CN218202324U - 一种煤化工高硬高盐废水膜电耦合催化除硬装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种煤化工高硬高盐废水膜电耦合催化除硬装置，包括支撑组件以及设于支撑组件上的多个并联的电催化组件，每个电催化组件分别连接有磁吸式电源插头；电催化组件包括交替间隔排布连接于封闭框架中的若干极板组件和若干功能膜组件，极板组件包括隔板以及分别连接于隔板两侧的阴极极板和阳极极板，功能膜组件包括中部设有贯通空腔的环板，以及设于环板空腔处的功能膜，环板侧壁设有磁吸限位螺丝，用以与磁吸式电源插头磁吸连接；环板两侧分别设有位于空腔处的膜支撑板，膜支撑板包括矩形框架以及竖直连接于矩形框架内的多个间隔设置的流道板，功能膜位于两侧膜支撑板之间；本方案能够避免电极结垢，电解效率高，结构稳固，易于维护。

Description

一种煤化工高硬高盐废水膜电耦合催化除硬装置

技术领域

本实用新型属于煤化工行业废水处理技术领域，具体涉及一种煤化工高硬高盐废水膜电耦合催化除硬装置。

背景技术

工业废水除硬是水处理行业的难题，一般采用化学加药法、离子交换法、膜法及电化学法。

化学加药法需投加碱剂，加药后需回调PH，同时产生大量固渣，消耗大量的酸碱，存在加药量与水质变化不同步的问题；离子交换法可吸附水中的硬度，但会产生大量的高盐高硬度废液，难于处理，一般需投加碱剂，同样存在化学法的弊端。膜法可以去除水中的硬度，但对前处理的要求较高，且膜易污染、易污堵，运行不稳定，并产生高硬度废水需要进行二次处理。电化学法依靠电吸附作用处理水中的硬度，但也需要投加碱剂使硬度离子结垢在电极上，影响电极的效率，且无工业化成熟应用。

实用新型内容

为了克服现有废水除硬技术中存在的缺陷，本实用新型提供一种煤化工高硬高盐废水膜电耦合催化除硬装置，该装置优势是去除硬度效果稳定、无需投加碱剂、无需回调PH，能够避免电极结垢，电解效率高，结构稳固，易于维护。

本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种煤化工高硬高盐废水膜电耦合催化除硬装置，包括支撑组件以及设于支撑组件上的多个并联设置的电催化组件，每个电催化组件分别连接有磁吸式电源插头；

所述电催化组件包括交替间隔排布连接于封闭框架中的若干极板组件和若干功能膜组件，每个功能膜组件与其两侧的极板组件构成一个反应单元；所述极板组件包括隔板以及分别连接于隔板两侧的阴极极板和阳极极板，阴极极板与功能膜组件之间形成阴极腔，阳极极板与功能膜组件之间形成阳极腔，每个反应单元中包含有一个阴极腔和一个阳极腔，多个反应单元按照阳极腔、阴极腔交替排列；阳极腔和阴极腔上部分别设置有进水口，下部分别设置有出水口；

所述功能膜组件包括中部设有贯通空腔的环板，以及设于环板空腔处的功能膜，所述功能膜为对离子进行分离或选择性通过的分离膜；环板侧壁设有磁吸限位螺丝；所述环板两侧分别设有位于空腔处的膜支撑板，所述膜支撑板包括矩形框架以及竖直连接于矩形框架内的多个间隔设置的流道板，功能膜位于两侧膜支撑板之间；

所述磁吸式电源插头包括插头支架以及设于插头支架中部通孔内的若干铜排，所述铜排一端与阴极极板和阳极极板连接，另一端引接有导线，所述阴极极板和阳极极板与铜排的连接端分别包覆有铜片；插头支架上开设有与磁吸限位螺丝配合卡接的凹槽，所述凹槽内设有与磁吸限位螺丝相吸的磁铁。

进一步的，所述插头支架上连接有防护罩，防护罩罩设于铜排外侧，防护罩底部设有引出线孔，用以使导线穿出，导线分别与电源的正极和负极连接。

进一步的，所述环板顶部分别开设有阳极进液孔、阴极进液孔，底部分别开设有阳极出液孔和阴极出液孔，其中阳极进液孔与阳极出液孔位于功能膜组件一侧，阴极进液孔与阴极出液孔位于功能膜组件另一侧；

所述阳极进液孔与阳极出液孔均与阳极腔连通，分别作为阳极腔的进水口和出水口；所述阴极进液孔与阴极出液孔均与阴极腔连通，分别作为阴极腔的进水口和出水口。

进一步的，所述支撑组件包括间隔设置的两侧支腿、连接于支腿底部的集液槽、以及连接于支腿顶部两侧的横梁；一侧的支腿上固定连接有竖直设置的压紧板，压紧板固定连接于两侧横梁之间，两侧横梁之间还设有与压紧板相对的止退板，止退板通过滑轮与横梁滑动连接，止退板一侧与油缸输出轴连接，多个电催化组件设于集液槽上且位于压紧板与止退板之间，油缸驱动止退板在横梁上沿电催化组件的排列方向移动并将多个电催化组件相互压紧。

进一步的，所述压紧板顶部连接有阳极进液管口，底部连接有阴极出液管口；所述止退板顶部连接有阴极进液管口，底部连接有阳极出液管口；所述阳极进液管口连接阳极进液管道，阳极进液管道与每个阳极腔进水口连通，阴极进液管口连接阴极进液管道，阴极进液管道与每个阴极腔进水口连通，阴极出液管口连接阴极出液管道，阴极出液管道与每个阴极腔出水口连通，阳极出液管口连接阳极出液管道，阳极出液管道与每个阳极腔出水口连通。

进一步的，所述压紧板顶部连接有排气管口，所述排气管口通过排气管道与每个阳极腔相连通。

进一步的，所述阳极极板为钛板、钛网、碳板、碳网、石墨板其中的一种；所述阴极极板采用多孔电极材料，为碳板、碳网、含钛板式结构、含钛网式结构、含铁板式结构、含铁网式结构、含铝板式结构、含铝网式结构其中的一种；所述隔板为非金属绝缘板，为PP、 PE、PVC材料的板式结构中的一种。

本实用新型的有益效果包括：

每个电催化组件为一个独立的功能单元，多个功能单元并联压紧设置，使得本装置废水处理的能力提高，能够一次性处理更大流量的废水，从而提高废水处理效率；通过在电催化组件上连接磁吸式电源插头，不仅能够作为电催化组件的电极引出部件，保护铜排，同时还能够利用磁铁的作用，与功能膜组件上的磁吸定位螺丝相互吸引，限制极板组件移动，使得装置结构更加稳固；当油缸压紧到一定程度后，由于磁吸式电源插头的作用，限制了油缸继续压紧，保护电催化组件不会被无限制压紧，且使得电催化组件与铜排电接触部分接触牢靠；通过设置膜支撑板，不仅为水流在功能膜表面流动提供了流道，保证布水均匀，提高膜面流速，避免结垢，提高电解效率，而且削减了由于压力过大导致功能膜发生变形的可能。本装置结构普适性强，对电解水无要求，效率高、易于维护。

附图说明

图1是本实用新型整体结构装配图；

图2是本实用新型结构示意图；

图3是本实用新型电催化组件结构示意图；

图4是本实用新型功能膜组件结构示意图；

图5是本实用新型极板组件结构示意图；

图6是本实用新型磁吸式电源插头结构示意图。

图中附图标记说明：1-阴极出液管口、2-阳极进液管口、3-横梁、4-压紧板、5-电催化组件、6-止退板、7-阳极出液管口、8-阴极进液管口、9-油缸、10-滑轮、11-支腿、12-磁吸式电源插头、13-排液孔、14-集液槽、15-排气管口；

30-极板组件；31-阴极极板、32-隔板、33-阳极极板；

24-功能膜组件、24.1-功能膜、24.2-环板、24.3-阳极出液孔、24.4-膜支撑板、24.5-阳极进液孔、24.6-磁吸限位螺丝、24.7-功能膜定位螺丝、24.8-阴极进液孔、24.9-阴极出液孔；

41-铜排、42-插头支架、43-磁铁、44-防护罩、45-引出线孔。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“水平”、“内”、“外”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部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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于区分部件，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

一种煤化工高硬高盐废水膜电耦合催化除硬装置，其为先安装组合，后压紧的实施方式，先将多个电催化组件5放置在由支腿11、集液槽14、横梁3、压紧板4、止退板6组成的支撑组件上，再按照顺序，依次在电催化组件5上插入磁吸式电源插头12，通过端部油缸9推进止退板6，使多个电催化组件5向压紧板4方向挤压夹紧。

参考图1-6，对本装置的具体结构进行说明：

每个电催化组件5为一个独立的功能单元，其包括交替间隔排布连接于封闭框架中的若干极板组件30和若干功能膜组件24，每个功能膜组件24与其两侧的极板组件30构成一个反应单元；所述极板组件30包括隔板32以及分别连接于隔板32两侧的阴极极板31和阳极极板33，隔板32为非金属绝缘板，可选用PP、PE、PVC材料的板式结构，阳极极板33为钛板、钛网、碳板、碳网、石墨板其中的一种，不限于上述选择；阴极极板31采用多孔电极材料，为碳板、碳网、含钛板式结构、含钛网式结构、含铁板式结构、含铁网式结构、含铝板式结构、含铝网式结构其中的一种，不限于上述选择；阴极极板31、阳极极板33的引出端分别包覆有铜片；

阴极极板31与功能膜组件24之间形成阴极腔，阳极极板33与功能膜组件24之间形成阳极腔，每个反应单元中包含有一个阴极腔和一个阳极腔，多个反应单元按照阳极腔、阴极腔交替排列；阳极腔和阴极腔上部分别设置有进水口，下部分别设置有出水口；

所述功能膜组件24包括中部设有贯通空腔的环板24.2，以及设于环板24.2空腔处的功能膜24.1，通过功能膜定位螺丝24.7将功能膜24.1固定，所述功能膜24.1为对离子进行分离或选择性通过的分离膜，可选用离子交换膜、碳纤维、纤维布、石棉布等；环板24.2侧壁拧紧有上下两个磁吸限位螺丝24.6；所述环板24.2两侧分别设有位于空腔处的与环板24.2 一体设置的膜支撑板24.4，所述膜支撑板24.4包括矩形框架以及竖直连接于矩形框架内的多个间隔设置的流道板，功能膜24.1位于两侧膜支撑板24.4之间；膜支撑板24.4不仅为水流在膜表面流动提供了流道，而且一定程度上削减了由于压力过大导致膜发生变形的情形；

在环板24.2顶部分别开设有阳极进液孔24.5、阴极进液孔24.8，底部分别开设有阳极出液孔24.3和阴极出液孔24.9，其中阳极进液孔24.5与阳极出液孔24.3位于功能膜组件 24一侧，阴极进液孔24.8与阴极出液孔24.9位于功能膜组件24另一侧；

所述阳极进液孔24.5与阳极出液孔24.3均与阳极腔连通，分别作为阳极腔的进水口和出水口；所述阴极进液孔24.8与阴极出液孔24.9均与阴极腔连通，分别作为阴极腔的进水口和出水口；

环板24.2为功能膜24.1提供了固定压紧结构，其为可拆卸结构，方便对阳极进液孔24.5、阴极进液孔24.8、阳极出液孔24.3和阴极出液孔24.9的清洗。

所述磁吸式电源插头12包括非金属材料的插头支架42以及通过螺栓连接于插头支架 42中部通孔内的若干铜排41，所述铜排41一端与阴极极板31和阳极极板33包覆有铜片的位置连接，另一端引接有导线；插头支架42上开设有与磁吸限位螺丝24.6配合卡接的凹槽，所述凹槽内设有与磁吸限位螺丝24.6相吸的磁铁43。所述插头支架42上连接有防护罩 44，防护罩44罩设于铜排41外侧，防护罩44底部设有引出线孔45，用以使导线穿出。引出线孔45作为此磁吸式电源插头的整体引出线出口，其载流量为极板组件30板载流量之和，这样减小了电极引出线的数量，提高了可靠性；

当磁吸式电源插头12，插接在功能膜组件24上时，磁吸限位螺丝24.6卡接在设有磁铁 43的凹槽里，构成一对磁力吸引部件，将两部分紧紧连接在一起。

磁吸式电源插头12不仅作为电催化组件5的电极引出部件，同时还利用磁铁的作用，与功能膜组件上的磁吸定位螺丝相互吸引，作为限制极板组件移动的部件之一，且当油缸压紧到一定程度后，由于插头支架42的设置，限制了油缸继续压紧，保护了电催化组件5不会被无限制压紧，使得电催化组件5与铜排的电接触部分接触牢靠。

所述支撑组件包括间隔设置的两侧支腿11、连接于支腿11底部的集液槽14、以及连接于支腿11顶部两侧的横梁3；一侧的支腿11上固定连接有竖直设置的压紧板4，压紧板4固定连接于两侧横梁3之间，两侧横梁3之间还设有与压紧板4相对的止退板6，止退板6 通过滑轮10与横梁3滑动连接，止退板6一侧与油缸9输出轴连接，多个电催化组件5设于集液槽14上且位于压紧板4与止退板6之间，压紧板4作为整个装置夹紧过程中的固定端，油缸9驱动止退板6在横梁3上沿电催化组件5的排列方向移动并将多个电催化组件5 相互压紧。集液槽14底部设有排液孔13，集液槽14除了用于支撑电催化组件5，还用于防止液体外泄，漏入地面。

所述压紧板4顶部通过金属法兰焊接有阳极进液管口2，底部通过金属法兰焊接有阴极出液管口1；所述止退板6顶部通过金属法兰焊接有阴极进液管口8，底部通过金属法兰焊接有阳极出液管口7；所述阳极进液管口2连接阳极进液管道，阳极进液管道与每个阳极腔进水口连通，阴极进液管口8连接阴极进液管道，阴极进液管道与每个阴极腔进水口连通，阴极出液管口1连接阴极出液管道，阴极出液管道与每个阴极腔出水口连通，阳极出液管口 7连接阳极出液管道，阳极出液管道与每个阳极腔出水口连通。

由于本实施例采用环板上开设的阳极进液孔24.5与阳极出液孔24.3分别作为阳极腔的进水口和出水口，即所述阳极进液孔24.5与阳极进液管口2相连通，阳极出液孔24.3与阳极出液管口7相连通，同理，由于本实施例采用环板上开设的阴极进液孔24.8与阴极出液孔24.9分别作为阴极腔的进水口和出水口，即阴极进液孔24.8与阴极进液管口8连通，阴极出液孔24.9与阴极出液管口1相连通；上述的进液孔用于输入待处理水，出液孔用于送出处理合格的水。

阴极进液管口8、阴极出液管口1以及功能膜组件上的流道，形成了阴极腔水流通路；阳极进液管口2、阳极出液管口7以及功能膜组件上的流道，形成了阳极腔水流通路。

所述压紧板4顶部连接有排气管口15，所述排气管口15通过排气管道与各阳极腔连通，为电催化装置工作过程中产生的气体提供了排放通道，使电解水副产的气体可及时排出系统，保证电解效率。

在一种实施方式中，废水由废水泵加压后送入阳极进液管口2，进而通过电催化组件5 的阳极进液孔24.5进入与阳极进液孔24.5连通的阳极腔，阳极腔中的硬度离子通过电力吸引透过功能膜24.1进入阴极腔，阳极腔及阴极腔的产水分别通过阳极出液孔24.3、阴极出液孔24.9排出。

本装置功能膜组件将阴极腔与阳极腔隔离，使电解水的OH-与H+分别在阴极腔与阳极腔浓缩，避免OH-和H+离子结合，提高电解效率；阴极极板31、阳极极板33间微极距使电解水的效率提高；阴极极板31采用多孔电极材料，产生微气泡，提高电解效率，避免电极结垢，通电电压为2-10V低电压，副反应小。膜支撑板24.4的结构设计，保证布水均匀，内部流场分布均匀，膜面流速高，能够将产生的颗粒物及时排出系统，避免结垢，提高电解效率。传统电解水装置要求无硬度，本装置结构普适性强，对电解水无要求，低硬度高硬度水皆可去除。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种煤化工高硬高盐废水膜电耦合催化除硬装置，其特征在于，包括支撑组件以及设于支撑组件上的多个并联设置的电催化组件(5)，每个电催化组件(5)分别连接有磁吸式电源插头(12)；

所述电催化组件(5)包括交替间隔排布连接于封闭框架中的若干极板组件(30)和若干功能膜组件(24)，每个功能膜组件(24)与其两侧的极板组件(30)构成一个反应单元；所述极板组件(30)包括隔板(32)以及分别连接于隔板(32)两侧的阴极极板(31)和阳极极板(33)，阴极极板(31)与功能膜组件(24)之间形成阴极腔，阳极极板(33)与功能膜组件(24)之间形成阳极腔，每个反应单元中包含有一个阴极腔和一个阳极腔，多个反应单元按照阳极腔、阴极腔交替排列；阳极腔和阴极腔上部分别设置有进水口，下部分别设置有出水口；

所述功能膜组件(24)包括中部设有贯通空腔的环板(24.2)，以及设于环板(24.2)空腔处的功能膜(24.1)，所述功能膜(24.1)为对离子进行分离或选择性通过的分离膜；环板(24.2)侧壁设有磁吸限位螺丝(24.6)；所述环板(24.2)两侧分别设有位于空腔处的膜支撑板(24.4)，所述膜支撑板(24.4)包括矩形框架以及竖直连接于矩形框架内的多个间隔设置的流道板，功能膜(24.1)位于两侧膜支撑板(24.4)之间；

所述磁吸式电源插头(12)包括插头支架(42)以及设于插头支架(42)中部通孔内的若干铜排(41)，所述铜排(41)一端与阴极极板(31)和阳极极板(33)连接，另一端引接有导线，所述阴极极板(31)和阳极极板(33)与铜排(41)的连接端分别包覆有铜片；插头支架(42)上开设有与磁吸限位螺丝(24.6)配合卡接的凹槽，所述凹槽内设有与磁吸限位螺丝(24.6)相吸的磁铁(43)。

2.根据权利要求1所述的一种煤化工高硬高盐废水膜电耦合催化除硬装置，其特征在于，所述插头支架(42)上连接有防护罩(44)，防护罩(44)罩设于铜排(41)外侧，防护罩(44)底部设有引出线孔(45)，用以使导线穿出，导线分别与电源的正极和负极连接。

3.根据权利要求1所述的一种煤化工高硬高盐废水膜电耦合催化除硬装置，其特征在于，所述环板(24.2)顶部分别开设有阳极进液孔(24.5)、阴极进液孔(24.8)，底部分别开设有阳极出液孔(24.3)和阴极出液孔(24.9)，其中阳极进液孔(24.5)与阳极出液孔(24.3)位于功能膜组件(24)一侧，阴极进液孔(24.8)与阴极出液孔(24.9)位于功能膜组件(24)另一侧；

所述阳极进液孔(24.5)与阳极出液孔(24.3)均与阳极腔连通，分别作为阳极腔的进水口和出水口；所述阴极进液孔(24.8)与阴极出液孔(24.9)均与阴极腔连通，分别作为阴极腔的进水口和出水口。

4.根据权利要求1所述的一种煤化工高硬高盐废水膜电耦合催化除硬装置，其特征在于，所述支撑组件包括间隔设置的两侧支腿(11)、连接于支腿(11)底部的集液槽(14)、以及连接于支腿(11)顶部两侧的横梁(3)；一侧的支腿(11)上固定连接有竖直设置的压紧板(4)，压紧板(4)固定连接于两侧横梁(3)之间，两侧横梁(3)之间还设有与压紧板(4)相对的止退板(6)，止退板(6)通过滑轮(10)与横梁(3)滑动连接，止退板(6)一侧与油缸(9)输出轴连接，多个电催化组件(5)设于集液槽(14)上且位于压紧板(4)与止退板(6)之间，油缸(9)驱动止退板(6)在横梁(3)上沿电催化组件(5)的排列方向移动并将多个电催化组件(5)相互压紧。

5.根据权利要求4所述的一种煤化工高硬高盐废水膜电耦合催化除硬装置，其特征在于，所述压紧板(4)顶部连接有阳极进液管口(2)，底部连接有阴极出液管口(1)；所述止退板(6)顶部连接有阴极进液管口(8)，底部连接有阳极出液管口(7)；所述阳极进液管口(2)连接阳极进液管道，阳极进液管道与每个阳极腔进水口连通，阴极进液管口(8)连接阴极进液管道，阴极进液管道与每个阴极腔进水口连通，阴极出液管口(1)连接阴极出液管道，阴极出液管道与每个阴极腔出水口连通，阳极出液管口(7)连接阳极出液管道，阳极出液管道与每个阳极腔出水口连通。

6.根据权利要求5所述的一种煤化工高硬高盐废水膜电耦合催化除硬装置，其特征在于，所述压紧板(4)顶部连接有排气管口(15)，所述排气管口(15)通过排气管道与每个阳极腔相连通。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种煤化工高硬高盐废水膜电耦合催化除硬装置，其特征在于，所述阳极极板(33)为钛板、钛网、碳板、碳网、石墨板其中的一种；所述阴极极板(31)采用多孔电极材料，为碳板、碳网、含钛板式结构、含钛网式结构、含铁板式结构、含铁网式结构、含铝板式结构、含铝网式结构其中的一种；所述隔板(32)为非金属绝缘板，为PP、PE、PVC材料的板式结构中的一种。

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