CN202625994U

CN202625994U - 一种用于降低污泥重金属含量的电解池

Info

Publication number: CN202625994U
Application number: CN 201220159295
Authority: CN
Inventors: 刘秀玉; 黄惠; 马厚义; 陈婷
Original assignee: Shandong University
Current assignee: Shandong University
Priority date: 2012-04-16
Filing date: 2012-04-16
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2022-04-16

Abstract

本实用新型公开了一种用于降低污泥重金属含量的电解池，它包括一电解池本体，在电解池本体内设有两个框架，每个框架上插接有一阻隔网，两个框架将电解池本体依次分隔成：阴极池、污泥池和阳极池，与电源相连的阴极和阳极分别插入到阴极池和阳极池中；所述两个框架与污泥池相邻的一边设有过滤介质膜。本实用新型方便更换清洗阴极、阳极和阻隔网，阳极采用网状的贵金属氧化物涂层钛阳极，能加快电极反应的速率，在整个重金属的吸附过程中能节省电能，且有利于氢反应的扩算。本电解池结构合理、操作简单、能有效使工业污泥中的重金属含量降低。

Description

一种用于降低污泥重金属含量的电解池

技术领域

本实用新型涉及一种污泥处理装置，属于污泥环境领域，具体涉及一种改性氧化石墨烯的作为重金属吸附剂及其在吸附污泥中重金属铅离子的电解池。

背景技术

污泥的减量化、稳定化、无害化和资源化是城市污泥处理与处置的基本原则和目标。电化学高级氧化法技术能有效地破坏难生物降解有机物的稳定结构，使污染物彻底降解，在工业废水、难降解有机物以及改善污泥脱水性能等方面已有大量研究和应用，已成为现代高级氧化技术研究领域的一个热点。电化学氧化（Electrochemical oxidation，electro-oxidation）法被称为“环境友好”技术，本项目是利用外加电场所导致的动电效应，驱动土壤及地下水中污染物沿电场方向作定向迁移。它可以打破所有的污泥-重金属键，使可迁移的重金属元素从阳极向阴极迁移，并在阴极室富集的污染物可在电极区得到集中处理或分离。电化学氧化法具有其它高级氧化工艺不可比拟的特点此方法的优点是：

（1）可以通过改变外加电流、电压随时调节反应条件，可控制性较强；

（2）能量效率高，反应条件温和，电化学过程一般在常温常压下即可进行；

（3）当污泥含有金属离子时，阴、阳极可同时起作用，以使处理效率尽可能提高，同时回收再利用有价值的金属；

因此，近年来，电化学氧化法在污水净化、垃圾渗滤液、制革废水、印染废水、炼油废水、难生物降解有机工业废水等领域的得到广泛应用与发展。电化学法在污水处理中有不少报道，但在污泥中电化学氧化的应用还存在许多需要解决的问题。在使用该方法时，应多注意与其他传统的化学、物理方法相结合，以达到早期的有关国内外城市污泥中重金属处理研究方面，主要集中在重金属的稳定化方面，但这种方法并不能降低污泥中重金属的总体含量。后来又有了污泥中重金属的去除技术，主要包括，这种方法能从总量上减少重金属的含量。前者主要包括物理稳定后者主要包括：化学淋滤、生物方法、电化学方法。

污泥中重金属去除方法选用电化学方法。电化学方法主要是利用外加电场作用于被处理对象，使其内部的一些物质如矿物颗粒、重金属离子及其化合物、有机物等在通电的条件下发生一系列的复杂的电化学反应，通过电激发、电化学溶解、电迁移作用等使一些重金属在阴极聚积，积累的组分在“元素接收器”的溶液中，以容器底部沉淀或聚积在金属杆上的形式析出。其中动电力学技术备受关注，该技术的基本方法是在固体液相系统中插入电极，通以直流电，固体中的污染物在电场作用下，发生氧化还原反应，并迁移、富集于电极区，从而达到去除其中污染物的目的，具有试剂用量少、安装方便、操作简单、能耗低和修复彻底等优点。上海交通大学朱南文等人的专利是一种污泥稳定化电化学处理方法，将初沉池和二层池排放出来的污泥置入具有阴、阳电极或具有三维电极的电解装置中，在静态条件下或在曝气搅动或机械搅拌条件下，采用稳压电源或脉冲电源进行电解处理。南京林业大学的发明专利污泥中重金属铜的生物沥浸—溶剂萃取—电沉积回收方法，是一种包括生物沥浸法使污泥中铜溶出、溶剂萃取法分离富集沥浸液中铜、电积沉铜技术回收金属铜的方法，是对含铜较高的城市污泥和工业污泥进行无害化和资源化处理的技术。

Casagrande应用电化学法的动电力学技术对粘土开始进行脱水，80年代该技术开始应用于土壤重金属污染修复的研究，并在90年代得到迅速发展，美国、荷兰和日本等发达国家利用动电力学技术去除土壤中重金属污染物已在实验室研究和中试规模应用中取得成功。我国清华大学的刘铮和中国科学院南京土壤研究所的周东美在动电修复土壤重金属污染物方面开展了工作，并取得了一些成果。但是至今在国内外基于电化学的基本原理及其控制措施开展污泥中的重金属污染物的去除研究却报道极少。不仅能有效去除污泥中的重金属，而且不破坏污泥的肥料成分，又没有向污泥中加入不友好的物质，因此，电化学方法作为一种新兴的重金属去除技术有很好的发展趋势。

因此本发明提出重金属吸附剂与电化学氧化组合工艺处置工业污泥使污泥重金属含量降低。

发明内容

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种用于降低污泥重金属含量的电解池。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种用于降低污泥重金属含量的电解池，它包括一电解池本体，在电解池本体内设有两个框架，每个框架上插接有一阻隔网，两个框架将电解池本体依次分隔成：阴极池、污泥池和阳极池，与电源相连的阴极和阳极分别插入到阴极池和阳极池中；所述两个框架与污泥池相邻的一边设有过滤介质膜。

所述阻隔网为能阻止污泥通过，但不阻止污泥中的水分和重金属通过。

所述电解池本体上与所述框架相对应的位置设有插槽，框架插接在该插槽内。

所述框架上设有一卡槽，阻隔网插接在该卡槽中。

所述阻隔网为烧结网。

所述电解池本体上与所述阴极和阳极相对应的位置设有插槽，阴极和阳极插接在相对应的插槽内。

所述电解池本体采用有机玻璃板材料制作。

所述阳极采网状的贵金属氧化物阳极。

所述电解池本体的长宽高为107×98×103mm，阴极池和阳极池的宽度均为18mm，污泥池的宽度为30mm，阴极和阳极之间的距离为68mm。

阳极采用网状的贵金属氧化物涂层钛阳极，具有较高的析氧过电位，阳极电位高于有机物的分解电位，两个电极板间距离是6.8cm,附有半透膜的过滤介质膜，其作用是允许污泥中的水分和重金属通过。在电解时，为了加强重金属的吸附效果，于阴极池中加入易溶解于水中改性的石墨烯重金属吸附剂。易溶的改性氧化石墨烯重金属吸附剂加入阴极池与电极反应相结合能有效降低污泥中重金属的含量。

本实用新型的有益效果是：

更换清洗阴极和阳极比较方便简单；同时电极是框架结构，插入卡槽能更有效的阻止污泥进去电极池内，同时更换清洗阻隔网比较方便。

阳极采用网状的贵金属氧化物涂层钛阳极，能加快电极反应的速率，在整个重金属的吸附过程中能节省电能，且有利于氢反应的扩算。

本电解池结构合理、操作简单、能有效使工业污泥中的重金属含量降低。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图；

图2是图1立体结构图。

其中1.电解池本体，2.框架，3.烧结网，4.阴极，5.阳极，6.过滤介质膜，7.第一插槽，8.第二插槽，9.阴极池，10.污泥池，11.阳极池，12.电极夹，13.电源线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

本电解池的设计主要考虑以下几个因素：选择合适的电极材料、极板距离、反应温度等。设计合理的电解池，通过改变外加电流、电压随时调节反应条件，于电解池的阴极加入重金属吸附剂的对污泥进行处置。

如图1、图2所示，一种用于降低污泥重金属含量的电解池，它包括一电解池本体1，在电解池本体1内设有两个框架2，每个框架2上设有一卡槽，卡槽内插接有一烧结网3，烧结网3能阻止污泥通过，但不阻止水分子通过。两个框架2将电解池本体1依次分隔成：阴极池9、污泥池10和阳极池11，阴极4和阳极5分别插入到阴极池9和阳极池11中，阴极4和阳极5分别通过电极夹12和电源线13与电源相连；所述两个框架2与污泥池10相邻的一边设有过滤介质膜6。

所述电解池本体1上与所述框架2相对应的位置设有第一插槽7，框架2插接在该第一插槽7内。所述电解池本体1上与所述阴极4和阳极5相对应的位置设有第二插槽8，阴极4和阳极5插接在相对应的第二插槽8内。

所述电解池本体1采用有机玻璃板材料制作。所述阳极5采用网状的贵金属氧化物阳极。

所述电解池本体1的长宽高为107×98×103mm，阴极池9和阳极池11的宽度均为18mm，污泥池10的宽度为30mm，阴极4和阳极5之间的距离为68mm。电解池本体壁厚为5mm。

采用该电解池进行降低污泥金属含量的过程：

取100g浓缩污泥，加入电解池的污泥池10中，在阴极池9中加入石墨烯重金属吸附剂，外接电源调到稳流状态，电流0.6A，电压12V，温度30度，进行电解处理，电解时间大约24小时后，对污泥中的重金属含量进行测定，实验结果表明重金属Pb的含量降低60%。

本实用新型在添加重金属吸附剂石墨烯于电解池的阴极，结合电化学氧化法，通过改变外加电流、电压适时调节反应条件，对添加重金属吸附剂的污泥进行处置，最佳的电化学氧化的工艺参数，使污泥的重金属含量得到降低和去除。本实用新型使污泥稳定化实验处理后，去除或降低供试污泥中Cr、Pb和Cd含量等重金属使之符合国家污泥农用标准（GB4248-84）。本实用新型能够电化学方法与重金属吸附剂的方法相结合降低或去除城市污泥中的重金属，同时使污泥稳定化处置。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims

1.一种用于降低污泥重金属含量的电解池，它包括一电解池本体，其特征是，在电解池本体内设有两个框架，每个框架上插接有一阻隔网，两个框架将电解池本体依次分隔成：阴极池、污泥池和阳极池，与电源相连的阴极和阳极分别插入到阴极池和阳极池中；所述两个框架与污泥池相邻的一边设有过滤介质膜。

2.如权利要求1所述的用于降低污泥重金属含量的电解池，其特征是，所述电解池本体上与所述框架相对应的位置设有插槽，框架插接在该插槽内。

3.如权利要求1所述的用于降低污泥重金属含量的电解池，其特征是，所述框架上设有一卡槽，阻隔网插接在该卡槽中。

4.如权利要求1所述的用于降低污泥重金属含量的电解池，其特征是，所述阻隔网为烧结网。

5.如权利要求1所述的用于降低污泥重金属含量的电解池，其特征是，所述电解池本体上与所述阴极和阳极相对应的位置设有插槽，阴极和阳极插接在相对应的插槽内。

6.如权利要求1所述的用于降低污泥重金属含量的电解池，其特征是，所述电解池本体采用有机玻璃板材料制作。

7.如权利要求1所述的用于降低污泥重金属含量的电解池，其特征是，所述电解池本体的长宽高为107×98×103mm，阴极池和阳极池的宽度均为18mm，污泥池的宽度为30mm，阴极和阳极之间的距离为68mm。