CN2612662Y - 废水的电化学处理装置 - Google Patents

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陈震
郑曦
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Abstract

本实用新型涉及一种污水处理装置，特别涉及一种废水的电化学处理装置，包括电解槽、阴极反应器、阳极反应器和废水进、出口，其结构要点在于，共有复数列阴极反应器与复数列阳极反应器交替间隔分布于电解槽中。本实用新型采用阴阳两极的交替分布及多孔阴极结构增加了反应电极的比表面积，促进阴阳两极的电化学反应，降低了电流密度和电解电压，从而可降低能耗，提高处理污水效率。

Description

废水的电化学处理装置
技术领域
本实用新型涉及一种污水处理装置，特别涉及一种废水的电化学处理装置。
背景技术
废水如染料及印染工业的废水中含有多种具有生物毒性的有机物，既使排放时废水中残留的组分的浓度很低，仍然会导致生态系统的破坏，严重污染环境。
本发明人曾经就废水的电化学处理方法向国家知识产权局专利局提出了申请号为ZL00133496.4、申请日为2000年11月9日的发明专利申请，申请中详细地描述了如何利用电化学反应生成的Fenton试剂(即羟基自由基)处理废水的工艺方法，但就该工艺方法在生产过程中所采用的电化学处理装置的内部结构特别是阴阳极的具体结构及分布形式并未作更深入、具体的研究，且这些结构分布方式与电解电压密切相关。
常规电化学处理方法在实际运用过程中存在一个不足之处：电解能量损耗大，这是废水中的有机污染物在电化学反应过程中在电极上进行偶合、断链等反应而沾污电极从而导致电极电位高、电解槽中的电压居高不下引起的。而较高的电解电压(平均在15V左右)将会产生消耗电能的副反应，从而加大电极材料的损耗，增加处理废水的成本。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足之处，而提供一种有利于促进阴阳两极的电化学反应、降低电解电压，从而可降低能耗、进而提高处理污水效率的废水的电化学处理装置。
本实用新型的目的是经如下方案来实现的。
废水的电化学处理装置，包括电解槽、阴极反应器、阳极反应器和废水进、出口，其结构要点在于，共有复数列阴极反应器与复数列阳极反应器交替间隔分布于电解槽中。
阴极反应器与阳极反应器的分布方式直接关系到电解槽中电极电流密度的大小、电解槽中槽电压的大小，进而影响能耗的大小，这是因为
电解槽内的能耗(Q)取决于电解槽电压(V)，工作电流(I)与电解时间(t)，即：Q＝Vit，也就是说，在时间一定的情况下降低工作电流和电压可以减少能耗，降低成本，提高工作效率。
经过长期的试验表明：采用复数列阴极反应器与复数列阳极反应器交替间隔分布的方式可以达到如下效果：
阴阳两极的间隔分布使电解槽内电流分布更加均匀，降低了电流密度及电解电压，从而降低了能耗。
本实用新型还具有出乎意料的效果：阴阳两极的交替间隔分布增加反应电极的比表面积，提高阴阳两极生成的羟基自由基的反应速率，羟基自由基越多，则越可以通过其极强的氧化能力来氧化污水的有机基团，达到降解和脱色的目的，从而提高处理污水的能力。
本实用新型的目的还可以经如下方式来实现。
成对的阴、阳极反应器在电解槽中一、一相对分布而组成一种电解单元装置，复数个电解单元装置相邻接分布在电解槽中，每个电解单元装置的进口和出口错位分布。
这种复数个电解单元装置在电解槽中的具体分布形式还可以是在相邻两电解单元装置之间增加隔板，隔板将电解槽分隔成复数个电解室，每个电解室的进口与出口错位分布。
而成对的阴、阳极反应器在电解槽中一、一相对分布的方式可以是阳极反应器与阴极反应器平行间隔分布，也可以是阳极反应器相对于阴极反应器呈波浪形间隔分布。
电解单元装置的进口或出口分布的位置依实际需要而定，比如亦可以将进口设于电解槽中央，而两个出口设于电解槽两侧。
进一步还可以具体为
每个电解单元装置的进口和出口沿电解槽的两对应内壁错位分布。
这样，电解槽的内部分布呈迷宫状，污水在电解槽中呈曲线流动，污水的流程增加了，其在电解槽中的滞留时间加长了，因而在单位使用面积内提高了处理污水的效率，同时，因为污水呈湍流状态，这样可以增加流水对阴阳两极反应器的冲击力，从而可以减少有机物在电极反应器上的粘附，因而也就可以尽量避免因该粘附而导致的电极电位的上升，进而降低能耗。
电解槽的内壁或贴附有阴极反应器，或贴附有阳极反应器。
这样可以在有效的使用体积内尽量增加电极的使用率，提高电极与电解槽中溶液的接触面，从而促进阴阳两极合成羟基自由基而减少浓差极化的产生，进而降低电压及电流密度，减少能耗。
本实用新型所述阳极构型或为平板状，或为网格状，或为中间密布有污水通孔的板，或为条形板。
阳极材料可以是一种纯金属铁，也可以是一种铁合金。
而阴极构型可以具体为如下形式：
阴极反应器为一种中空且表面分布有复数小孔的空心体。
基于阴极的还原反应：O2+2H+→H2O2，需要在电解反应过程中通入空气或氧气，阴极反应器具有分布有复数小孔的空心结构便于气体的流入及其在电解槽中的均匀分布，减少溶液浓差极化的可能，从而可减少槽电压，降低能耗，增加过氧化氢的产量，提高处理污水的能力。
进一步还可以
阴极反应器为一种可通入气体的柱状多孔棒。
这样可以进一步增加阴极的反应面积，提高过氧化氢的产率。
本实用新型的目的还可以通过如下方式来实现。
阴极反应器中还包括有气腔，其位于空心体的气体入口处。
因为阴极反应需要通入氧气，因而在各空心体的气体入口设置一气腔用于贮备气体，进而可以保证各空心体中的气体分布的均匀性，同时气体分布的均匀性也尽可能地避免了电解槽中浓差极化的产生。
当气腔位于电解槽中的下部时，气体自身的上升趋势即可保证空心体中气体的分布均匀性。
而气腔位于电解槽的上部时，空心体中分布有气体入口位于上部的气体导管。
这样，气体导管将气腔中的气体引入空心体的底部，接着气体会从下而上充满整个空心体，从而保证气体在空心体中的均匀分布。
针对柱状多孔棒的阴极结构还可以具体为：
气腔位于电解槽的上部，柱状多孔棒中分布有气体入口位于上部的气体导管。
为了进一步提高本实用新型的处理污水的效率及能力，本实用新型还可以将：
复数个电解槽串接在一起。
阴极反应器所采用的材料或是一种石墨，或是一种纯钛，或是一种钛合金。
综上所述，本实用新型较之现有技术具有如下优点：阴阳两极的交替分布及多孔阴极结构增加了反应电极的比表面积，促进阴阳两极的电化学反应，降低了电流密度和电解电压，从而可降低能耗，提高处理污水效率。
附图说明
图1为本实用新型实施例1的结构示意图。
图2为本实用新型最佳实施例的结构示意图。
标号说明：1电解槽  2阴极反应器  21气腔  22柱状多孔棒221气体导管  3阳极反应器  4废水进口  5废水出口  51污水管道  6气体进口  61空气管道  7气体出口  8阴极接线头  9阳极接线头  10观察窗
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型进行更详细的描述。
实施例1：
如图1所示的废水的电化学处理装置，包括电解槽1、阴极反应器2、阳极反应器3、废水进口4、废水出口5、气体进口6、气体出口7，共有复数列阴极反应器2与复数列阳极反应器3交替间隔分布于电解槽1中，具体方式为：成对的阴、阳极反应器在电解槽1中一、一相对分布而组成一种电解单元装置，复数个电解单元装置相邻接分布在电解槽1中，每个电解单元装置的进口和出口沿电解槽1的两对应内壁错位分布。电解槽1的内壁贴附有阳极反应器3，阴极反应器2为一种中空且表面分布有复数小孔的空心体，具体结构为一种可通入气体的柱状多孔棒22，同时还包括位于柱状多孔棒22的气体入口处的气腔21，且该气腔21也位于电解槽1的上部，柱状多孔棒22中分布有气体入口位于上部的气体导管221，阴极反应器2所采用的材料为石墨，阳极反应器3所采用的材料为纯金属铁。在电解槽1的底部还设置有阴极接线头8、阳极接线头9用于与电源连接，而电解槽1的侧面还设置有观察窗10。
本实施例未述部分与现有技术相同。
最佳实施例：
如图1和图2所示的废水的电化学处理装置，包括三个串接在一起的电解槽1，电解槽1的内部结构与实施例1所示结构相同，三个电解槽中的阴极反应所用空气由空气管道61提供输送，相邻两电解槽1的污水通过污水管道51联通，还包括有电流、电压仪表及电源，电流、电压仪表的连接采用现有技术中的常用方式。三个电解槽1中的阴极接线及阳极接线分别串接并与电源连接。
本实施例未述部分与实施例1相同。

Claims (10)

1、废水的电化学处理装置，包括电解槽(1)、阴极反应器(2)、阳极反应器(3)和废水进、出口，其特征在于，共有复数列阴极反应器(2)与复数列阳极反应器(3)交替间隔分布于电解槽(1)中。
2、根据权利要求1所述废水的电化学处理装置，其特征在于，成对的阴、阳极反应器在电解槽中一、一相对分布而组成一种电解单元装置，复数个电解单元装置相邻接分布在电解槽中，每个电解单元装置的进口和出口错位分布。
3、根据权利要求2所述废水的电化学处理装置，其特征在于，每个电解单元装置的进口和出口沿电解槽的两对应内壁错位分布。
4、根据权利要求1所述废水的电化学处理装置，其特征在于，电解槽的内壁或贴附有阴极反应器，或贴附有阳极反应器。
5、根据权利要求1所述废水的电化学处理装置，其特征在于，阴极反应器为一种中空且表面分布有复数小孔的空心体。
6、根据权利要求5所述废水的电化学处理装置，其特征在于，阴极反应器为一种可通入气体的柱状多孔棒(22)。
7、根据权利要求5所述废水的电化学处理装置，其特征在于，还包括有气腔(21)，其位于空心体的气体入口处。
8、根据权利要求7所述废水的电化学处理装置，其特征在于，气腔(21)位于电解槽(1)的上部，空心体中分布有气体入口位于上部的气体导管(221)。
9、根据权利要求1所述废水的电化学处理装置，其特征在于，复数个电解槽串接在一起。
10、根据权利要求1所述废水的电化学处理装置，其特征在于，阴极反应器所采用的材料或是一种石墨，或是一种纯钛，或是一种钛合金。
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