CN203568889U - 一种双铝电极电解除磷装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种双铝电极电解除磷装置，其利用金属离子去除污水中磷，属于污水处理技术领域，本实用新型的阴极板、阳极板均采用铝板制成，同时采用电极控制器周期性的改变阴极板、阳极板的电极，可减少钝化膜的产生；电解时，阳极产生铝离子，与污水中的氢氧根离子、磷酸根离子形成沉淀絮体，从而除去污水中的磷和部分有机物；本实用新型结构简单、操作简便、无须加入化学药剂、整个装置占地面积小、产生的污泥量少，特别适合于远离城市管网的工地、村庄、小区，出水可以再次利用，比如：灌溉、冲厕及景观用水等。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电解除磷装置的改进，特指一种操作简便、费用低、不需要再投加化学试剂、系统占地面积小、产生的污泥量少，非常适合远离城市管网的村庄、学校、工地的双铝电极电解除磷装置。
背景技术
氮和磷是植物和微生物生长过程中所需的营养物质。但是，氮磷大量进入水体，不但会引起水体富营养化，还会产生大量的泡沫。水体富营养化常导致水生生态系统紊乱、水生生物种类减少、多样性受到破坏。为了阻止水体富营养化的发生和恶化，我国在《城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002》中规定：一级出水A类标准总磷不得超过0.5mg/L，B类标准不得超过1 mg/L。因此，开展经济有效的污水处理新工艺、新设备的研究与开发，研究一种适合我国国情的污水处理新工艺，将对我国国民经济和社会发展及环境保护具有十分重要的意义，而且也必将有其巨大的应用范围和市场。
目前，污水除磷方法通常有两种：生物法和化学沉淀法及其联合工艺。生物法除磷效率不够稳定，无法满足日益严格的污水排放标准。化学沉淀法被广泛应用于各种污水处理工艺中，除磷效率相对较高，但是，该方法费用高并产生大量无用的化学污泥。
目前涉及除磷的专利大都为化学方法，存在流程复杂，运行成本高，污泥量大，及除磷效果较差等不足。涉及电解除磷方法的专利《电絮凝生物反应器去除污水中磷和有机物的装置及方法》200810104396.9采用铁片或铝片为阳极，阴极为惰性电极，电极板间距1~3厘米。该发明采用铁板做阳极，出水会因含有Fe3+而呈棕红色，回水不能直接利用，需要进一步进行脱色处理。
电解除磷专利《一体化脱氮除磷电解装置》201020540925.2 采用网状金属合金电极对，电极间距1-1.5厘米。 网状金属合金电极对由贵重金属电极和铁电极组成。当电解槽处于电解脱氮时，贵重金属电极为阴极，铁电极为阳极。系统运行时，需要加药剂调节污水的导电率。该系统成本和运行费用高，不适用于小型污水处理单元。
为此，我们研发了一种操作简便、费用低、不需要再投加化学试剂、系统占地面积小、产生的污泥量少，非常适合远离城市管网的村庄、学校、工地的双铝电极电解除磷装置。
实用新型内容
本实用新型目的是为了克服现有技术的不足而提供一种操作简便、费用低、不需要再投加化学试剂、系统占地面积小、产生的污泥量少，非常适合远离城市管网的村庄、学校、工地的双铝电极电解除磷装置。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种双铝电极电解除磷装置，包含电解池、金属极板固定槽、金属极板、电极控制器；所述金属极板固定槽成对间隔地设置在电解池中；所述金属极板，包含阴极板、阳极板；所述阳极板、阴极板分别由铝板制成；所述阴极板、阳极板分别插入一金属极板固定槽中；所述电极控制器的正极、负极分别通过导线与阳极板、阴极板相连；所述电极控制器可周期性地改变阳极板、阴极板的极性。
优选的，所述的双铝电极电解除磷装置，还包含直流电源；所述电源为阴极板、阳极板提供电能；所述阴极板与阳极板之间的直流电压保持在12V到96V。
优选的，所述电极控制器，包含第一继电器、第二继电器、端子；所述端子的1脚接DC24V+，端子的2脚接DC24V-；所述第一继电器控制DC24V+的通断；所述第二继电器的1脚和2脚为公共端、3脚和5脚为常闭触点，4脚和6脚为常开触点；当第一继电器闭合时，第二继电器的1脚为DC24V+，第二继电器2脚为DC24V-；此时保持第二继电器的常闭触点闭合，即第二继电器的1脚和3脚接通，第二继电器2脚和5脚接通，此时端子的4脚为DC24V+，端子的3脚为DC24V-；当需要改变极性时，控制第二继电器的常闭触点断开，常开触点闭合，即第二继电器的1脚和4脚接通，第二继电器2脚和6脚接通，此时端子的3脚为DC24V+，端子的4脚为DC24V-；即实现通过改变端子的3脚和4脚的输出极性来改变电极极性。
优选的，所述阴极板、阳极板之间设置有金属极板间距调节器；所述金属极板间距调节器可调节阴极板与阳极板之间的距离；所述阴极板与阳极板之间的距离为4厘米到50厘米。
优选的，所述金属极板固定槽的底部设置有混合驱动泵；所述混合驱动泵的出口连接有冲洗管路；所述冲洗管路至少有一部分设置在阴极板与阳极板之间；所述冲洗管路上均布有出水口；当混合驱动泵工作时，混合驱动泵驱动水流流入冲洗管路，并从出水口冲出，并击打阴极板、阳极板。
由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：
本实用新型所述的双铝电极电解除磷装置，可通过电极控制器来改变阳极板、阴极板的电极，即，当正常工作一段时间阳极上出现钝化膜时，通过电极控制器改原阳极板为新阴极板、原阴极板为新阳极板，则原阳极上的钝化膜会脱落，因而可有效减少金属极板表面的钝化膜的沉积；所述钝化膜为一层固体吸附物（如磷酸铝、氢氧化铝、氧化铝等），减弱了阳极钝化现象；同时阴极板、阳极板分别采用铝板制成，在电解过程中，阳极释放的Al3+会与溶液中以磷酸根形式存在的磷发生反应生成难溶性铝盐。另外，部分Al3+在一定的pH范围内与溶液中的OH-反应生成难溶性的铝的羟基化合物，从而达到除磷的作用，电解后的出水无色，无需脱色处理，因而成本低；同时阴极板、阳极板分别采用铝板制成，制造成本低；本实用新型操作简便、费用低、不需要再投加化学试剂、除磷效果好、系统占地面积小、产生的污泥量少、可长期自动化运行，非常适合远离城市管网的村庄、学校、工地等。
附图说明
下面结合附图对本实用新型技术方案作进一步说明：
附图1为本实用新型所述的双铝电极电解除磷装置的示意图；
附图2为本实用新型所述的双铝电极电解除磷装置的电极控制器的电路图；
其中：1、金属极板固定槽；2、金属极板；3、冲洗管路；4、混合驱动泵；5、金属极板间距调节器。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
附图1、2为本实用新型所述的双铝电极电解除磷装置，包含电解池（未标出）、金属极板固定槽1、金属极板2、电极控制器（未标出）；所述金属极板固定槽1成对间隔地设置在电解池中；所述金属极板2，包含阴极板、阳极板；所述阳极板、阴极板分别由铝板制成；所述阴极板、阳极板分别插入一金属极板固定槽1中；所述电极控制器的正极、负极分别通过导线与阳极板、阴极板相连；所述电极控制器可周期性地改变阳极板、阴极板的极性。
所述双铝电极电解除磷装置，还包含直流电源；所述电源为阴极板、阳极板提供电能；所述阴极板与阳极板之间的直流电压保持在12V到96V；所述阴极板、阳极板之间设置有金属极板间距调节器5；所述金属极板间距调节器5可调节阴极板与阳极板之间的距离；所述阴极板与阳极板之间的距离为4厘米到50厘米；所述金属极板固定槽1的底部设置有混合驱动泵4；所述混合驱动泵4的功率0.1KW 到 1.5KW；所述混合驱动泵4的出口连接有冲洗管路3；所述冲洗管路3至少有一部分设置在阴极板与阳极板之间；所述冲洗管路3上均布有出水口（未标出）；当混合驱动泵4工作时，混合驱动泵4驱动水流流入冲洗管路3，并从出水口冲出，并击打阴极板、阳极板，以使金属极板表面的固体吸附物脱落。
如附图2所示，所述电极控制器，包含第一继电器O_K7、第二继电器O_K8、端子OUT4；所述端子OUT4的1脚接DC24V+，端子OUT4的2脚接DC24V-；所述第一继电器O_K7控制DC24V+的通断；所述第二继电器O_K8的1脚和2脚为公共端、3脚和5脚为常闭触点，4脚和6脚为常开触点；当第一继电器O_K7闭合时，第二继电器O_K8的1脚为DC24V+，第二继电器O_K8的2脚为DC24V-；此时保持第二继电器O_K8的常闭触点闭合，即第二继电器O_K8的1脚和3脚接通，第二继电器O_K8的2脚和5脚接通，此时端子OUT4的4脚为DC24V+，端子OUT4的3脚为DC24V-；当需要改变极性时，控制第二继电器O_K8的常闭触点断开，常开触点闭合，即第二继电器O_K8的1脚和4脚接通，第二继电器O_K8的2脚和6脚接通，此时端子OUT4的3脚为DC24V+，端子OUT4的4脚为DC24V-；即实现通过改变端子OUT4的3脚和4脚的输出极性来改变电极极性。
工作时，金属电极板的电极安装完毕并调节到合适的间距后，接通电源，O_K7闭合、O_K8的常闭触点闭合（见附图2），正常工作1-150分钟；随后，电源停止供电0.5-60分钟；接着，控制O_K8的常闭触点断开，常开触点闭合。电解池中阳极板转换为阴极板，阴极板变换为阳极板，电解装置重新工作1-150分钟；如此周期性循环。电解一段时间后，吸附于金属电极板表面的固体物质如磷酸铝、氢氧化铝、氧化铝等在极板正负极转换后会脱落。由于污水的水量不稳定，电解池中的水量是变化的。工作时，可根据流入电解系统的污水量，可以随时调整适宜的电解时间和电解周期，使电解除磷装置在固定的时间段工作。
实验一：系统进水的总磷浓度为1.4 mg/L，电解槽内污水体积约为0.6m3，污水停留时间约为53小时。在电解槽中平行布置一组面积为0.204m2的铝极板，极板浸入面积为0.168m2，电解电压为48V时，电流为5.4A。调节阴极板与阳极板之间的间距为10cm，每电解10min后，交换电极方向再电解10min，停止电解5min，如此循环。电解144min后，溶液总磷值降为0.3mg/L。达到国家城镇污水处理厂排放标准一级A。
实验二：系统进水的总磷浓度为1.5 mg/L，电解槽内污水体积约为0.6m3，污水停留时间约为53小时。在电解槽中平行布置一组面积为0.204m2的铝极板，极板浸入面积为0.168m2，电解电压为61.8V时，电流为6.8A。调节阴极板与阳极板之间的间距为10cm，每电解10min后，交换电极方向再电解10min，停止电解5min，如此循环。电解96min后，溶液总磷值降为0.2mg/L。达到国家城镇污水处理厂排放标准一级A。
由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：
本实用新型所述的双铝电极电解除磷装置，可通过电极控制器来改变阳极板、阴极板的电极，即，当正常工作一段时间阳极上出现钝化膜时，通过电极控制器改原阳极板为新阴极板、原阴极板为新阳极板，则原阳极上的钝化膜会脱落，因而可有效减少金属极板表面的钝化膜的沉积，所述钝化膜为一层固体吸附物（如磷酸铝、氢氧化铝、氧化铝等），减弱了阳极钝化现象；同时阴极板、阳极板分别采用铝板制成，在电解过程中，阳极释放的Al3+会与溶液中以磷酸根形式存在的磷发生反应生成难溶性铝盐。另外，部分Al3+在一定的pH范围内与溶液中的OH-反应生成难溶性的铝的羟基化合物，从而达到除磷的作用，电解后的出水无色，无需脱色处理，因而成本低；同时阴极板、阳极板分别采用铝板制成，制造成本低；本实用新型操作简便、费用低、不需要再投加化学试剂、除磷效果好、系统占地面积小、产生的污泥量少、可长期自动化运行，非常适合远离城市管网的村庄、学校、工地等。
以上仅是本实用新型的具体应用范例，对本实用新型的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本实用新型权利保护范围之内。
Claims (5)
1.一种双铝电极电解除磷装置，包含电解池、金属极板固定槽、金属极板、电极控制器；所述金属极板固定槽成对间隔地设置在电解池中；所述金属极板，包含阴极板、阳极板；其特征在于：所述阳极板、阴极板分别由铝板制成；所述阴极板、阳极板分别插入一金属极板固定槽中；所述电极控制器的正极、负极分别通过导线与阳极板、阴极板相连；所述电极控制器可周期性地改变阳极板、阴极板的极性。
2.根据权利要求1所述的双铝电极电解除磷装置，其特征在于：还包含直流电源；所述电源为阴极板、阳极板提供电能；所述阴极板与阳极板之间的直流电压保持在12V到96V。
3.根据权利要求1或2所述的双铝电极电解除磷装置，其特征在于：所述电极控制器，包含第一继电器、第二继电器、端子；所述端子的1脚接DC24V+，端子的2脚接DC24V-；所述第一继电器控制DC24V+的通断；所述第二继电器的1脚和2脚为公共端、3脚和5脚为常闭触点，4脚和6脚为常开触点；当第一继电器闭合时，第二继电器的1脚为DC24V+，第二继电器2脚为DC24V-；此时保持第二继电器的常闭触点闭合，即第二继电器的1脚和3脚接通，第二继电器2脚和5脚接通，此时端子的4脚为DC24V+，端子的3脚为DC24V-；当需要改变极性时，控制第二继电器的常闭触点断开，常开触点闭合，即第二继电器的1脚和4脚接通，第二继电器2脚和6脚接通，此时端子的3脚为DC24V+，端子的4脚为DC24V-；即实现通过改变端子的3脚和4脚的输出极性来改变电极极性。
4.根据权利要求3所述的双铝电极电解除磷装置，其特征在于：所述阴极板、阳极板之间设置有金属极板间距调节器；所述金属极板间距调节器可调节阴极板与阳极板之间的距离；所述阴极板与阳极板之间的距离为4厘米到50厘米。
5.根据权利要求4所述的双铝电极电解除磷装置，其特征在于：所述金属极板固定槽的底部设置有混合驱动泵；所述混合驱动泵的出口连接有冲洗管路；所述冲洗管路至少有一部分设置在阴极板与阳极板之间；所述冲洗管路上均布有出水口；当混合驱动泵工作时，混合驱动泵驱动水流流入冲洗管路，并从出水口冲出，并击打阴极板、阳极板。
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