CN220317489U - 一种表面自清洁型电解除磷装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种表面自清洁型电解除磷装置，包括：电极组件，包括中轴、穿设在所述中轴上并在外力作用下可绕中轴的轴线转动的若干圆形电极片以及连接相邻圆形电极片的挡片，电极组件以其中轴的轴线平行于水面悬浮于水面处，所有圆形电极片分为正极电极片和负极电极片两组，正极电极片和负极电极片间隔分布；电源，所有的正极电极片连接该电源的正极，所有的负极电极片连接该电源的负极；回流管，设置于电极组件的上方且具有朝向所述电极组件的回流液出口，来自回流液出口的回流液向下冲刷所述电极组件的挡片以驱动所述电极组件绕其中轴转动。本实用新型解决电解除磷装置中浮渣堵塞的问题，进一步提高电解除磷效果。

Description

一种表面自清洁型电解除磷装置

技术领域

本实用新型涉及水处理领域，具体涉及一种表面自清洁型电解除磷装置。

背景技术

磷是引起水体富营养化的关键营养物质，因此从废水中除去磷，是解决水体富营养化的关键。目前国内外普遍采用的污水除磷方法主要有化学除磷法、生物除磷法。但生物除磷法的出水一般很难达到0.5mg/L的出水标准。化学除磷法在小型分散式污水处理设备中，药剂溶解槽和溶液输送泵以及搅拌的方式就使得装置过于复杂，难以操作和管理。

为解决传统化学除磷法和生物除磷法的客观缺陷，电解除磷诞生了，其不仅装置结构较为简单，而且方便操作、易于管理，更重要的是其处理效果较佳，出水可以达到出水标准。但随着电解除磷装置的大量运用，其电极片易钝化，电解过程中会产生浮渣等问题也逐渐显露出来，例如，公开号为CN208802873U的专利公开了一种利用电解法除磷的农村污水处理装置，包括电解池，所述电解池内设置有铁棒电极，所述铁棒电极右侧的电解池内设置有铝棒电极，所述电解池的左侧壁上设置有进水口，所述铁棒电极和铝棒电极上端均与控制箱连接，所述控制箱内设置有蓄电池和控制单元，所述控制箱表面设置有控制面板，所述铁棒电极和铝棒电极的内部均设置有内腔，所述铁棒电极和铝棒电极的内腔内壁上均设置有振动马达，所述振动马达通过导线分别与控制箱内的蓄电池和控制单元连接。但是该装置需在内部设置马达，结构较为复杂且会增加能耗。

公开号为CN205856074U的专利提供一种电解除磷装置。该电解除磷装置由进水管、曝气池、曝气装置、风机、出水管、取样泵、总磷在线监测仪、可编程逻辑控制器、直流电源、铝板电极和铁板电极组成。该装置可以持续释放铝离子或铁离子，通过生成磷酸盐沉淀、吸附和气浮作用达到去除总磷的目的。但该设备中的电极板容易发生钝化，影响电解效果；且电解产生的浮渣积累在电极板之间，大大降低电解效果，因此为了达到预期效果只能增大电压或电流，这就导致了能耗的增加。

公开号为CN206051636U的专利公开了一种电解除磷装置，包括反应器和高频电源，反应器上端开口下端封闭，反应器内通过档板分隔为工作区和外排区，工作区和外排区通过挡板上方的空间连通，且档板上端设有刮渣器，工作区内装有反应液，工作区内壁两侧分别设置有极性相反的第一主极板，两个第一主极板的上端均露出反应液表面并分别与高频电源电连接。工作区内反应液面以下位于两个第一主极板之间间隔设有氧化极板组和气浮极板组。该实用新型能够通过氧化极板组将污水中的有机磷、偏磷酸根、次磷酸根等氧化成正磷酸根，进而转化为沉淀物并通过气浮极板组上浮至反应液表面，最后通过刮渣器排出。但是该装置容易被电解产生的浮渣堵塞装置，导致电解效果不佳。

因此，一种处理效果可以达到相应要求，还不会产生相应问题的电解除磷装置对于其推广应用具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型提供一种表面自清洁型电解除磷装置，解决电解除磷装置中浮渣堵塞的问题，进一步提高电解除磷效果。

一种表面自清洁型电解除磷装置，包括：

电极组件，包括中轴、穿设在所述中轴上并在外力作用下可绕中轴的轴线转动的若干圆形电极片以及连接相邻圆形电极片的挡片，所述电极组件以其中轴的轴线平行于水面并悬浮于水面处，所有圆形电极片分为正极电极片和负极电极片两组，正极电极片和负极电极片间隔分布；

电源，所有的正极电极片连接该电源的正极，所有的负极电极片连接该电源的负极；

回流管，设置于所述电极组件的上方且具有朝向所述电极组件的回流液出口，来自回流液出口的回流液向下冲刷所述电极组件的挡片以驱动所述电极组件绕其中轴转动。

该装置主要原理：以电极片采用Al片为例，在通电的情况下，阳极电极产生Al³⁺，Al³⁺进入到污水中，与污水中的PO₄ ^3-结合产生不容性化合物，然后通过固液分离将该物质从污水中分离出来，从而达到除磷的目的，废水中的H⁺则汇聚到电极阴极附近，进而产生氢气。但常规的电解除磷装置电解产生的浮渣会积累在电极板之间，大大降低电解效果，本装置利用回流液冲刷电极片间的挡片，使得圆形电极片在电解过程中能够转动起来，这样既不会影响电解效果，而且还能够及时清理电解产生的浮渣，从而达到自清洁的效果。

以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。

可选的，所述圆形电极片均同轴固定于所述中轴上，所述圆形电极片在外力作用下随中轴转动；所述圆形电极片的总数量为2～20片；相邻圆形电极片之间的间隙小于等于1cm。

可选的，所述中轴可转动地安装于水面处。

电极片的数量与电解效果之间存在一定关联性，但过多的电极片设置也会造成电极片的浪费，因此，优选设置地，圆形电极片的总数量为2～20片。相邻电极片之间的间隙跟能耗及电解装置的利用率现存在一定关联性，若电极片间隙过大，则增大了过电势，导致电压增大，增大了能耗；若电极片间隙过小，则曝气气泡无法进入，易堵塞，Al³⁺难以进入废水中，导致利用率降低；因此，优选设置地，相邻圆形电极片之间的间隙小于等于1cm。

可选的，所述圆形电极片的大小以其单面面积：处理水量为1m²：(5～10)m³/d计。

圆形电极片的大小也跟除磷效果存在一定相关性，电极片过大则会造成电极片的浪费；若比值过小则会影响电解产生Al³⁺的数量，进而影响除磷效果，本申请中优选设置地，电极片的面积：处理水量为1m³：(5～10)m³/d。

可选的，所述圆形电极片悬浮于水面处后浸没于水面下方的高度与圆形电极片总高度的比为1：(1.5～2)。

圆形电极片浸没于水面下方的比值跟电极片是否能更顺畅地转动以及电极片的有效电解面积存在一定相关性，若比值过大则会导致电极片难以转动，影响自清洁效果；若比值过小则影响电极片的有效面积，进而影响电解效果。本申请中优选设置地，该比值设置为1：(1.5～2)。圆形电极片的总高度也可以理解为等于圆形片的直径长度。可选的，所述电源采用正负电极可定期互换的电源；所述圆形电极片为Fe片、Al片或Fe片与Al片的组合；所述水面为缺氧池或好氧池的水面。

可选的，所述圆形电极片的圆心与回流液出口的中轴线错开布置。

可选的，所述回流液出口的中轴线垂直于水面，所述圆形电极片的圆心与回流液出口的中轴线之间的水平间距为0.5R～0.8R，其中R为圆形电极片的半径；所述回流管的回流液出口中心距离圆形电极片外周面最高点处的垂直高度为15～50cm。

可选的，所述挡片在绕圆形电极片的圆周向上设置数量为4～10块。

可选的，所述挡片在沿圆形电极片径向方向的宽度为0.1R～0.3R，其中R为圆形电极片的半径。

可选的，所述挡片上沿挡片的长度方向间隔开设与圆形电极片厚度相适配的卡槽，所述挡片通过其卡槽与圆形电极片的卡接相连接。

挡片及挡片与回流液出口之间的优选配合方式有利于使电极组件能够更顺畅的转动以及达到更好的降解效果，优选地，电极组件的转速在1～20r/min内为宜。若转速过大则影响电解反应时间，从而导致电解效果较差；若转速过小则会导致自清洁效果不理想，进而影响电解效果。

一种可选的使用方式中，所述表面自清洁型电解除磷装置的工作步骤包括：

(1)将组装好的电解除磷装置放在污水中，并打开外加电源开关；

(2)阳极的铝电极片经电解产生Al³⁺进入到污水中，与污水中的PO₄ ^3-结合产生不容性化合物，以达到去除P的目的，与此同时，污水中的H⁺汇聚在阴极附近，在阴极处产生氢气；

(3)回流液冲刷电极片之间的挡片，使得电解装置转动起来；

(4)间隔30～60min交换电源正负极，并循环步骤(2)～(4)。

本装置相对于传统电解除磷装置，至少具备如下优势之一：

(1)电极片在电解过程中处于转动的状态，使得电解产生的浮渣能够得到及时的清理，不会出现因浮渣堵塞电极片而影响电解效果的情况；

(2)电极片的间隙相对小，减小了过电势，使得在获得相同的电解效果的前提下所施加的电压更小，降低了能耗；

(3)整个电解装置可置于缺氧池或厌氧池中，增加了Al³⁺在污水中的停留时间，提高了Al³⁺的利用效率；

(4)设备整体构造简单，管理起来较为方便，运行成本较低。

附图说明

图1是本实用新型装置结构示意图；

图2是本实用新型原理图。

图中所示附图标记如下：

1-水面 2-圆形电极片 3-挡片

4-电源 5-中轴 6-回流管

7-导线

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

如图1所示，一种表面自清洁型电解除磷装置，包括电极组件、电源和回流管。电极组件包括一根中轴5、同轴穿设在中轴5上的若干圆形电极片2以及连接相邻圆形电极片的挡片3，电极组件以其中轴5的轴线平行于水面1悬浮于水面处，圆形电极片2在外力的作用下可绕中轴5的轴线转动，所有圆形电极片分为正极电极片和负极电极片两组，且正极电极片和负极电极片间隔分布，所有的正极电极片连接该电源4的正极，所有的负极电极片连接该电源4的负极，连接电极片的导线可通过旋转接头(或中央回转接头)与电源4相连。回流管6设置于电极组件的上方且具有朝向所述电极组件的回流液出口，来自回流液出口的回流液向下冲刷电极组件的挡片3以驱动电极组件绕其中轴的轴线转动。

圆形电极片2在外力的作用下可绕中轴5的轴线转动，可以理解为圆形电极片2在外力的作用下随中轴一起转动，该安装方式下，圆形电极片与中轴之间固定连接，中轴的两端可通过轴承可转动地安装于对应的池体内壁处，在回流液的冲刷下，圆形电极片随中轴一起转动；也可以理解为圆形电极片2在外力的作用下可绕中轴5转动，该安装方式下，所有的圆形电极片通过中空的套筒套装于中轴上，圆形电极片与中轴之间可相对转动，中轴固定安装与对应池体内壁，圆形电极片在外力作用下绕中轴转动。

电极片的材质包括但不限于Fe或Al中的一种或多种组合，以电极片为Al为例，该装置主要原理如图2所示：在通电的情况下，阳极电极产生Al³⁺，Al³⁺进入到污水中，与污水中的PO₄ ^3-结合产生不容性化合物，然后通过固液分离将该物质从污水中分离出来，从而达到除磷的目的，废水中的H⁺则汇聚到电极阴极附近，进而产生氢气。但常规的电解除磷装置电解产生的浮渣会积累在电极板之间，大大降低电解效果，本装置利用回流液冲刷电极片间的挡板，使得圆形电极片在电解过程中能够转动起来，这样既不会影响电解效果，而且还能够及时清理电解产生的浮渣，从而达到自清洁的效果。

在圆形电极片随中轴转动的安装方式中，更具体的实施方式：圆形电极片2沿着中轴1的轴向等间距布置，中轴依次穿过圆形电极片的圆心，圆形电极片与中轴之间相互垂直固定，中轴通过轴承安装于对应池体内壁。电极片数量过多可能会造成电极片的浪费；电极片数量过少可能会导致电解效果不达标，电极片间隙过大则可能增大了电势，导致电压增大从而增大了能耗；电极片间隙过小则曝气气泡无法进入，易堵塞，Al³⁺难以进入废水中，导致利用率降低；电极片的大小与电解产生的Al³⁺量相关，进而影响除磷效果。综合考虑能耗和电解效率，圆形电极片的数量设置为2～20片；相邻圆形电极片之间的间隙小于等于1cm；圆形电极片的大小以其单面面积：处理水量为1m²：(5～10)m³/d。

圆形电极片悬浮于水面处，电极片的一部分浸没入水面下方，一部分浮于水面上方，综合考虑电解效果以及电极片的顺畅转动，优选地，圆形电极片悬浮于水面处后浸没于水面下方的高度与圆形电极片总高度的比为1：(1.5～2)。此处的总高度也可以理解为圆形电极片的直径。

对于电源的选择，可选择稳压直流电源，优选的，电源采用正负电极可定期互换的电源，定期调转电极，使电极片可以定期正反转互换，更有利于浮渣的去除。

回流管6安装于电极组件的上方，回流管的进水连接好氧池污水，其下落的回流液的冲击力与电极组件中挡片的相互配合以作为电极组件转动的驱动力。较为优选的布置方式中，回流液的回流液出口以其中轴线垂直于水面安装，圆形电极片的圆心与回流管的回流液出口的中轴线错开布置，优选地，圆形电极片的圆心与回流液出口的中轴线之间的水平间距为0.5R～0.8R，其中R为圆形电极片的半径。回流液出口位于电极组件上方的一定高度处，以保证回流液的冲击力足以驱动电机组件转动，优选地，回流管的回流液出口中心距离圆形电极片外周面最高点处的垂直高度为15-50cm。

进一步地，为了使回流液对电极组件的冲击力达到最优状态，对挡片的设计进行优化，较为优选的设置方式中，挡片在绕圆形电极片的圆周向上设置数量为4～10块(如图2中所示为8块)；挡片在沿圆形电极片径向方向的宽度为0.1R～0.3R，其中R为圆形电极片的半径。

进一步地，为了使挡片与圆形电极片之间的安装更方便，挡片上沿挡片的长度方向间隔开设与圆形电极片厚度相适配的卡槽，卡槽的长度方向与挡片自身的长度方向相垂直，挡片通过其卡槽与圆形电极片的卡接相连接。

本实施方式中，挡片及挡片与回流液出口之间的优选配合方式有利于使电极组件能够更顺畅的转动以及达到更好的降解效果，优选地，电极组件的转速在1～20r/min内为宜。

上述装置安装于缺氧池或厌氧池中，一种具体的使用方式中，以电极片的材质为Al为例，表面自清洁型电解除磷装置的工作步骤包括：

(1)将组装好的电解除磷装置放在缺氧池或厌氧池污水的水面1处，并打开电源4开关；

(2)阳极的铝电极片经电解产生Al³⁺进入到污水中，与污水中的PO₄ ^3-结合产生不容性化合物，以达到去除P的目的，与此同时，污水中的H⁺汇聚在阴极附近，在阴极处产生氢气；

(3)回流液冲刷圆形电极片2之间的挡片3，使得电解装置转动起来；

(4)间隔30～60min交换电源正负极，并循环步骤(2)～(4)。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种表面自清洁型电解除磷装置，其特征在于，包括：

电极组件，包括中轴、穿设在所述中轴上并在外力作用下可绕中轴的轴线转动的若干圆形电极片以及连接相邻圆形电极片的挡片，所述电极组件以其中轴的轴线平行于水面并悬浮于水面处，所有圆形电极片分为正极电极片和负极电极片两组，正极电极片和负极电极片间隔分布；

电源，所有的正极电极片连接该电源的正极，所有的负极电极片连接该电源的负极；

回流管，设置于所述电极组件的上方且具有朝向所述电极组件的回流液出口，来自回流液出口的回流液向下冲刷所述电极组件的挡片以驱动所述电极组件绕其中轴转动。

2.根据权利要求1所述的表面自清洁型电解除磷装置，其特征在于，所述圆形电极片均同轴固定于所述中轴上，所述圆形电极片在外力作用下随中轴转动；所述圆形电极片的总数量为2～20片；相邻圆形电极片之间的间隙小于等于1cm。

3.根据权利要求1所述的表面自清洁型电解除磷装置，其特征在于，所述圆形电极片的大小以其单面面积：处理水量为1m²：(5～10)m³/d计。

4.根据权利要求1所述的表面自清洁型电解除磷装置，其特征在于，所述圆形电极片悬浮于水面处后浸没于水面下方的高度与圆形电极片总高度的比为1：(1.5～2)。

5.根据权利要求1所述的表面自清洁型电解除磷装置，其特征在于，所述电源采用正负电极可定期互换的电源；所述圆形电极片为Fe片、Al片或Fe片与Al片的组合；所述水面为缺氧池或好氧池的水面。

6.根据权利要求1所述的表面自清洁型电解除磷装置，其特征在于，所述圆形电极片的圆心与回流液出口的中轴线错开布置。

7.根据权利要求1所述的表面自清洁型电解除磷装置，其特征在于，所述回流液出口的中轴线垂直于水面，所述圆形电极片的圆心与回流液出口的中轴线之间的水平间距为0.5R～0.8R，其中R为圆形电极片的半径；所述回流管的回流液出口中心距离圆形电极片外周面最高点处的垂直高度为15～50cm。

8.根据权利要求1所述的表面自清洁型电解除磷装置，其特征在于，所述挡片在绕圆形电极片的圆周向上设置数量为4～10块。

9.根据权利要求1所述的表面自清洁型电解除磷装置，其特征在于，所述挡片在沿圆形电极片径向方向的宽度为0.1R～0.3R，其中R为圆形电极片的半径。

10.根据权利要求1所述的表面自清洁型电解除磷装置，其特征在于，所述挡片上沿挡片的长度方向间隔开设与圆形电极片厚度相适配的卡槽，所述挡片通过其卡槽与圆形电极片的卡接相连接。