理，而与电源正极相连的第二电极板产生氧气对废水中的有机物进行氧化作用，如此反复交替进行。
进一步的，电极板组200包括多个第一电极板21和多个第二电极板22，多个第一电极板21通过第一电路23与第一换向电源400电连接，多个第二电极板22通过第二电路24与第一换向电源400电连接，并且第一电路23和第二电路24均为纯铜导线。
根据本发明的实施例，第二换向电源500的正极51周期性的与第一电解篮筐31和第二电解篮筐32中的一个电连接，第二换向电源500的负极52周期性的与第一电解篮筐31和第二电解篮筐32中的另一个电连接。具体的，该电源500为正负极换向的直流电源，电源500的正极51与第一电解篮筐31电连接，电源500的负极52与第二电解篮筐32电连接，第一电解篮筐31内的电解物料溶解与第二电解篮筐32产生的氢氧根离子结合形成絮凝剂，该絮凝剂吸附废水中的重金属等杂质，待需要换向时(具体可以根据废水水质不同调整，例如5～90min)，切换电源500的正极51和负极52，使得电源500的正极51与第二电极板32电连接，电源500的负极52与第一电解篮筐31电连接，此时第二电解篮筐32内的电解物料溶解与第一电解篮筐31产生的氢氧根离子结合形成絮凝剂，继续吸附废水中的重金属等杂质。
进一步的，电解篮筐组300包括多个第一电解篮筐31和多个第二电解篮筐32，多个第一电解篮筐31通过第三电路33与第二换向电源500电连接，多个第二电解篮筐32通过第四电路34与第二换向电源500电连接，并且第三电路33和第四电路34均为纯铜导线。
根据本发明实施例的水处理用电化学处理一体化装置通过在槽体内的上游设置电极板组，电极板组包括间隔且交替布置的第一电极板和第二电极板，并且第一电极板和第二电极板上均设有第一开孔，即经进水口进入槽体的废水首先穿流电极板组，而废水在穿流第一电极板和第二电极板过程中发生电解催化氧化，从而有效去除废水中的COD，同时在电极板组下游设置电极篮筐组，电极篮筐组包括间隔且交替布置的第一电解篮筐和第二电解篮筐，第一电解篮筐和第二电解篮筐均内部中空且填充电解物料，并且第一电解篮筐和第二电解篮筐上设有开孔，即废水穿流电极板组后穿流电解篮筐，该电解篮筐在电源正极的作用下，其中的电解物料不断溶出与阴极产生的氢氧根结合生成吸附剂，该吸附剂可以有效吸附废水中的重金属等杂质，并且废水在穿流电解板组和电解篮筐组时及时带走反应产物，从而保持电极板组和电解篮筐组活性，另外电极板组和电解篮筐组分别采用换向电源，从而可以进一步保持电极板组和电解篮筐组的电解活性，从而在显著降低废水COD的同时去除废水中的重金属等杂质，并且有效降低槽电压，占地面积小且造价成本低。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种水处理用电化学处理一体化装置，其特征在于，包括：
槽体，所述槽体前端设有进水口，所述槽体的后端设有出水口；
电极板组，所述电极板组设在所述槽体内的上游，所述电极板组包括沿所述槽体内水流方向间隔且交替布置的第一电极板和第二电极板，并且所述第一电极板和所述第二电极板上设有第一开孔；
电解篮筐组，所述电解篮筐组设在所述槽体内且位于所述电极板组的下游，所述电解篮筐组包括第一电解篮筐和第二电解篮筐，所述第一电解篮筐和第二电解篮筐间隔且交替布置，并且所述第一电解篮筐和所述第二电解篮筐内部中空且填充电解物料，所述第一电解篮筐和所述第二电解篮筐上设有第二开孔；
第一换向电源，所述第一换向电源的正极周期性的与所述第一电极板和第二电极板中的一个电连接，所述第一换向电源的负极周期性的与所述第一电极板和第二电极板中的另一个电连接；
第二换向电源，所述第二换向电源的正极周期性的与所述第一电解篮筐和第二电解篮筐中的一个电连接，所述第二换向电源的负极周期性的与所述第一电解篮筐和第二电解篮筐中的另一个电连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述槽体为树脂槽体、PVC槽体或混凝土槽体。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一电极板和所述第二电极板为网状或多孔状。
4.根据权利要求1或3所述的装置，其特征在于，所述第一电极板和所述第二电极板为不锈钢、钛、铜、石墨或钛镀贵金属的材质制成或表面涂覆催化剂。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一电解篮筐和所述第二电解篮筐为不锈钢、钛、钛合金、铜、石墨或钛镀贵金属材质制成。
6.根据权利要求1或5所述的装置，其特征在于，所述电解物料包括纯铝、纯铁、纯锌、碳钢和铁碳合金中的至少之一。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电极板组包括多个所述第一电极板和多个所述第二电极板，所述多个第一电极板通过第一电路与所述第一换向电源电连接，所述多个第二电极板通过第二电路与所述第一换向电源电连接。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述电解篮筐组包括多个所述第一电解篮筐和多个所述第二电解篮筐，所述多个第一电解篮筐通过第三电路与所述第二换向电源电连接，所述多个第二电解篮筐通过第四电路与所述第二换向电源电连接。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一电路、所述第二电路、所述第三电路和所述第四电路为纯铜导线。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述槽体的高度方向上，所述进水口设在所述出水口下方。
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